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原文传递一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法

专利名称：	一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法
摘要：	本发明公开了一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法，包括以下步骤：S1.复合材料板冲击损伤的取样制备；S2.利用相控阵超声波扫查获取数据；S3.构建超声数据的三维体积图像；S4.基于回波幅值识别损伤的局部区域，定量缺陷尺寸；S5.重复步骤S4，得到各个试件对应的缺陷尺寸；S6.构建冲击力与冲击损伤尺寸之间的关联数学模型；S7.利用相控阵超声波扫描待测的复合材料板，按照步骤S2～S4，对扫描数据进行三维重建，基于给定的回波幅值预定阈值，并对缺陷尺寸进行定量作为冲击损伤，再对冲击力进行求解；本发明基于超声波对复合材料板进行缺陷识别，并能够得到冲击损伤和冲击力的关系，有效地进行有利于冲击损伤定量和冲击力的求解。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京领示科技有限公司
发明人：	关雪飞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910668180.3
公开号：	CN110320276A
代理机构：	成都方圆聿联专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	李鹏
分类号：	G01N29/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	100094 北京市海淀区万柳中路11号2-294号
主权项：	1.一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法，其特征在于：包括以下步骤： S1.复合材料板冲击损伤的取样制备：准备N个复合材料板试件，对每个试件，施加不同大小的力F1,F2,…,FN，造成试件的损伤，其中Fi表示对第i个复合材料板试件施加的力，i＝1,2,…,N； S2.利用相控阵超声波扫查获取数据：利用相控阵超声波对每一个损伤的复合材料板试件进行扫查并保存原始采样数据，得到对应各个试件的数据文件，记为D1,D2,…,DN,其中Di表示第i个试件对应的数据文件,i＝1,2,…,N； S3.构建超声数据的三维体积图像：根据超声波传播声速、采样时间间隔，将超声波原始数据采样点映射到每一个复合材料板内部物理位置，构建各个试件对应超声数据的三维体积图像，记为V1,V2,…,VN；其中Vi表示第i个试件对应超声数据的三维体积图像,i＝1,2,…,N；三维体积图像中的每一个网格点表示该点物理位置处的回波幅值，根据三维体积图像初步识别各个试件损伤的局部区域； S4.对于任一复合材料板试件，基于回波幅值识别损伤的局部区域，定量缺陷尺寸：对于任一复合材料板三维体积图像，令损伤的局部区域是感兴趣区域ROI，查找ROI中回波幅值最大点位置作为缺陷中心点；以得到的缺陷中心点为起点向周围相连网格扩展，直到回波幅值降低为预定阈值停止，确定试件的缺陷区域，定量缺陷尺寸； S5.重复步骤S4，得到各个试件对应的缺陷尺寸，记为S1,S2,…,SN，其中Si表示第i个试件的缺陷尺寸作为冲击损伤定量信息，i＝1,2,…,N； S6.以F＝{F1,F2,…,FN}为自变量、S＝{S1,S2,…,SN}为因变量，构建冲击力与冲击损伤尺寸之间的关联数学模型。 2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法，其特征在于：在得到冲击力与冲击损伤尺寸之间的关联数学模型后，还包括待测复合材料板冲击损伤和冲击力求解步骤S7：在实际应用中，利用相控阵超声波扫描待测的复合材料板，按照步骤S2～S4，对扫描数据进行三维重建，基于给定的回波幅值预定阈值，识别缺陷区域，并对缺陷尺寸进行定量作为冲击损伤，再利用步骤S6中得到的冲击力与冲击损伤尺寸之间的关联数学模型，对冲击力进行求解。 3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法，其特征在于：所述预定阈值为回波幅值的绝对强度或相对于缺陷中心点幅值的百分比。 4.根据权利要求1所述的一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法，其特征在于：各个试件的数据文件均包括超声波传播声速、采样时间间隔、超声波原始数据采样点和每一个采样点对应的回波幅值。 5.根据权利要求1所述的一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法，其特征在于：步骤S6中所述的关联数学模型包括： (1)线性模型： S＝a+b·F； (2)对数线性模型： log(S)＝a+b·log(F)； (3)多项式模型： S＝a+b·F+c·F2。其中，a,b,c为拟合参数，通过将F＝{F1,F2,…,FN}、S＝{S1,S2,…,SN}带入模型中计算得到。
所属类别：	发明专利