【摘 要】
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交通运输工具的发展是保证国民经济增长的决定性因素之一。当前,代表中国最先进的交通运输工具有:轨道交通领域的中国高铁“复兴号”和民用航空领域的现代干线飞机C919。但在交通运输工具高速发展的同时,因结构导致的交通安全事故时有发生。转向架构架作为高铁等轨道交通车辆的骨架,在行车过程中承受复杂外力作用,故转向架构架,特别是其焊接区域,是轨道交通车辆最常见的失效部件之一。飞机的复合材料结构在飞行中需要承受
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交通运输工具的发展是保证国民经济增长的决定性因素之一。当前,代表中国最先进的交通运输工具有:轨道交通领域的中国高铁“复兴号”和民用航空领域的现代干线飞机C919。但在交通运输工具高速发展的同时,因结构导致的交通安全事故时有发生。转向架构架作为高铁等轨道交通车辆的骨架,在行车过程中承受复杂外力作用,故转向架构架,特别是其焊接区域,是轨道交通车辆最常见的失效部件之一。飞机的复合材料结构在飞行中需要承受复杂、长时间的疲劳载荷及意外冲击等作用,故典型复合材料R区结构等应力集中区域极易产生疲劳损伤,从而影响结构的安全性,降低结构的使用寿命。本文发展了一种基于超声导波的关键结构微小损伤监测技术,综合利用基于导波信号能量、均方根偏差等多种特征提取方法,提出了一种可融合常规损伤因子的微小损伤特征提取方法,使其适合金属转向架焊缝和复合材料R区两个关键结构,实现这两种典型关键结构的微小损伤及其扩展的在线监测。本文主要工作内容如下:（1）分析转向架构架中横梁与侧梁在高强振动下的受力情况,将横梁与侧梁焊接区域简化设计成T形焊接试件;分析典型复合材料关键部件R区结构的特点及受载情况,制作复合材料R区结构试验件。（2）针对转向架中T形焊接试件及复合材料R区结构的特点及监测需求,设计并优化传感器网络。采取压电智能夹层设计工艺,设计压电传感器阵列,提高了布设效率。（3）基于能量和均方根偏差的传感信号特征提取方法,将其应用于T形焊接试件及复合材料R区结构上的损伤信号提取,并提出了一种新的损伤因子融合方法,集合整个传感器网络所采集的信号特点以表征信号与被监测对象损伤之间的关系。相较于传统的损伤因子方法,该方法可减少传感器监测盲区带来的漏检或错检情况,提高了传感器网络可监测范围的精度。（4）利用本文所提出的基于超声导波的关键结构微小损伤监测技术,针对T形焊接试件与复合材料R区结构进行实验验证。通过改进的算法完成了 T形焊接试件与复合材料R区结构疲劳损伤定量化监测的标定技术,实现实验室条件下对2 mm损伤及其增量的监测。
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