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原文传递一种基于轴向布贴光纤光栅光谱特征参数的裂纹诊断方法

专利名称：	一种基于轴向布贴光纤光栅光谱特征参数的裂纹诊断方法
摘要：	本发明提供一种基于轴向布贴光纤光栅光谱特征参数的裂纹诊断方法，步骤如下：1：选择设计试样件，在试样件中心区域预制中心孔和裂纹；2：对试样件进行结构力学分析，确定外界加载条件及试样件材料、弹性模量相关参数；3：在铝合金薄板上布贴光纤光栅传感器；4：将以上贴有光纤光栅传感器的铝合金薄板安装在疲劳试验机上进行疲劳裂纹扩展试验；5：对传感器采集的信号进行预处理；6：重复步骤1‑4，验证步骤5中建立的方法；通过以上步骤，实现了一种基于轴向布贴方式下光纤光栅光谱特征参数变化的裂纹诊断方法，达到实现孔边裂纹长度的实习监测的研究效果，解决了工程应用中关于铝合金板孔边裂纹长度的定量问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京航空航天大学
发明人：	张卫方;张萌;金博;戴伟;高晓岩;王翔宇;刘晓鹏;梁小贝
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810245536.8
公开号：	CN108613870A
代理机构：	北京慧泉知识产权代理有限公司 11232
代理人：	王顺荣;唐爱华
分类号：	G01N3/06(2006.01)I;G01N3/32(2006.01)I;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/06;G01N3/32
申请人地址：	100191 北京市海淀区学院路37号
主权项：	1.一种基于轴向布贴光纤光栅光谱特征参数的裂纹诊断方法，其特征在于：具体实施步骤如下：步骤1：选择实验材料铝合金薄板并设计试样件，在试样件中心区域预制一预定直径的中心孔并在孔边预制一预定长度裂纹；步骤2：对试样件进行结构力学分析，确定外界加载条件及试样件材料、弹性模量相关参数；根据已确定的试验条件，对试验件利用有限元仿真软件ANSYS软件进行有限元仿真分析，得到裂纹扩展到一预定长度下裂纹尖端附件区域的应力分布情况；步骤3：在铝合金薄板上布贴光纤光栅传感器；根据铝合金薄板孔边区域裂纹扩展情况，在与裂纹扩展垂直的方向上布贴光纤光栅传感器，令裂纹扩展方向为x轴，与裂纹扩展方向垂直的方向为y轴，根据上述有限元仿真结果，优化布局光纤光栅传感器的位置(xi,yi)，使布置的光纤光栅传感器能更明显的感知裂纹尖端的纵向和横向非均匀应变的变化；步骤4：将以上贴有光纤光栅传感器的铝合金薄板安装在疲劳试验机上进行疲劳裂纹扩展试验，在疲劳试验机加载前，采集光纤光栅传感器的信号作为初始信号；随着疲劳加载的进行，中心孔两侧预制裂纹开始萌生扩展，此时通过光学显微镜实时记录不同循环周次下的裂纹长度并利用美国微光SM125采集不同裂纹长度下循环加载外载荷饱载条件下的光纤光栅光谱图像；步骤5：完成试验后，对传感器采集的信号进行预处理；随后对光纤传感器采集到的光谱信号进行分析处理，提取能够表征裂纹扩展行为的光纤光栅光谱特征参数，其中包括中心波长、半高宽即FWHM、四分之一宽即FWQM和次峰峰位置特征参数；通过分析疲劳裂纹扩展过程中光纤光栅传感器特征参数的变化与疲劳裂纹长度之间的关系，建立基于轴向布贴方式下光纤光栅光谱特征参数变化的裂纹诊断方法；步骤6：重复步骤1‑4，并针对不同试样下光纤光栅传感器采集到的响应信号进行分析，验证步骤5中建立的方法；通过以上步骤，实现了一种基于轴向布贴方式下光纤光栅光谱特征参数变化的裂纹诊断方法，达到实现孔边裂纹长度的实习监测的研究效果，解决了工程应用中关于铝合金板孔边裂纹长度的定量问题。
所属类别：	发明专利