基于Shannon复数小波和时间反转聚焦的复合材料结构多源冲击成像定位方法

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1、第31卷2010正第12期12月航空学报ACTAAER()NAUTICAETASTR()NAUTICASINICAV01．31No．12Dec．2010文章编号：1000—6893(2010)12-2417-08基于Shannon复数小波和时间反转聚焦的复合材料结构多源冲击成像定位方法邱雷，袁慎芳，苏永振，张逍越(南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016)MultipleImpactSourceImagingandLocalizationonCompositeStructureBasedonShannonComplexWaveletandTimeRevers

2、alFocusingQiuLei，YuanShenfang，SuYongzhen，ZhangXiaoyue(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronaulicsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：在飞机结构上，复合材料结构大量应用。该种材料结构容易受到外界冲击而产生内部脱层等损伤，所以对复合材料结构的冲击事件进行在线结构健康监测是十分必要的。为了克服信号在复合材料结构中传播存在的频散、多种模式及模式转换的现象给冲击定位带来的F凡难，研究了一种基于Shannon

3、复数小波和时间反转聚焦的复合材料结构多源冲击成像定位方法。分析了信号的时间反转聚焦原理，在此基础上，提出了冲击响应信号时反合成成像方法。针对宽带的冲击响应信号，利用Shannon复数小波变换提取冲击响应信号中特定尺度下的信号成分参与到成像过程中。整套方法在碳纤维复合材料层合板上得到了验证。验证结果表明该方法能够正确地对冲击监测Ⅸ域中的多个冲击源进行成像和定位，冲击定位误差不超过2cm。关键词：结构健康监测；复合材料；多源冲击定位；时间反转聚焦；Shannon复数小波变换中图分类号：TB302．5；TB33文献标识码：AAbstract：Compositemateria

4、lswidelyusedinaircraftstructuresaresubjecttOinnerdelaminationsbecauseofouterimpacts．Therefore，itisnecessarytoperformon—linestructuralhealthmonitoringofimpacteventsforcompositestructrures．Takingintoconsiderationsuchissuesasfrequencydispersion，multi—modeandmodeconversionofsignalpropagatio

5、noncompositestructures，thisarticleproposesaShannoncomplexwaveletandtimereversalfouscing—basedmultipleimpactsourceimagingandlocalizationmethodofcompositestructures．First，theprincipleoftimereversalfocusingofsignalsisanalyzed，basedonwhichatimereversalsynthesisandimagingmethodofimpactrespon

6、sesignalsisproposed．Todealwithbroadbandimpactresponsesignals，signalcomponentsextractedfromimpactresponsesignalsataspecificscaleareusedtOparticipateintheima—gingprocess．Thismethodisvalidatedonacarbonfiberreinforcedpolymer．Thevalidationresultsshowthatthismethodcouldgenerateimagesandlocate

7、multipleimpactsourcescorrectlyinthemonitoringareawithim—pactlocalizationerrorsnotmorethan2cm．Keywords：structuralhealthmonitoring；composites；multipleimpactsourcelocalization；timereversalfocu-sing；Shannoncomplexwavelet复合材料结构由于其比强度高、比刚度大及材料性能可设计等优点，在航空、航天等领域得到了广泛的应用。该材料的不足之处在于抵抗冲击