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原文传递一种碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法

专利名称：	一种碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法
摘要：	本发明属于复合材料结构疲劳损伤检测相关技术领域，其公开了一种碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，该方法包括以下步骤：(1)根据确定的致动频段向碳纤维增强基复合材料试样发射导波并采集导波信号；(2)以健康状态下的导波为基准来确定导波信号的损伤指数，继而基于损伤指数来自动对导波信号进行标签；(3)利用连续小波变换方法对导波信号进行处理以得到CWT图，并构建卷积神经网络模型，进而对卷积神经网络模型进行训练，以得到疲劳损伤诊断模型；(4)将待测碳纤维增强基复合材料结构中传播的导波对应的CWT图输入到疲劳损伤诊断模型，以进行疲劳损伤诊断。本发明提高了精度和适用性，灵活性较好。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	吴军;徐雪兵;黎国强;邓超;郭鹏飞;邵新宇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-29T00:00:00+0800
申请号：	CN201910620495.0
公开号：	CN110389176A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	孔娜;曹葆青
分类号：	G01N29/44(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1)依据Lamb波在待测碳纤维增强基复合材料结构中传播的频散曲线来确定致动频段，并根据所述致动频段向所述碳纤维增强基复合材料试样发射Lamb波，继而采集碳纤维增强基复合材料试样中传导的Lamb波信号； (2)以碳纤维增强基复合材料在健康状态下的Lamb波为基准来确定当前的所述Lamb波信号的损伤指数，继而基于所述损伤指数来自动对所述Lamb波信号进行标签； (3)利用连续小波变换方法对标签后的所述Lamb波信号进行处理以得到CWT图，并基于所述CWT图构建卷积神经网络模型，进而基于所述CWT图及所述Lamb波信号的数据标签来对所述卷积神经网络模型进行训练，以得到疲劳损伤诊断模型； (4)将待测碳纤维增强基复合材料结构中传播的Lamb波对应的CWT图输入到所述疲劳损伤诊断模型，所述疲劳损伤诊断模型基于接收到的CWT图对待测碳纤维增强基复合材料结构进行疲劳损伤诊断。 2.如权利要求1所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：步骤(4)中，若诊断出待测碳纤维增强基复合材料结构出现疲劳损伤，则进一步确定待测碳纤维增强基复合材料结构出现疲劳损伤的位置，否则结束。 3.如权利要求2所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：将预定数量的PZT传感器固定在碳纤维增强基复合材料结构的表面组成阵列，负责发射信号的PZT传感器称为致动传感器，负责接收信号的PZT传感器称为接收传感器，致动传感器与接收传感器之间组成的检测通道覆盖碳纤维增强基复合材料结构需要检测的区域。 4.如权利要求3所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：若诊断出待测碳纤维增强基复合材料结构出现疲劳损伤，则在PZT传感器组成的阵列图中标注不同检测通道的疲劳损伤诊断结果，出现疲劳损伤的检测通道组成的封闭区域即为待测碳纤维增强基复合材料结构出现疲劳损伤的位置。 5.如权利要求1所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：损伤指数的计算公式为： DI＝1-Corr2 式中，Corr为基准信号与损伤信号之间的相关系数。 6.如权利要求5所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：损伤指数DI值第一次大于等于0.72时的循环次数与之后循环次数所对应的数据均被视为损伤状态下的数据。 7.如权利要求1-6任一项所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：所述卷积神经网络模型包括四个卷积层。 8.如权利要求1-6任一项所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：步骤(1)中，将12个PZT传感器固定在碳纤维增强基复合材料的表面组成阵列，其中6个PZT传感器作为致动传感器发射信号，另外6个PZT传感器作为接收传感器接收信号。 9.如权利要求8所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：六个致动传感器与六个接收传感器之间组成36条检测通道，该36个检测通道覆盖了碳纤维增强基复合材料待检测的区域。
所属类别：	发明专利