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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种基于光纤频带能量衰减特征的复材层板损伤层析成像方法，首先在矩形监测区域的边长上的网格节点处一一对应设置FBG传感器；然后，以监测区域的一条边为入射边，其余三条边为出射边，对入射边上的网格节点依次施加冲击载荷，采集冲击荷载的能量和出射边上所有网格节点的出射能量；接着构建监测区域的能量衰减系数矩阵和能量衰减模型，将采集到的数据带入能量衰减模型中形成衰减系数方程，求解衰减系数方程的最小二乘解；最后将最小二乘解代入至能量衰减系数矩阵，采用线性插值法对能量衰减系数矩阵进行数据填充，在平面坐标系中绘制损伤云图。本发明无需材料参数，仅依靠传感器采集的应变数据就能实现损伤监测。

主权项：1.基于光纤频带能量衰减特征的复材层板损伤层析成像方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1），以复材层板的矩形监测区域的左下角端点作为原点，以其长边方向为x轴，短边方向为y轴，建立平面直角坐标系；步骤2），沿着层板监测区域的x轴方向与y轴方向分别将其均匀划分为n段，生成n×n个离散矩形的单元网格，令n×n个单元网格的顶点均为网格节点，n为大于等于2的自然数；步骤3），在复材层板的矩形监测区域的边长上的网格节点处一一对应设置FBG传感器，则共有S=4n个FBG传感器；步骤4），在复材层板的矩形监测区域位于上侧的长边上最左端的网格节点到最右端网格节点依次沿y轴方向施加相同大小的冲击载荷，分别记为工况P1、P2、…Pn+1；步骤5），冲击载荷产生的能量沿直线传播，令复材层板的矩形监测区域位于上侧的长边为入射边，其余三条边均为出射边，入射边上的FBG传感器用于采集冲击载荷的入射能量，出射边上的FBG传感器用于采集冲击载荷的出射能量；令入射边上从左往右的FBG传感器分别为S1、S2、…、Sn+1，三条出射边上从最左上角的FBG传感器沿逆时针方向分别为FBG1、FBG2、…、FBG3n-1；步骤6），对于每一个工况Pi：步骤6.1），通过Si采集入射边上冲击载荷的入射能量，将其应变响应数据记为Fsi，同时记录FBG1、FBG2、…、FBG3n-1的应变响应数据，分别记为Fi1、Fi2、…、Fi3n-1，i为大于等于1小于等于n+1的自然数；步骤6.2），对于Fsi、Fi1、Fi2、…、Fi3n-1中每个应变响应数据，分别进行m层小波包分解，得到每个应变响应信号的2m阶组分能量信号，并对每个应变响应信号的2m阶组分能量信号进行求和，得到每个应变响应信号的频带能量，令Fsi、Fi1、Fi2、…、Fi3n-1对应的频带能量分别为Esi、Ei1、Ei2、…、Ei3n-1；步骤7），构建复材层板监测区域的能量衰减系数矩阵如下： ；式中，表示监测区域中第c行第d列单元网格的能量衰减系数，c和d均为大于等于1小于等于n的自然数；步骤8），构建复材层板监测区域的能量衰减模型如下： ；式中，为Si处的网格节点到FBGj处的网格节点的线段Lij经过的单元网格的能量衰减系数的和，j为大于等于1小于等于3n-1的自然数；步骤9），对于每一个工况Pi：步骤9.1），令q=1；步骤9.2），将能量衰减系数用Si处的网格节点到FBGq处的网格节点的线段Liq经过的单元网格的能量衰减系数和表示，结合将Eiq和Esi带入复材层板监测区域的能量衰减模型中，得到一个有效方程并记录；步骤9.3），判断q是否大于3n-1，若q小于3n-1，令q=q+1，并跳转执行步骤9.2）；步骤10），将所有工况的有效方程联立并以矩阵乘积的形式表示如下： ；步骤11），将步骤10）中的方程简化为，其中： ，，； 与组成的增广矩阵的秩大于n2，存在最小二乘解；步骤12），根据步骤11）的方程组矩阵构造关于能量衰减系数方程解的误差函数： ；通过最小化误差函数e，求解能量衰减系数方程的最小二乘解，根据局部极小点的一阶必要条件，求得e的唯一极小点满足，进而求解出能量衰减系数方程的最小二乘解；步骤13），将最小二乘解代入至能量衰减系数矩阵，采用线性插值法对能量衰减系数矩阵进行数据填充，在平面坐标系中绘制损伤云图。

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权利要求：

百度查询： 南京航空航天大学 基于光纤频带能量衰减特征的复材层板损伤层析成像方法