碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因高比剛度和耐疲勞性成為航空航天領(lǐng)域的重要材料，但其內(nèi)部缺陷隱蔽且損傷演化復(fù)雜，給傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)帶來挑戰(zhàn)。超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)在CFRP板缺陷檢測中雖有應(yīng)用，但傳統(tǒng)方法如RAPID算法存在依賴基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、在各向異性CFRP板中檢測效果受限等問題。因此，本文針對傳統(tǒng)復(fù)合材料損傷檢測方法在精度、效率及復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性方面的局限性，提出了一種融合改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解-快速概率損傷檢測算法與U-net模型的智能缺陷重構(gòu)技術(shù)，旨在提升復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的準(zhǔn)確性與可靠性，構(gòu)建了“理論建模-算法優(yōu)化-智能重構(gòu)"的全流程解決方案。

　　實(shí)驗(yàn)名稱：CFRP板通孔缺陷E-RAPID成像實(shí)驗(yàn)研究

　　實(shí)驗(yàn)原理：為了探索改進(jìn)E-RAPID算法在CFRP材料上的有效性，本章依托實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)備，搭建完整的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)對CFRP材料損傷檢測進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在準(zhǔn)備好的CFRP材料板件上預(yù)制通孔損傷，探究合適的傳感器陣列通過信號發(fā)生器產(chǎn)生漢明窗調(diào)制的五周期激勵信號，利用功率放大器對壓電陶瓷換能器進(jìn)行驅(qū)動，在板件表面激發(fā)Lamb波并通過示波器連接PC端進(jìn)行響應(yīng)信號實(shí)時采集，在PC端上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲與信號后處理。實(shí)驗(yàn)探究改進(jìn)E-RAPID算法在復(fù)合材料板損傷定位的可行性，探索模擬損傷材料的實(shí)際效果，試圖為CFRP結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域提供新的損傷定位思路。

　　實(shí)驗(yàn)框圖：

　　實(shí)驗(yàn)實(shí)拍圖：

　　實(shí)驗(yàn)過程：

　　實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和設(shè)備支持下搭建了完整的CFRP材料損傷檢測實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)驗(yàn)選擇合適的激勵信號，結(jié)合相關(guān)材料的頻散曲線與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確定激勵信號的中心頻率，經(jīng)功率放大器增強(qiáng)后驅(qū)動PZT激發(fā)在CFRP板件傳播的Lamb波，同時以事先布置好的傳感器陣列實(shí)時采集攜帶信息的響應(yīng)信號并通過示波器上傳到PC端進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，進(jìn)一步的改進(jìn)E-RAPID算法信號處理也在PC端進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)階段準(zhǔn)備了兩塊材料參數(shù)相同的CFRP板件，幾何尺寸為800mm×800mm×2mm，其中一塊作為無損板件采集基線信號，另一塊則進(jìn)行預(yù)制10mm通孔損傷，損傷位置在以板件為二維平面，左下角幾何邊界交點(diǎn)為原點(diǎn)建立平面坐標(biāo)系，則損傷位置坐標(biāo)為（500,500）。壓電傳感器PZT為直徑10mm厚度0.5mm的圓片設(shè)計(jì)，鍍銀電極和同軸導(dǎo)線通過精準(zhǔn)點(diǎn)焊工藝連接。完整實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)備包括TektronixAFG1062函數(shù)信號發(fā)生器、AigtekATA-2022H高壓放大器、PicoScope5000系列數(shù)字示波器以及PC端構(gòu)成

　　應(yīng)用方向：

　　航空航天領(lǐng)域：航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測提供高效技術(shù)方案。

　　軌道交通領(lǐng)域：CFRP用于高速列車輕量化車體設(shè)計(jì)

　　新能源汽車領(lǐng)域：可用于新能源汽車CFRP部件的出廠質(zhì)檢

　　通用復(fù)合材料無損檢測領(lǐng)域：應(yīng)用于其他復(fù)合材料的薄板結(jié)構(gòu)缺陷檢測，

　　產(chǎn)品推薦：ATA-2000系列高壓放大器

圖：ATA-2000系列高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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