43、复合材料结构健康监测与无损检测技术研究

复合材料结构健康监测与无损检测技术研究

新型 CFRP 冲击测试研究

在 CFRP（碳纤维增强聚合物）的结构健康监测（SHM）中，提出了一种基于螺丝刀头冲击的新型测试方法，并与铅笔芯断裂（PLB）测试方法进行了对比。

• 信号处理流程

  1. 信号提取 ：在螺丝刀头冲击测试中，提取的信号仅针对螺丝刀头首次触碰 CFRP 板表面的信号，消除后续反弹产生的信号。
  2. 相关性计算 ：信号提取后，计算 CFRP 表面每种状态下获取的信号两两之间的相关系数，以衡量测试的重复性。
  3. 频谱分析 ：提取并比较信号的频谱，验证基准状态和损伤状态下信号频率成分的变化。
  4. RMS 值计算 ：计算每次重复测试的均方根（RMS）值，并计算每种 CFRP 状态下三个 RMS 值的平均值。此处理过程先对原始未滤波信号进行，再对在每个测试类型所选频带内滤波后的原始信号进行。使用的滤波器是 5 阶巴特沃斯无限脉冲响应（IIR）带通滤波器。

• 测试结果分析

  • 重复性检查 ：螺丝刀头冲击测试信号的相关性为 93%，PLB 测试信号的相关性为 73%，表明两种方法的原始信号都具有较好的重复性。
  • 原始声学信号分析