碳纖維增強復合材料因高比剛度和耐疲勞性成為航空航天領(lǐng)域的重要材料，但其內(nèi)部缺陷隱蔽且損傷演化復雜，給傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)帶來挑戰(zhàn)。超聲導波檢測技術(shù)在CFRP板缺陷檢測中雖有應用，但傳統(tǒng)方法如RAPID算法存在依賴基準數(shù)據(jù)、在各向異性CFRP板中檢測效果受限等問題。因此，本文針對傳統(tǒng)復合材料損傷檢測方法在精度、效率及復雜環(huán)境適應性方面的局限性，提出了一種融合改進經(jīng)驗模態(tài)分解-快速概率損傷檢測算法與U-net模型的智能缺陷重構(gòu)技術(shù)，旨在提升復合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的準確性與可靠性，構(gòu)建了“理論建模-算法優(yōu)化-智能重構(gòu)"的全流程解決方案。

　　實驗名稱：CFRP板通孔缺陷E-RAPID成像實驗研究

　　實驗原理：為了探索改進E-RAPID算法在CFRP材料上的有效性，本章依托實驗室現(xiàn)有的設(shè)備，搭建完整的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)對CFRP材料損傷檢測進行了實驗驗證，在準備好的CFRP材料板件上預制通孔損傷，探究合適的傳感器陣列通過信號發(fā)生器產(chǎn)生漢明窗調(diào)制的五周期激勵信號，利用功率放大器對壓電陶瓷換能器進行驅(qū)動，在板件表面激發(fā)Lamb波并通過示波器連接PC端進行響應信號實時采集，在PC端上進行數(shù)據(jù)存儲與信號后處理。實驗探究改進E-RAPID算法在復合材料板損傷定位的可行性，探索模擬損傷材料的實際效果，試圖為CFRP結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域提供新的損傷定位思路。

　　實驗框圖：

　　實驗實拍圖：

　　實驗過程：

　　實驗室環(huán)境和設(shè)備支持下搭建了完整的CFRP材料損傷檢測實驗平臺，實驗選擇合適的激勵信號，結(jié)合相關(guān)材料的頻散曲線與實驗驗證確定激勵信號的中心頻率，經(jīng)功率放大器增強后驅(qū)動PZT激發(fā)在CFRP板件傳播的Lamb波，同時以事先布置好的傳感器陣列實時采集攜帶信息的響應信號并通過示波器上傳到PC端進行數(shù)據(jù)存儲，進一步的改進E-RAPID算法信號處理也在PC端進行。實驗階段準備了兩塊材料參數(shù)相同的CFRP板件，幾何尺寸為800mm×800mm×2mm，其中一塊作為無損板件采集基線信號，另一塊則進行預制10mm通孔損傷，損傷位置在以板件為二維平面，左下角幾何邊界交點為原點建立平面坐標系，則損傷位置坐標為（500,500）。壓電傳感器PZT為直徑10mm厚度0.5mm的圓片設(shè)計，鍍銀電極和同軸導線通過精準點焊工藝連接。完整實驗平臺設(shè)備包括TektronixAFG1062函數(shù)信號發(fā)生器、AigtekATA-2022H高壓放大器、PicoScope5000系列數(shù)字示波器以及PC端構(gòu)成

　　應用方向：

　　航空航天領(lǐng)域：航空復合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測提供高效技術(shù)方案。

　　軌道交通領(lǐng)域：CFRP用于高速列車輕量化車體設(shè)計

　　新能源汽車領(lǐng)域：可用于新能源汽車CFRP部件的出廠質(zhì)檢

　　通用復合材料無損檢測領(lǐng)域：應用于其他復合材料的薄板結(jié)構(gòu)缺陷檢測，

　　產(chǎn)品推薦：ATA-2000系列高壓放大器

圖：ATA-2000系列高壓放大器指標參數(shù)

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