在Lamb波检测可变横截面结构中的传感器阵列的新优化方法

科学领域:

• 航空航天工程 航空航天工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程

背景情况:

• 复杂的横截面结构在航空航天领域至关重要,需要有效的结构健康监测 (SHM).
• 基于Lamb波的SHM面临着挑战,因为影响分散和传感器排列的几何复杂性.
• 现有的方法,如分相阵列,对于现场监测可能是复杂和昂贵的.

研究的目的:

• 为灵活的Lamb波传感器阵列放置开发一种高效的优化方法.
• 为了应对分散计算和精力集中在复杂几何形状中的SHM的挑战.
• 为了在真正的合金发动机风扇叶片上验证拟议的方法.

主要方法:

• 使用矩阵方程方法来生成代表性的稀疏样本.
• 采用改进的半分析有限元 (SAFE) 方法,用于分散分析的连续截面映射.
• 进行动态模拟以研究波动,并优化波焦的参数.
• 开发聚焦能量的多项式模型,以获得优化的传感器安排.

主要成果:

• 拟议的方法可以在没有广泛的随机抽样的情况下有效地检测Lamb波.
• 确定了优化的传感器安排,以改善波能聚焦.
• 该方法通过模拟和在发动机风扇叶片上的实验测试得到了验证.

结论:

• 开发的优化方法有效地解决了Lamb波SHM对复杂结构的挑战.
• 灵活的传感器阵列放置可以有效地优化,以增强波聚焦和检测.
• 该方法为改善航空航天应用中的SHM提供了实际解决方案.