【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构健康监测，尤其涉及一种结构损伤定位方法、系统、计算机设备及存储介质。
技术介绍
1、纤维增强复合材料因具有优异的比强度、比刚度和可设计性等优点，被广泛应用于航空航天、交通运输等领域。复合材料结构通常由不同铺层方向的纤维层叠固化而成，其沿厚度方向的强度较低。在结构长期使用过程中，可能出现分层损伤，严重威胁结构的安全性。为保证结构的安全可靠使用，需要发展行之有效的结构健康监测技术，对结构进行实时在线检测，及时发现和定位分层损伤。
2、利用超声导波在板壳结构中传播距离远、衰减小的优点，基于超声导波的监测技术能够便于对板壳结构进行大面积、长距离的无损检测。超声导波的传播特性对结构的材料属性、以及界面间的接触和耦合关系的变化均较为敏感，已被广泛用于通孔、裂纹等多种形式的损伤监测。但是，结构分层损伤是比通孔、裂纹更为隐蔽的损伤类型，其对超声波导的影响更小。同时，超声导波在板壳结构中传播时具有多模式并存和频散现象，这对导波信号处理带来很大的挑战，难以从信号中有效提取受分层损伤影响的导波成分，影响对结构分层损伤的检测灵敏度和准确度。因此，亟需一种能够克服上述技术缺陷的超声导波分层损伤定位方法。
3、前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提出了一种结构损伤定位方法、系统、计算机设备及存储介质，能够实现对分层损伤的检测和定位，避免了多模式导波频散导致误判的问题，有效提高损伤定位方法的准确性和鲁棒
2、第一方面，本申请提供了一种结构损伤定位方法，至少包括如下步骤：
3、在目标样本中进行双面反相位激励，以在所述目标样本中生成入射波包；
4、将所述入射波包传播至所述目标样本的分层损伤区域后，接收所述入射波包经所述分层损伤区域反射后返回的首个反射波包；
5、基于所述入射波包和所述首个反射波包的波峰到达时间差，确定所述分层损伤区域的位置。
6、进一步地，在所述在目标样本中进行双面反相位激励之前，，所述方法还包括：
7、在标准样本中进行双面反相位激励后生成标准入射波包；
8、计算所述标准入射波包的群速度频散曲线和相速度频散曲线；
9、基于所述群速度频散曲线和相速度频散曲线，计算不同激励频率下标准入射波包的波数；
10、基于所述不同激励频率下标准入射波包的波数和激励函数，确定所述双面反相位激励的信号参数。
11、进一步地，所述基于所述群速度频散曲线和相速度频散曲线，计算不同激励频率下标准入射波包的波数，包括：
12、根据所述群速度频散曲线，确定色散频率范围；
13、在所述色散频率范围内，根据所述相速度频率曲线计算不同激励频率下a0模态兰姆波的波数，其中，计算公式如下：
14、
15、式中，ξ为a0模态兰姆波的波数，f为激励频率，c为a0模态兰姆波的相速度。
16、进一步地，所述基于所述不同激励频率下标准入射波包的波数和激励函数，确定所述双面反相位激励的信号参数，包括：
17、将不同激励频率下a0模态兰姆波的波数代入近似预测函数，得到标准样板中a0模态兰姆波的响应幅值和激励频率的函数关系；
18、基于所述响应幅值和激励频率的函数关系，确定所述a0模态兰姆波的激励频率点。
19、进一步地，所述双面反相位激励的信号为采用汉宁窗调制的简谐信号，其中，调制公式如下：
20、
21、式中，u为双面反相位激励信号，n为激励信号的周期数，f为被调制信号的中心频率，t为信号的时间长度。
22、进一步地，所述基于所述入射波包和所述首个反射波包的波峰到达时间差，确定所述分层损伤区域的位置，包括：
23、分别计算标准样本中的标准入射波包和所述首个反射波包的群速度频散曲线；
24、计算所述目标样本中监测点的入射波包和首个反射波包的波峰到达时间差；
25、基于所述波峰到达时间差，确定所述分层损伤区域的位置。
26、进一步地，所述基于所述波峰到达时间差，确定所述分层损伤区域的位置，包括：
27、根据距离计算公式计算所述分层损伤区域到预设的接收传感器的距离，其中，所述距离计算公式为：
28、
29、式中，为标准入射波包的群速度，为首个反射波包的群速度，f为被调制信号的中心频率，δt为标准入射波包和首个反射波包的波峰到达时间差。
30、第二方面，本申请还提供了一种结构损伤定位系统，包括：
31、激励模块，用于在目标样本中进行双面反相位激励，以在所述目标样本中生成入射波包；
32、接收模块，用于将所述入射波包传播至所述目标样本的分层损伤区域后，接收所述入射波包经所述分层损伤区域反射后返回的首个反射波包；
33、定位模块，用于基于所述入射波包和所述首个反射波包的波峰到达时间差，确定所述分层损伤区域的位置。
34、第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的结构损伤定位的步骤。
35、第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的结构损伤定位方法的步骤。
36、实施本申请实施例，具有如下有益效果：
37、如上所述，本申请实施例提供的一种结构损伤定位方法、系统、计算机设备及存储介质，其中方法包括：在目标样本中进行双面反相位激励，以在目标样本中生成入射波包；将入射波包传播至目标样本的分层损伤区域后，接收入射波包经分层损伤区域反射后返回的首个反射波包；基于入射波包和首个反射波包的波峰到达时间差，确定分层损伤区域的位置。本申请提出了一种基于反对称超声兰姆波的结构分层损伤定位方法，通过利用单一的反对称模态激励，在目标样本生成单一模态的入射波包后将其传播至分层损伤区域，入射波包与分层损伤前缘作用发生模态转变后返回首个反射波包，从而根据接收的首个反射波包与入射波包两者之间的时间差，计算得到分层损伤区域前缘位置的距离，实现对结构分层损伤前缘位置的定位，降低超声波导多模式和频散特性的不利影响，达到对分层损伤的灵敏准确识别和监测的效果，大大提高了损伤定位方法的鲁棒性。
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1.一种结构损伤定位方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的结构损伤定位方法，其特征在于，在所述在目标样本中进行双面反相位激励之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的结构损伤定位方法，其特征在于，，所述基于所述群速度频散曲线和相速度频散曲线，计算不同激励频率下标准入射波包的波数，包括：
4.根据要求3所述的结构损伤定位方法，其特征在于，所述基于所述不同激励频率下标准入射波包的波数和激励函数，确定所述双面反相位激励的信号参数，包括：
5.根据权利要求1所述的结构损伤定位方法，其特征在于，，所述双面反相位激励的信号为采用汉宁窗调制的简谐信号，其中，调制公式如下：
6.根据权利要求1所述的结构损伤定位方法，其特征在于，所述基于所述入射波包和所述首个反射波包的波峰到达时间差，确定所述分层损伤区域的位置，包括：
7.根据权利要求6所述的结构损伤定位方法，其特征在于，，所述基于所述波峰到达时间差，确定所述分层损伤区域的位置，包括：
8.一种结构损伤定位系统，其特征在于，包括：p>
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述结构损伤定位方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述结构损伤定位方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种结构损伤定位方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的结构损伤定位方法，其特征在于，在所述在目标样本中进行双面反相位激励之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的结构损伤定位方法，其特征在于，，所述基于所述群速度频散曲线和相速度频散曲线，计算不同激励频率下标准入射波包的波数，包括：
4.根据要求3所述的结构损伤定位方法，其特征在于，所述基于所述不同激励频率下标准入射波包的波数和激励函数，确定所述双面反相位激励的信号参数，包括：
5.根据权利要求1所述的结构损伤定位方法，其特征在于，，所述双面反相位激励的信号为采用汉宁窗调制的简谐信号，其中，调制公式如下：
6.根据权利要求1所述的结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁腾飞，钟杰，陈玉杨，康昊阳，校金友，文立华，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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