基于挠曲电传感阵列的悬臂梁结构损伤监测研究

作     者：夏锐 尚红星 刘姣 宋家玮 张鑫 梁旭 

作者机构：西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室 兰州交通大学交通运输学院 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金委优秀青年科学基金资助项目(12122209) 面上基金资助项目(12072251) 

主　　题：挠曲电传感器 阵列 曲率模态 损伤监测 悬臂梁结构 

摘      要：结构健康监测是飞行器安全运维的一个重要环节，传感器作为结构状态信息感知的最前端，对结构健康监测至关重要。针对现有压电材料在选材范围和服役温度及环境保护方面受到诸多限制，以悬臂梁结构为例，探究挠曲电传感器及其阵列在结构健康监测领域的应用。首先，基于挠曲电传感器在悬臂梁结构的传感原理，推导挠曲电传感器悬臂梁结构曲率测量的频响函数，并通过试验验证了挠曲电传感阵列用于曲率模态测量的有效性。然后采用柔性电子工艺，设计并制备一种柔性可拉伸的挠曲电传感阵列。最后，开展悬臂梁监测试验去评估传感阵列的损伤识别能力，结果表明，归一化的模态挠曲电信号差可以实现裂纹数量与位置的识别。该工作为结构健康监测提供了一种新的途径，拓展了挠曲电效应的应用范围，对挠曲电走向飞行器结构健康监测具有重要的指导意义。