基于S变换和互信息的梁类结构裂纹定位方法

发布时间：2024-03-02 16:43

　　实际使用中的梁类结构容易萌生裂纹,影响其使用寿命及安全可靠运行,准确判定其裂纹损伤位置对于实现梁类结构的快速准确维护处理具有重要意义,为此提出基于振动信号S变换和互信息值实现梁类结构裂纹的识别与定位。首先,基于测试获得梁类结构上分布点的振动信号;其次,利用S变换将振动信号变换到时频域,计算梁结构在裂纹损伤前后各对应位置点时频域振动信号的互信息值;最后,通过检索互信息值向量中分量的最小值位置实现裂纹区域的准确定位。为了避免引入附加质量的影响,利用机器视觉测振系统采集悬臂梁和小型复合材料叶片上的分布点振动信号,设置不同裂纹位置对梁类结构裂纹定位方法进行了验证,证明了方法的有效性。

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【部分图文】：

图１梁结构裂纹定位方法示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｃｒａｃｋｌｏｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒ

动响应复杂程度变化最大，振动响应的概率分布函数也随之改变，使得其临近点损伤前后振动响应信号的相似性最低，即互信息值最小。因此，可通过对叶片裂纹损伤前后各分布点振动信号互信息值的计算来定义损伤位置识别指标，实现裂纹的定位。梁裂纹定位方法计算流程如图１所示。图１梁结构裂纹定位方法示意....

图２测振实验系统示意图Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ

（１５）设δＰ为损伤识别指标向量δ分量的最小值，即有δＰ＝ｍｉｎδ｛｝＝ｍｉｎδ１，δ２，…，δｎ｛｝（１６）根据梁类结构裂纹损伤前后各特征点振动信号建立的损伤识别指标向量δ，通过检索其分量的最小值δＰ的对应位置ｚＰ，可判断梁裂纹的位置就在ｚＰ－１，ｚＰ［］之间。３实验验证为避免....

图３激振器及其控制系统Ｆｉｇ．３Ｓｈａｋｅｒａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ

振动序列图像进行处理以获得被测物体标记点的振动位移信号。图３激振器及其控制系统Ｆｉｇ．３Ｓｈａｋｅｒａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ３．１悬臂梁定频实验验证利用搭建的机器视觉测振系统对悬臂梁进行定频激励振动测试实验，其中悬臂梁由同一铝板加工而成，两块悬臂梁之间的差异忽略不计。悬臂....

图４悬臂梁特征点及裂纹设置Ｆｉｇ．４Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐｏｉｎｔｓａｎｄｃｒａｃｋｓｅｔｔｉｎｇｏｆｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ

动序列图像进行处理以获得被测物体标记点的振动位移信号。图３激振器及其控制系统Ｆｉｇ．３Ｓｈａｋｅｒａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ３．１悬臂梁定频实验验证利用搭建的机器视觉测振系统对悬臂梁进行定频激励振动测试实验，其中悬臂梁由同一铝板加工而成，两块悬臂梁之间的差异忽略不计。悬臂梁....

本文编号：3917103