將壓電傳感與主動Lamb波監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合,研究在靜拉伸加載狀態(tài)下碳纖維復合材料T型接頭(T700/BA9916)界面脫粘及擴展過程中的信號特征,并采用改進后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對接頭損傷狀態(tài)進行識別。實驗結(jié)果表明:T型接頭脫粘首先發(fā)生在三角填充區(qū),后向突緣擴展;接頭失效前,信號能量和最小二乘峰值因子隨時間呈線性遞減,能夠表征脫粘程度,利用自適應微粒群算法改進后的網(wǎng)絡(luò)訓練值與實驗觀測值之間的誤差為3. 8%-4. 7%。
碳纖維復合材料具有高剛度、高強度、低密度等優(yōu)點,在航空航天領(lǐng)域中的應用日益廣泛。復合材料膠接接頭作為一種典型整體結(jié)構(gòu)單元,常見類型有T型、U型和帽型。由于復合材料膠接接頭內(nèi)部存在新的結(jié)合界面,損傷形式更加復雜。在拉伸載荷作用下,結(jié)構(gòu)內(nèi)部可能出現(xiàn)纖維斷裂、分層以及界面脫粘等損傷形式,其中脫粘對結(jié)構(gòu)性能影響最大,易引起結(jié)構(gòu)失效。因此正確認識復合材料內(nèi)部破壞機制,并有效地監(jiān)測和預警這些損傷,對保證飛行器安全飛行具有十分重要的意義。
本文作者旨在研究碳纖維復合材料T型接頭在拉脫載荷作用下脫粘擴展過程。采用主動Lamb波結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù),壓電陶瓷傳感器激勵和傳感,通過黃氏變換( Hilbert Huang Translate,HHT)提取對損傷敏感的特征參數(shù),并以此特征參數(shù)矩陣作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)輸入,結(jié)合自適應微粒群算法(Adaptive Particle Swarm Optimization. AP-SO)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)權(quán)值,預測出T型接頭在拉伸載荷作用下初始損傷載荷,以及脫粘損傷的擴展過程。
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