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随着飞行器技术的快速发展,飞行器结构的安全性也受到越来越多的关注。飞行器结构在运行期间会产生潜在的损伤,现有的无损检测方法由于技术原因在实际应用时会受到巨大的限制,而飞行器结构健康监测技术可以在线实时监测飞行器结构的状态,是保障飞行器运行期间的安全性的关键技术。其中基于Lamb波监测技术由于其方法成熟有效,获得了广大研究人员的青睐,但是基于Lamb波监测技术的关键问题就是其通常需要当前状态下的数据与没有损伤状态下的基准数据对比或相减,而两个状态下的Lamb波数据容易受到外界载荷或温度等环境因素的影响,从而导致其损伤监测的准确性降低。因此,Lamb波监测技术环境补偿方法的研究对结构健康监测技术的发展具有重大意义。针对Lamb波技术的两种典型应用——大面积结构损伤监测和热点区域损伤监测,本文分别发展了相应的环境补偿方法,主要包括:1、提出了一种基于数据驱动模型的大面积结构损伤监测的温度补偿技术。首先在结构无损状态下建立Lamb波的温度变化数据模型:对于每一条激励-传感路径,通过希尔伯特变换获得Lamb波信号的幅值和相位,采用Levenberg-Marquardt算法获得不同温度下信号相对于基准温度时信号的估计参数,利用最小二乘回归模型建立每一条路径的Lamb波幅值与相位随温度变化的曲线。当进行损伤监测时,计算当前状态下传感器网络每条路径相对基准温度的幅值和相位变化,利用建好的回归模型获得传感器网络每一条路径的温度估计值,假定实际温度场为均匀变化,可通过异常判定准则判定并剔除异常温度用于建立实际的温度场,通过查询最小二乘回归模型将实际温度场下的Lamb波信号增/减相应的幅值和相位,补偿为基准温度时的Lamb波信号。通过在复合材料板上建立传感器网络进行实验验证,实验结果表明该方法在温度范围较大的区间内都具有良好的补偿精度,误差均小于-25db。2、提出了一种基于概率统计模型的热点区域的裂纹扩展监测的环境补偿技术。热点区域裂纹扩展是一个缓慢的过程,监测裂纹扩展需要采集这个过程中大量时间点时的Lamb波数据。而在飞行器实际服役过程中,每个时间点所对应的温度和载荷等环境参数变化具有随机性。本文采用高斯混合模型和模糊C均值模型建立相邻的多个时间点数据的统计模型,通过统计模型的偏移指数来消除随机环境因素对Lamb波造成的不确定性影响,并建立偏移指数与裂纹长度之间的定量关系,依此确定裂纹早期预警准则。通过疲劳实验随机载荷状态(裂纹长度9mm)和温控箱随机温度状态的裂纹扩展监测实验(裂纹长度4mm),分别验证了该方法用于热点区域裂纹扩展监测时可消除随机载荷和随机温度影响的可行性和有效性。