文档介绍：中图分类号:V214 论文编号:1028701 12-S083
学科分类号:080104

硕士学位论文

基于损伤存在概率成像方法的复合
材料结构损伤识别研究

研究生姓名严宏
学科、专业工程力学
研究方向结构健康监测
指导教师周丽教授

南京航空航天大学
研究生院航空宇航学院
二О一一年十二月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Aerospace Engineering

Research on Damage Identification Based on
Reconstruction Algorithm for Probabilistic
Inspection of Damage posites

A Thesis in
Engineering Mechanics

by
Yan Hong
Advised by
Prof. Zhou Li

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Engineering

December, 2011
承诺书

本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进
行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致
谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位
或证书而使用过的材料。
本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部
分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描
等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)

作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
近年来,复合材料以其优越的性能在飞机结构上的运用越来越广泛,但其在制造和使用过程
中难免会产生损伤,因此需要结构健康监测系统对结构状况进行在线实时监测。应用结构健康监
测系统对结构的健康状况进行监测,并识别结构损伤,对预防因结构性能退化或失效而出现安全
隐患,降低结构维护成本具有相当重要的意义。
结构健康监测是一个内容相当广泛的前沿性研究领域,本文主要对该领域中的损伤识别算法
进行研究。首先,本文提出一种两步式的损伤存在概率成像方法(RAPID)对结构损伤进行识别,
先判断结构是否存在损伤,再识别损伤的位置及大小。该方法先采用信号处理方法提取信号的能
量特征,通过对比结构损伤前后Lamb波信号的这一特征信息得到特征差异系数,作为损伤指标;
再采用概率统计方法来判断该损伤指标是由损伤引起的还是由环境变化造成的,从而判断结构是
否发生损伤;最后采用损伤成像算法获得结构损伤存在概率图像对损伤的位置及大小进行可视化
识别。然后,本文在复合材料结构上进行损伤识别实验研究,实验识别结果准确,图像清晰,表
明该方法是有效可行的。最后,本文运用虚拟仪器技术,基于该损伤识别算法设计并开发一套基
本功能完整的结构健康监测系统,并通过实验验证该系统的有效性。
本文所研究的损伤识别算法和所开发的结构健康监测系统都能快速准确地对复合材料结构
损伤进行识别,为结构健康监测在实际中运用提供了一种有效可行的方法。

关键词:结构健康监测,损伤识别,复合材料,损伤指标,损伤存在概率成像方法,虚拟仪器,
Lamb 波

本文工作得到国家自然科学基金(资助号:11172128)、国家自然科学基金国际(地区)
合作与交流项目(资助号:61161120323)、江苏省六大人才高峰项目(资助号:2010JZ004)、
中航工业产学研合作创新工程的资助。

本文工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。
I
基于损伤存在概率成像方法的复合材料结构损伤识别研究
ABSTRACT
In recent years, composite materials are more and more widely applied in the structures such as
aircraft because of their superior performance. But, it can hardly avoid occ