国家杰出青年科学基金(51225502)
- 作品数：14 被引量：67H指数：5
- 相关作者：袁慎芳邱雷张华钟永腾刘彬更多>>
- 相关机构：南京航空航天大学空军勤务学院江苏师范大学更多>>
- 发文基金：国家杰出青年科学基金国家自然科学基金江苏高校优势学科建设工程资助项目更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术一般工业技术航空宇航科学技术金属学及工艺更多>>
- 基于FBG反射谱特征的修补结构裂纹扩展监测被引量：4
- 2015年
- 为了提高飞行器壁板裂纹修补结构的安全性,对基于光纤布拉格光栅(FBG)反射谱特征的航空铝合金修补结构疲劳裂纹扩展长度及角度监测方法进行了研究。修补结构在疲劳载荷的作用下,裂纹发生扩展,其尖端附近会产生不均匀应变场,在其作用下FBG传感器反射谱发生变形,通过检测反射谱变形达到监测裂纹扩展的目的。建立了实验样件的模型,使用有限元方法计算得到不同角度下裂纹扩展到不同长度时的应变分布,使用传输矩阵数值计算方法得到相应的FBG反射谱。提取反射谱的主峰偏移、反射谱面积、次峰峰值和三峰峰值等变形特征,建立并训练人工神经网络(ANN),通过ANN建立反射谱变形特征同裂纹扩展情况的关系,实现了对修补结构裂纹扩展的精确监测,监测裂纹长度误差在0.5 mm之内,角度误差在5°之内。解决了修补结构的裂纹扩展精确监测问题,对提高飞行器安全以及节约维护成本有着重要意义。
- 袁慎芳金鑫邱雷黄红梅
- 关键词：FBG人工神经网络
- 复合材料T型接头损伤监测的概率成像方法被引量：16
- 2015年
- T型接头是复合材料典型的结构形式和重要的损伤监测部位,但其存在变厚度、内填充以及材料各向异性等复杂结构特性,导致依赖于信号传播速度的延迟-累加等基于压电传感器阵列和Lamb波的结构健康监测成像方法难以实现其损伤的准确监测。针对此问题,研究了一种与信号传播速度无关的损伤概率成像方法。该方法利用压电激励-传感网络通道的损伤因子,通过椭圆轨迹法确定各通道损伤因子的有效影响区域,然后对各通道损伤因子的椭圆影响区域合成进行成像,实现了复合材料T型接头损伤的准确监测,并使用超声C扫描进行了验证。实验结果表明,利用损伤因子可以在线监测复合材料T型接头的健康状态并实现损伤预警,在此基础上利用损伤概率成像方法可以实现损伤位置的判别。
- 刘彬邱雷袁慎芳邵会学张华
- 关键词：复合材料T型接头结构健康监测概率成像
- 基于压电超声相控阵方法的结构多损伤监测被引量：11
- 2014年
- 基于超声相控阵的主动结构健康监测是飞行器结构健康监测领域一个新的发展方向,也是当前研究的难点之一,超声相控阵结构健康监测在国内还处于起步阶段。在已有应用超声相控阵技术对单损伤定位的基础上,进一步研究飞行器结构中多损伤的监测。通过控制信号的延时,进而控制波束指向,实现对结构的多方位、多损伤扫描。在铝板上进行了实验研究,通过对比不同角度延时前后的损伤散射信号及其合成信号,验证了超声相控阵对多损伤信号的延时叠加能够有效地提高多损伤信号的能量,同时减少非损伤处的能量,从而增强了信号的信噪比,并且对多损伤识别具有较高精度。
- 王志凌袁慎芳邱雷钟永腾
- 关键词：LAMB波超声相控阵单模式
- 基于MUSIC算法的复合材料近场冲击源定位被引量：5
- 2013年
- 为了提高算法在近场冲击源的定位精度,提出了基于多重信号分类(MUSIC)算法的复合材料近场冲击源定位方法。首先通过Fresnel近似将一维远场模型扩展到二维近场模型;接着应用Gabor小波变换从冲击的宽带信号中提取某一中心频率的窄带波;最后应用二维近场MUSIC算法,扫描整个监测区域,可以同时得到冲击源的距离和方位角。复合材料层合板的冲击实验结果表明该方法能够精确有效地对冲击源进行定位,距离的定位误差不超过0.94cm,方位角误差不超过1°。
- 钟永腾袁慎芳
- 关键词：低速冲击复合材料近场
- 基于多维阵列和空间滤波器的损伤无波速成像定位方法被引量：5
- 2014年
- 随着复合材料在航空结构中的广泛应用,基于压电传感器(PZTs)阵列和Lamb波的结构健康监测成像方法已经成为复合材料结构健康监测技术的研究热点,但是复合材料的各向异性特点导致依赖于信号传播速度的延迟-累加、相控阵等成像方法难以实现其损伤的准确监测。鉴于此,研究了一种与信号传播速度无关的空间滤波器损伤成像定位方法,该方法利用Lamb波在结构中传播时的空间-波数域特征,通过设置空间权重函数使压电传感器阵列形成波数带宽为[kmin,kmax]的空间-波数域滤波器对特定空间方位的Lamb波进行滤波,得到损伤的角度图像;然后,利用多维线性压电传感器阵列各自针对损伤得到的角度图像进行融合,得到损伤的坐标图像,从而实现了在不依赖传播速度的情况下对损伤的成像定位。在碳纤维层合板上对该方法进行了实验验证。实验结果表明:基于多维线性压电传感器阵列和空间-波数域滤波算法的无波速成像定位方法可以对复合材料结构损伤进行不依赖信号传播速度的成像定位,定位误差在1cm以内。
- 刘彬邱雷袁慎芳王长春
- 关键词：复合材料结构健康监测空间滤波器LAMB波波速
- 基于二维线阵和空间滤波器的结构冲击无波速定位方法被引量：1
- 2014年
- 复合材料在航空结构中的应用越来越广,但其遭受外界物体冲击后很容易在内部产生表面不可见损伤,所以对复合材料结构的冲击事件进行在线监测十分必要。基于压电传感器(PTZ)和Lamb波的冲击定位方法是目前的研究热点,但是Lamb波信号在复合材料结构中传播的各向异性给冲击定位带来了困难。本文将空间滤波器算法推广到复合材料结构的冲击监测应用中,研究了与波速无关的空间滤波器冲击定位原理,提出了基于二维线性压电传感器阵列和空间滤波器的结构冲击无波速定位方法。该方法首先采用Shannon连续复数小波变换提取并构建宽带冲击响应信号中的窄带Lamb波解析信号;然后利用波速无关的空间滤波器算法计算出结构冲击相对于各条线性压电传感器阵列的角度;最后使用冲击无波速定位公式计算出结构冲击的位置坐标。在碳纤维层合板上对该方法进行了实验验证。验证结果表明:该方法可以实现对复合材料结构的冲击进行不依赖信号传播速度的定位,定位误差小于1cm。
- 刘彬邱雷袁慎芳
- 关键词：复合材料结构结构健康监测空间滤波器LAMB波波速
- 网络编码在无线数据传输补偿机制中的运用被引量：2
- 2014年
- 为了降低无线传感器网络中由于各种因素影响造成的丢包率,提出了一种基于网络编码的数据传输补偿机制。该机制在普通星型网络架构的基础上,设计并加入了一种协作节点。此节点需要对收到的同一个信道内多个采集节点的数据进行编码运算,之后将运算生成的补偿数据包发送至基站,上位机通过基站上传的数据包来补偿得出采集节点在基站处的数据丢失。采用确定性编码方式减少节点的运算量,采用事件触发机制保证协作节点发包时刻的有效性,网络中数据包通过时分多址(time division multiple access,简称TDMA)机制保障其实时可靠收集。对网络中加入协作节点的影响进行了实验验证,结果表明,此方法中引入的协作节点可以稳定工作,上位机可以正确解码,并能有效降低网络的丢包率。
- 袁慎芳宋帅高尚胡步青王子龙任元强
- 关键词：无线传感器网络丢包率网络编码
- 一种多参数小型化飞机结构腐蚀环境监测技术被引量：2
- 2014年
- 目的研究腐蚀与环境条件之间的关系,提出一种用于飞机腐蚀环境监测的小型化监测节点的实现方法。方法针对影响腐蚀的4个关键环境参数(温度、相对湿度、湿润时间和氯离子浓度),研究其传感方法并研发选型相应传感器。在此基础上设计基于MSP430处理器的多参数飞机腐蚀环境监测节点。结果通过实验验证了节点中的温湿度传感器、湿润时间传感器和电化学传感器的适用性,能够完成对环境参数的的测量。结论设计的节点满足机载装置小型化、轻量化的要求,可以实现在线的腐蚀环境监测,从而保障飞行安全。
- 常鸣袁慎芳王长春
- 关键词：飞机结构
- 基于梅花阵列的复合材料全方位冲击定位方法被引量：8
- 2014年
- 针对一维线性传感器阵列的盲区问题,研究了基于梅花阵列的二维多重信号分类(2D-MUSIC)冲击定位方法。梅花阵列的布置方式是在圆心处布置1个PZT传感器,另外在半径为R的圆周上均匀布置M个PZT传感器,首先联合冲击信号传播到参考阵元PZT0和第1个接收阵元PZT1的时间信息估计冲击信号的Lamb波传播波速;然后利用近场2D-MUSIC算法实现冲击源的距离和角度的同时定位;最后,在玻璃纤维复合材料层合板中进行了冲击定位方法的验证。实验结果表明:基于梅花阵列的方法能够对0°~360°的冲击源进行精确地定位,定位结果精度较高,其中最大距离误差为2.2cm,最大角度误差为5°。
- 钟永腾袁慎芳邱雷
- 关键词：复合材料
- 一种面向航空结构的具有穿透能力的无线节点被引量：4
- 2016年
- 针对结构健康监测中应用的无线节点结构穿透能力差的问题,提出了一种面向航空结构的具有穿透能力的433 MHz无线节点的设计方法。给出了节点的详细硬件设计及通讯协议设计方法,实验对比了所设计节点和常规应变测试系统的应变测试结果,验证了节点设计方法的正确性。在封闭飞机机翼盒段内部布置节点,实验对比了所设计节点和基于2.4GHz的Telosb节点的通信丢包率。结果表明,所设计节点的结构穿透能力强于Telosb节点。功耗测试结果也表明,所设计节点的功耗小于Telosb节点。
- 袁慎芳凌必赟任元强高尚
- 关键词：结构健康监测
