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复合材料科学与工程 2022年第9期 5-10,22页

作者：周登严刚郭树祥束嘉俊南京航空航天大学航空学院机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

蜂窝夹层结构在航空航天领域具有广泛的应用,但其在使用过程中不可避免地会遭受损伤,特别是冲击造成的损伤对其强度有很大的影响。本文结合现代电子印刷技术,采用石墨烯导电碳油墨和银浆油墨在蜂窝夹层结构表面制备智能感应层,结合电学... 详细信息

蜂窝夹层结构在航空航天领域具有广泛的应用,但其在使用过程中不可避免地会遭受损伤,特别是冲击造成的损伤对其强度有很大的影响。本文结合现代电子印刷技术,采用石墨烯导电碳油墨和银浆油墨在蜂窝夹层结构表面制备智能感应层,结合电学成像技术对低速冲击损伤进行识别。使用落锤冲击试验装置对蜂窝夹层结构进行了低速冲击,并于冲击前后在印刷感应层中注入微小电流获取边界电压变化。对电压数据进行分析,基于SpaRSA稀疏正则化算法重建感应层电导率变化的图像,将损伤信息可视化。实验结果表明,所提出方法能有效地识别出蜂窝夹层结构中冲击损伤的个数、位置和大致尺寸,与传统基于Tikhonov正则化的算法相比,稀疏成像算法对损伤尺寸的识别效果更好,为蜂窝夹层结构冲击损伤在线识别提供了一种新途径。

关键词：蜂窝夹层结构冲击损伤识别印刷感应层电学成像稀疏正则化算法复合材料

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基于印刷感应层电学成像的蜂窝夹层结构损伤识别与评估

基于印刷感应层电学成像的蜂窝夹层结构损伤识别与评估

引用

作者：周登南京航空航天大学

学位级别：硕士

蜂窝夹层结构以其优异的性能在航空航天领域得到广泛应用,但其在使用过程中不可避免地会遭受损伤,特别是冲击造成的损伤对其强度有显著的影响,严重威胁结构安全。因此,应用结构健康监测技术对蜂窝夹层结构中的损伤进行及时监测与评估,... 详细信息

蜂窝夹层结构以其优异的性能在航空航天领域得到广泛应用,但其在使用过程中不可避免地会遭受损伤,特别是冲击造成的损伤对其强度有显著的影响,严重威胁结构安全。因此,应用结构健康监测技术对蜂窝夹层结构中的损伤进行及时监测与评估,对提高结构的使用安全性具有重要的意义。本文基于现代电子印刷技术,提出采用石墨烯导电碳油墨和银浆油墨在蜂窝夹层结构表面印刷制备智能感应层,结合电学成像技术对低速冲击损伤进行识别,并将识别结果反馈给剩余强度预测模型对损伤进行评估的技术方法。本文的主要研究工作有:(1)设计和制备了蜂窝夹层结构试验件,对其进行不同能量的落锤冲击试验并统计损伤模式,再进行压缩试验获得冲击后压缩剩余强度分布规律。通过有限元软件建立含损伤蜂窝夹层结构的模型,进行渐进损伤分析并与试验结果进行对比,验证剩余强度预测方法的正确性和有效性。(2)设计印刷感应层,并建立含损伤感应层电学分析的数值模型获取仿真数据。通过传统的Tikhonov正则化算法和三种基于L1范数的稀疏正则化算法分别进行电学成像,对比选出损伤图像重建效果最好的Spa RSA稀疏正则化算法来对冲击损伤进行成像识别。(3)通过丝网印刷技术在蜂窝夹层结构表面制备印刷感应层,并于对结构冲击前后在感应层中注入微小电流获取边界电压变化。对测量数据进行分析,使用Spa RSA稀疏正则化算法重建感应层电导率变化的图像,将损伤信息可视化。对重建结果进行二值化处理,提取损伤轮廓并拟合后导入有限元模型进行渐进损伤分析,预测冲击后的压缩剩余强度。实验和数值仿真结果验证了所提出的损伤成像识别与剩余强度评估相结合的技术方法的可行性与有效性。

关键词：蜂窝夹层结构冲击后压缩印刷感应层电学成像稀疏正则化算法损伤识别与评估

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基于电学成像与深度学习的蜂窝结构冲击损伤识别研究

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航空制造技术 2024年第13期67卷 84-91页

作者：周登李雪峰严刚黄再兴南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016

针对蜂窝夹层结构遭受外物冲击的情况,提出结合电学成像和深度学习的方法,对冲击损伤进行在线监测和识别,为结构完整性评估和决策提供准确信息。首先通过丝网印刷技术,使用碳油墨和银浆油墨在结构表面分别制备感应层和导电线路;然后对... 详细信息

针对蜂窝夹层结构遭受外物冲击的情况,提出结合电学成像和深度学习的方法,对冲击损伤进行在线监测和识别,为结构完整性评估和决策提供准确信息。首先通过丝网印刷技术,使用碳油墨和银浆油墨在结构表面分别制备感应层和导电线路;然后对不同数量、位置和尺寸的冲击损伤进行数值仿真,获取对应的感应层电导率变化与边界电压变化数据样本,由残差神经网络进行深度学习,建立二者的映射关系;最后在结构遭受冲击前后分别测量感应层的边界电压数据,通过训练好的残差神经网络重建感应层电导率变化分布的图像,实现损伤信息的识别。通过对蜂窝夹层结构进行低速冲击试验,验证了所提出技术和方法的可行性和有效性。

关键词：蜂窝夹层结构冲击损伤识别印刷感应层电学成像深度学习

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