專利名稱：一種復合材料層板沖擊損傷識別方法及測試裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合材料層板沖擊損傷識別方法及測試裝置，屬于復合材料結構健康監(jiān)測技術領域。
背景技術：
隨著復合材料在各類結構(如飛機結構、風力發(fā)電葉片結構、民用建筑結構、橋梁結構等)上應用的增加，也隨著使用者對結構安全性、可靠性要求的提高，對復合材料結構損傷識別技術的研究及應用日益受到重視。目前常用于復合材料結構損傷探測的技術是超聲C掃描技術、X射線技術。這兩種技術都可以給出復合材料結構損傷部位的圖像，其結果比較直觀。但存在這樣的不足超聲C掃描的方法用時比較長，特別是大面積損傷探測需要時間更長，其是離線監(jiān)測的方法，掃描結果盡管能夠給出損傷面積的大小和形狀，但不能給 出受到?jīng)_擊能量大小的結論。X射線技術也是離線監(jiān)測的方法，同樣只能給出損傷面積的大小和形狀，但不能給出受到?jīng)_擊能量大小的結論。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術的不足，提出一種復合材料層板沖擊損傷識別方法及測試裝置。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種復合材料層板沖擊損傷識別方法，該方法是基于沖擊響應的損傷識別方法，是基于復合材料沖擊載荷條件下的特點提出的新?lián)p傷識別指標，新?lián)p傷識別指標包括脈沖上升時間、下降時間、總時間、上升時間比下降時間、下降時間比上升時間；脈沖上升面積、下降面積、上升面積與下降面積之比、下降面積與上升面積之比、總面積。所述的脈沖下降面積、總面積、脈沖持續(xù)時間是其中最好的指標。提出的總面積指標(應變沖量指標)和下降面積指標(應變下降段沖量)既可以識別沖擊能量的大小，也可以識別沖擊位置。脈沖下降面積、總面積、脈沖持續(xù)時間(總時間)三個指標可以識別沖擊能量的大小。本發(fā)明提出的沖擊損傷識別方法與傳統(tǒng)的超聲C掃描的方法以及X射線的方法相t匕，其優(yōu)點在于可以實現(xiàn)實時監(jiān)測，可以給出沖擊能量大小的識別結果。即便沖擊未造成損傷，本發(fā)明的方法也可以給出曾受到?jīng)_擊位置的識別結果。這種情況下，超聲C掃描的方法以及X射線方法是無法給出沖擊位置結果的。本發(fā)明提出的一種復合材料層板沖擊損傷識別方法可以為復合材料結構健康監(jiān)測系統(tǒng)提供有益的數(shù)據(jù)支持和損傷識別的新方法和識別新指標。本發(fā)明提出的損傷識別方法包括基于復合材料層板沖擊應變響應的10個新?lián)p傷指標。本發(fā)明的一種復合材料層板沖擊損傷測試裝置，包括復合材料層合板、光纖光柵應變傳感器、傳輸光纖、光纖光柵解調(diào)儀表、數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件、電腦、沖擊裝置；其中，沖擊裝置包括軌道固定支架、下落軌道、固定底座、下落質(zhì)量塊和沖擊頭；下落軌道安裝在固定支架上；固定底座位于固定支架內(nèi)的底部并放置在沖擊頭的正下方，下落質(zhì)量塊安裝在下落軌道上，沖擊頭安裝在質(zhì)量塊上；復合材料層合板安裝在固定底座上；安裝方式為復合材料層合板放置在固定底座的凹槽內(nèi)，壓條放置在復合材料層合板的四個角的上面，壓條通過螺釘安裝固定在固定底座上。這時，復合材料板與固定底座之間形成了一個空腔，從而形成了四邊固支板，模擬飛機上的復合材料板所受到?jīng)_擊作用的情況；光纖光柵應變傳感器粘貼在復合材料層合板上；傳輸光纖的一端與光光纖光柵應變傳感器連接，傳輸光纖的另一端與光纖光柵解調(diào)儀表連接，光纖光柵解調(diào)儀表與電腦連接，電腦安裝了數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件，數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件可以對光纖光柵解調(diào)儀表傳輸?shù)诫娔X的數(shù)據(jù)進行存儲以及分析；數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件編寫了復合材料層合板沖擊損傷識別的新指標和算法，具有了沖擊定位和損傷程度判別的功能；上述的光纖光柵解調(diào)儀表米用的是美國MOI公司生產(chǎn)的SI920光學傳感器振動模式分析儀，其采樣頻率為IOOkHz ；

上述的數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件中包含了提出的基于沖擊應變響應的對稱性以及不對稱性特點的新?lián)p傷識別指標進行損傷識別的方法；上述的測試裝置是針對地面試驗的裝置，該裝置也可以應用于飛機上的在線監(jiān)測裝置，如飛機上的復合材料在線監(jiān)測裝置，這時，沖擊是飛鳥或其他物體，所述的沖擊損傷識別方法及指標依然可以用來識別這種情況下的沖擊的位置和沖擊能量的大小。上述的復合材料層合板結構，不限于此，其他復合材料板，如蜂窩夾層板也可以應用此方法進行識別。上述的沖擊頭是按照美國ASTM標準制作的(標準號為D713/7136M)。依據(jù)復合材料層板在低速沖擊條件下，其表面產(chǎn)生動態(tài)應變ε，這種應變響應在開始一段時間內(nèi)，表現(xiàn)為脈沖信號。脈沖信號包含脈沖起始時間ts、脈沖響應達到最大值的時間tm、以及脈沖響應結束時間％。以脈沖動態(tài)應變ε的特點提取新的沖擊損傷識別指標。當沖擊能量小，發(fā)生彈性沖擊時，復合材料板沒有發(fā)生損傷，其脈沖動態(tài)應變ε信號非常接近半正弦波，表現(xiàn)出對稱性的特點。就是其上升段信號(％到、之間的信號)與其下降段信號(tm到之間的信號)關于tm坐標豎線是對稱的。當沖擊能量增大，復合材料層板發(fā)生沖擊損傷時，其脈沖動態(tài)應變ε信號不再為半正弦波，表現(xiàn)出明顯的不稱性的特點。就是其上升段信號(％到乜之間的信號)與其下降段信號(tm到之間的信號)不再關于tm坐標豎線對稱?？梢姄p傷引起了脈沖動態(tài)應變ε信號的不對稱性。以脈沖動態(tài)應變ε信號的特點構造損傷識別指標如下。上升時間Tsm = tm_ts,是脈沖動態(tài)應變ε信號起始時間到響應達到最大值的時間長度；下降時間Tdm = tfk，是脈沖動態(tài)應變ε信號達到最大值的時間到結束時間長度；總時間T = te_ts，是脈沖動態(tài)應變ε信號起始時間到結束時間長度；
上升時間比下降時間G =·^，是上升時間長度與下降時間長度之比；下降時間比上升時間
^ me
是下降時間長度與上升時間長度之比；脈沖上升面積*= Jim汾辦，是脈沖動
sm
態(tài)應變ε信號在起始時間到響應達到最大值的時間范圍內(nèi)的積分，是脈沖動態(tài)應變在上升時間范圍內(nèi)的應變沖量；脈沖下降面積== P ，是脈沖動態(tài)應變ε信號在響應
jtFn
達到最大值的時間到結束時間范圍內(nèi)的積分，是脈沖動態(tài)應變在下降時間范圍內(nèi)的應變沖量；上升面積與下降面積之比A=·2·，是上升時間范圍內(nèi)應變沖量與下降時間范圍內(nèi)應變
沖量之比。下降面積與上升面積之比是下降時間范圍內(nèi)應變沖量與上升時間范圍
內(nèi)應變沖量之比。總面積夕=f Si*，是脈沖動態(tài)應變ε信號在響應起始時間到結束時
間范圍內(nèi)的積分，是脈沖動態(tài)應變在總時間(脈寬)范圍內(nèi)的應變沖量。損傷指標具有的特點沖擊能量小，發(fā)生彈性沖擊時，復合材料板沒有發(fā)生損傷，其沖擊響應(應變脈沖信號)是對稱的，就是脈沖應變信號關于其峰值對應時間坐標豎線 是對稱的。這時，其上升時間與下降時間相等，上升面積與下降面積相等，上升時間比下降時間、下降時間比上升時間、上升面積與下降面積之比、下降面積與上升面積之比均等于I。當沖擊能量大，并造成損傷時，沖擊響應表現(xiàn)出不對稱性，就是脈沖應變信號不再關于其峰值對應時間坐標豎線對稱。這時，其上升時間與下降時間不再相等，上升面積與下降面積不再相等。上升時間比下降時間、下降時間比上升時間、上升面積與下降面積之比、下降面積與上升面積之比均不再等于I。綜上所述，提出的新?lián)p傷識別指標(10個)為脈沖上升時間、下降時間、總時間、上升時間比下降時間、下降時間比上升時間；脈沖上升面積、下降面積、上升面積與下降面積之比、下降面積與上升面積之比、總面積。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供了一種復合材料層板沖擊損傷識別方法。該方法是基于沖擊響應的損傷識別方法，是基于復合材料沖擊載荷條件下的特點提出的新?lián)p傷識別指標，新?lián)p傷識別指標包括脈沖上升時間、下降時間、總時間、上升時間比下降時間、下降時間比上升時間；脈沖上升面積、下降面積、上升面積與下降面積之比、下降面積與上升面積之比、總面積。所述的脈沖下降面積、總面積、脈沖持續(xù)時間(總時間)是其中最好的指標。提出的總面積指標(應變沖量指標)和下降面積指標(應變下降段沖量)既可以識別沖擊能量的大小，也可以識別沖擊位置。脈沖下降面積、總面積、脈沖持續(xù)時間(總時間)三個指標可以識別O. 8到6. 67J/mm范圍內(nèi)的沖擊能量的大小。本發(fā)明提出的沖擊損傷識別方法與傳統(tǒng)的超聲C掃描的方法以及X射線的方法相比，其優(yōu)點在于可以實現(xiàn)在線監(jiān)測，可以給出沖擊能量大小的識別結果。即便沖擊未造成損傷，本發(fā)明的方法也可以給出曾受到?jīng)_擊位置的識別結果。而這種情況下，超聲C掃描的方法以及X射線方法是無法給出沖擊位置結果的。本發(fā)明提出的一種復合材料層板沖擊損傷識別方法可以為復合材料結構健康監(jiān)測系統(tǒng)提供有益的數(shù)據(jù)支持和損傷識別的新方法和識別新指標。本發(fā)明提出的一種復合材料層板沖擊損傷識別方法還具有識別效果好，抗干擾能力強，識別指標魯棒性好，識別指標運算速度快以及適合在線監(jiān)測的優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明的測試裝置示意圖；圖2是本發(fā)明的試樣板安裝示意圖；圖3總時間與沖擊能量之間的關系圖；圖4下降面積與沖擊能量之間的關系圖；圖5總面積與沖擊能量之間的關系圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做以下詳細描述。如圖I、圖2所示，測試裝置包括復合材料層合板I、光纖光柵應變傳感器2、傳輸光 纖3、光纖光柵解調(diào)儀表4、數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件5、電腦6、沖擊裝置7 ;其中，沖擊裝置7包括軌道固定支架8、下落軌道9、固定底座10、下落質(zhì)量塊11和沖擊頭12 ;所述的復合材料層合板I大小為150mm長，IOOmm寬，4mm厚。復合材料層合板I為CCF300纖維，5228A樹脂制作而成，其鋪層方法為[45/0/-45/90]4s。這種復合材料層合板I可以為飛機結構的蒙皮材料。下落軌道9安裝在固定支架8上，固定底座10放置在沖擊頭12的正下方，下落質(zhì)量塊11安裝在下落軌道9上，沖擊頭12安裝在質(zhì)量塊11上。所述的復合材料層合板I安裝在固定底座10上。安裝方式為復合材料層合板I放置在固定底座10的凹槽16內(nèi)，壓條13放置在復合材料層合板I的四個角的上面，壓條13通過螺釘14安裝固定在固定底座10上；這時，復合材料板I與固定底座10之間形成了一個空腔15，從而形成了四邊固支板，模擬飛機上的復合材料層合板I所受到?jīng)_擊作用的情況。本發(fā)明的工作過程是如圖2所示，在復合材料層合板I安裝光纖光柵應變傳感器2位置處進行打磨、清理后，按照圖2所示粘貼位置，將5只光纖光柵(FBG)應變傳感器2用膠粘貼在復合材料層合板I上。將復合材料層合板I安裝在固定底座10上，將固定底座10放置于沖擊頭12的正下方，使沖擊頭12的中心與復合材料層合板I的中心重合，傳輸光纖3的一端連接光纖光柵應變傳感器2，傳輸光纖3的另一端連接光纖光柵解調(diào)儀表4，光纖光柵解調(diào)儀表4與電腦6連接，數(shù)據(jù)存儲分析軟件5安裝在電腦6內(nèi)。打開光纖光柵解調(diào)儀表4，打開電腦6，打開數(shù)據(jù)存儲及分析軟件5，開始采集數(shù)據(jù)。依據(jù)設計能量的大小，人工將沖擊裝置7上的下落質(zhì)量塊11沿下落軌道9提高一個高度，零初速釋放下落質(zhì)量塊11，使之自由下落，沖擊復合材料層合板I的中點，沖擊后下落質(zhì)量塊11反彈，人工雙手接住下落質(zhì)量塊11，防止二次沖擊。在沖擊過程中，復合材料層合板I產(chǎn)生動態(tài)應變，粘貼在復合材料層合板I上的光纖光柵應變傳感器2隨之產(chǎn)生動態(tài)應變，光纖光柵應變傳感器2的反射光經(jīng)傳輸3傳到光纖光柵解調(diào)儀表4，光纖光柵解調(diào)儀表4將光信號轉變?yōu)殡娦盘?，并將?shù)據(jù)傳輸至電腦6，電腦6存儲系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)。沖擊結束后，電腦6上安裝的數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件5對數(shù)據(jù)進行分析，得到如圖3到圖5的結果，分析得到?jīng)_擊能量的大小。總面積指標(應變沖量指標)和下降面積指標所具有的特點距離沖擊位置越近，沖擊應變響應的這兩個指標絕對數(shù)值越大,距離沖擊位置越遠,沖擊應變響應的這兩個指標絕對數(shù)值越小。依據(jù)此特點并結合事先粘貼傳感器的位置(已知的)，應用所提出的總面積指標(應變沖量指標)和下降面積指標(應變下降段沖量)識別得到?jīng)_擊位置。
經(jīng)過這樣實施，本發(fā)明的方法和裝置可以給出沖擊能量的位置和沖擊能量大小的識別結果。對復合材料層板施加O. 8J/mm到6. 67J/mm的14個等級的沖擊能量。其中O. 8J/mm的沖擊能量對應沒有損傷情況；6. 67J/mm沖擊能量對應試驗件穿透情況,是試驗中最大的沖擊能量。就提出的10個損傷指標進行試驗研究，試驗研究的結果表明在4. 45J/mm沖擊能量到6. 67J/mm沖擊能量之間，隨沖擊能量增加，上升時間減小。因此，上升時間適合為4. 45到6. 67J/mm沖擊能量范圍內(nèi)的沖擊損傷識別指標。在O. 8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，隨沖擊能量增加,大體上,下降時間指標值增加，二者表現(xiàn)出明顯的單調(diào)增加規(guī)律。因此在O. 8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，下降時間指標可以是損傷識別比較好的指標。 在O. 8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，隨沖擊能量增加，大體上，升降總時間(脈寬)增加，二者表現(xiàn)出明顯的單調(diào)增加規(guī)律。因此在O. 8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，升降總時間(脈寬)可以是損傷識別比較好的指標。在3J/mm沖擊能量到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，隨沖擊能量增加，上升時間與下降時間之比減小，二者表現(xiàn)出單調(diào)減的關系。因此，上升時間與下降時間之比適合為3到6. 67J/mm沖擊能量范圍內(nèi)的沖擊損傷識別指標。在O. 8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，隨沖擊能量增加，總體上下降時間與上升時間之比單調(diào)增加，二者表現(xiàn)出明顯的單調(diào)遞增關系。但是在O. 8到3J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，沖擊能量增加，此指標沒有明顯變化，接近水平直線，因此，下降時間與上升時間之比適合為3到6. 67J/mm沖擊能量范圍內(nèi)的沖擊損傷識別的敏感指標。在O. 8到3J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，大體上上升面積隨沖擊能量增加單調(diào)減少(絕對數(shù)值單調(diào)增加)，因此，這樣的指標對小的沖擊損傷比較敏感，適用于在3J/mm能量之下的沖擊損傷識別。在4. 45到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，上升面積隨沖擊能量增加單調(diào)增加(絕對數(shù)值單調(diào)減少)，因此，這樣的指標對大的沖擊損傷比較敏感，適合在4. 45J/mm到6. 67J/mm能量范圍內(nèi)的沖擊損傷識別。在O. 8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，隨沖擊能量增加，大體上，下降面積單調(diào)減少(絕對數(shù)值增加)，二者表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。因此，下降面積適合為0.8到6.67J/mm沖擊能量范圍內(nèi)的沖擊損傷識別指標。其既對小的沖擊能量(3J/mm以下的沖擊能量)又對大的沖擊能量(4. 45/mm以上的沖擊能量)敏感。在O. 8到3J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，上升面積與下降面積之比與沖擊能量之間沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。因此，這樣的指標對小的沖擊損傷不敏感，不適合在3J/mm能量之下的沖擊損傷識別。在3到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，上升面積與下降面積之比值隨沖擊能量增加單調(diào)減少，因此，這樣的指標對大的沖擊損傷比較敏感，適合在3J/mm到6. 67J/mm能量范圍內(nèi)的沖擊損傷識別。在O. 8到3J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，下降面積與上升面積之比與沖擊能量之間沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。因此，這樣的指標對小的沖擊損傷不敏感，不適合在3J/_能量之下的沖擊損傷識別。在3到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，下降面積與上升面積之比值隨沖擊能量增加單調(diào)增加，因此，這樣的指標對大的沖擊損傷比較敏感，適合在3J/mm到6. 67J/mm能量范圍內(nèi)的沖擊損傷識別。
在O. 8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，隨沖擊能量增加，大體上，總面積單調(diào)減少(絕對數(shù)值增加)，二者表現(xiàn)出明顯的單調(diào)遞減規(guī)律。因此，總面積適合為O. 8到6. 67J/mm沖擊能量 范圍內(nèi)的沖擊損傷識別指標。其既對小的沖擊能量(3J/mm以下的沖擊能量)又對大的沖擊能量(4. 45/mm以上的沖擊能量)敏感。所述的脈沖下降面積、總面積、脈沖持續(xù)時間是其中最好的指標，可以識別O. 8到6. 67J/mm范圍內(nèi)的沖擊能量大小。其中所提出的總面積指標(應變沖量指標)和下降面積指標具有這樣的特點光纖光柵應變傳感器距離沖擊位置越近，由其測得沖擊應變響應所提取的總面積指標(應變沖量指標)和下降面積指標絕對數(shù)值越大，相反，光纖光柵應變傳感器距離沖擊位置越遠，由其測得沖擊應變響應的所提取的總面積指標(應變沖量指標)和下降面積指標絕對數(shù)值越小。依據(jù)這樣的特點以及預先粘貼的已知傳感器粘貼的位置，應用所提出的總面積指標(應變沖量指標)和下降面積指標(應變下降段沖量)可以識別沖擊相對于傳感器的位置，即可以識別沖擊位置。脈沖下降面積、總面積、脈沖持續(xù)時間(總時間)三個指標與沖擊能量的大小關系的試驗結果如下。圖3給出了總時間與沖擊能量之間的關系。由圖3可見在O. 8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，隨沖擊能量增加，大體上，升降總時間(脈寬)也增加，二者表現(xiàn)出明顯的單調(diào)增加規(guī)律。因此在0.8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，升降總時間(脈寬)可以是損傷識別比較好的指標。圖4給出了下降面積與沖擊能量之間的關系。由圖4可見，在O. 8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，隨沖擊能量增加，大體上，下降面積單調(diào)減少(絕對數(shù)值增加)，二者表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。因此，下降面積適合為O. 8到6. 67J/mm沖擊能量范圍內(nèi)的沖擊損傷識別指標。其既對小的沖擊能量(3J/mm以下的沖擊能量)又對大的沖擊能量(4. 45/mm以上的沖擊能量)敏感。圖5給出了總面積與沖擊能量之間的關系。由圖5可見在O. 8到6. 67J/mm的沖擊能量范圍內(nèi)，隨沖擊能量增加，大體上，總面積單調(diào)減少(絕對數(shù)值增加)，二者表現(xiàn)出明顯的單調(diào)遞減規(guī)律。因此，總面積適合為O. 8到6. 67J/mm沖擊能量范圍內(nèi)的沖擊損傷識別指標。其既對小的沖擊能量(3J/mm以下的沖擊能量)又對大的沖擊能量(4. 45/mm以上的沖擊能量)敏感。所述的數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件5是在MATLAB軟件平臺上進行編譯程序而得到的。在MATLAB平臺上，一方面針對提出的10個損傷識別指標(脈沖上升時間、下降時間、總時間、上升時間比下降時間、下降時間比上升時間；脈沖上升面積、下降面積、上升面積與下降面積之比、下降面積與上升面積之比、總面積)編寫程序，使之可以對沖擊應變(沖擊應變是由光纖光柵(FBG)測試并經(jīng)計算得到的，其原理見文獻“武湛君，萬里冰，張博明，趙海濤，光纖光柵應變傳感器監(jiān)測復合材料層板疲勞過程，復合材料學報，第21卷第6期，2004年12月”)數(shù)據(jù)進行處理并能得到這10個指標所對應的數(shù)值。結合試驗研究的結果，在一定范圍內(nèi)判別沖擊能量的大小。另一方面，再將文獻提出的峰值響應包絡面法(王利恒，復合層合板低速沖擊應變測試及其狀態(tài)監(jiān)測，壓電與聲光，2012年8月34卷4期，總205期509-514)也在此MATLAB平臺上進行編譯程序，結合上述程序得到的總面積指標(應變沖量指標)和下降面積指標，所述的數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件5也能夠?qū)崿F(xiàn)沖擊位置的識別。
權利要求
1.一種復合材料層板沖擊損傷識別方法，其特征在于該方法是基于沖擊響應的損傷識別方法，是基于復合材料沖擊載荷條件下的損傷識別指標，損傷識別指標包括脈沖上升時間、下降時間、總時間、上升時間比下降時間、下降時間比上升時間；脈沖上升面積、下降面積、上升面積與下降面積之比、下降面積與上升面積之比、總面積。
2.一種復合材料層板沖擊損傷測試裝置，其特征在于該裝置包括復合材料層合板(I)、光纖光柵應變傳感器(2)、傳輸光纖(3)、光纖光柵解調(diào)儀表(4)、數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件(5)、電腦(6)、沖擊裝置(7);其中，沖擊裝置(7)包括軌道固定支架(8)、下落軌道(9)、固定底座(10)、下落質(zhì)量塊(11)和沖擊頭(12)； 光纖光柵應變傳感器(2)粘貼在復合材料層合板(I)上；傳輸光纖(3)的一端與光光纖光柵應變傳感器(2)連接，傳輸光纖(3)的另一端與光纖光柵解調(diào)儀表(4)連接，光纖光柵解調(diào)儀表(4)與電腦(6)連接，電腦(6)安裝了數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件(5)，數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件(5)可以對光纖光柵解調(diào)儀表(4)傳輸?shù)诫娔X￠)的數(shù)據(jù)進行存儲以及分析； 下落軌道(9)安裝在固定支架(8)上； 固定底座(10)位于固定支架(8)內(nèi)的底部并放置在沖擊頭(12)的正下方； 下落質(zhì)量塊(11)安裝在下落軌道(9)上； 沖擊頭(12)安裝在質(zhì)量塊11上； 復合材料層合板(I)安裝在固定底座(10)上。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種復合材料層板沖擊損傷測試裝置，其特征在于復合材料層合板(I)放置在固定底座(10)的凹槽(16內(nèi))，壓條(13)放置在復合材料層合板(I)的四個角的上面，壓條(13)通過螺釘(14)安裝固定在固定底座(10)上。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種復合材料層板沖擊損傷測試裝置，其特征在于光纖光柵解調(diào)儀表(4)采用的是美國MOI公司生產(chǎn)的SI920光學傳感器振動模式分析儀，其采樣頻率為IOOkHz。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種復合材料層板沖擊損傷測試裝置，其特征在于復合材料層合板(I)用蜂窩夾層板替換。
6.根據(jù)權利要求2所述的一種復合材料層板沖擊損傷測試裝置，其特征在于沖擊頭(12)是按照美國ASTM標準制作的，標準號為D713/7136M。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復合材料層板沖擊損傷識別方法及測試裝置，屬于復合材料結構健康監(jiān)測技術領域。該裝置包括復合材料層合板(1)、光纖光柵應變傳感器(2)、傳輸光纖(3)、光纖光柵解調(diào)儀表(4)、數(shù)據(jù)存儲以及分析軟件(5)、電腦(6)、沖擊裝置(7)；其中，沖擊裝置(7)包括軌道固定支架(8)、下落軌道(9)、固定底座(10)、下落質(zhì)量塊(11)和沖擊頭(12)。本發(fā)明可以實現(xiàn)在線監(jiān)測，可以給出沖擊能量大小的識別結果。即便沖擊未造成損傷，本發(fā)明的方法也可以給出曾受到?jīng)_擊位置的識別結果。而這種情況下，超聲C掃描的方法以及X射線方法是無法給出沖擊位置結果的。
文檔編號G01M7/08GK102865992SQ20121038252
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權日2012年10月11日
發(fā)明者王利恒, 張力 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京長城計量測試技術研究所