【摘 要】
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航空结构会在服役期间中不可避免地遭受不同形式的外部冲击,这些冲击很可能造成结构损伤,并降低结构的安全性,因此冲击监测具有非常重要的意义。目前,在结构冲击监测技术领域,如何提高监测范围并给出冲击位置和严重程度在内的定量化监测结果,是将该技术推向实际应用并为航空结构维护维修提供有效支持的关键问题之一。为此,本文主要研究了基于稀疏压电-导波阵列的航空结构冲击成像方法,并用于实现航空复合材料结构大面积定量
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目（51635008）； 国家自然科学基金（51605223）； 航空科学基金（2017ZD52039）； 江苏省自然科学基金（BK20150743）； 江苏省重点研发计划（BE2018123）； 江苏高校优
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航空结构会在服役期间中不可避免地遭受不同形式的外部冲击,这些冲击很可能造成结构损伤,并降低结构的安全性,因此冲击监测具有非常重要的意义。目前,在结构冲击监测技术领域,如何提高监测范围并给出冲击位置和严重程度在内的定量化监测结果,是将该技术推向实际应用并为航空结构维护维修提供有效支持的关键问题之一。为此,本文主要研究了基于稀疏压电-导波阵列的航空结构冲击成像方法,并用于实现航空复合材料结构大面积定量化冲击成像。本文的主要工作如下:（1）分析了结构中冲击响应信号的导波传播特性,建立了冲击响应信号的频域和时域模型。针对实际冲击响应信号预采集时间不确定、难以直接实施稀疏压电-导波阵列延迟叠加冲击成像的问题,分别提出了虚拟时间反转成像和波包相对延迟综合成像这两种大面积冲击成像方法,并给出了成像结果的定量化提取方法;（2）针对稀疏-导波阵列冲击成像的软件仿真需求,基于ABAQUS软件研究了结构中压电-冲击导波信号传播的大面积三维仿真方法,对虚拟时间反转冲击成像方法和波包相对延迟综合冲击成像方法分别进行了仿真验证;（3）搭建了航空结构稀疏-导波阵列冲击成像实验系统,在1m×1m双加筋复合材料壁板结构中开展了实验研究。结果表明,波包相对延迟综合成像方法具有更高的定量化成像的准确度,对于不同能量级别的184个冲击点,能量值异常点数均在8%以内,定量化坐标位置误差平均值约为4cm,能够较好的获取大面积结构复杂区域中的冲击事件信息。
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