Page 78 - 无损检测2022年第十期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202210010

基于超声导波和机器学习的蜂窝夹层结构

脱黏诊断

徐 浩 , 王中枢 , 马寅魏 , 张佳奇 , 李建乐 , 范兴华 , 武湛君 1
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( 1. 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024 ; 2. 北京空天技术研究所, 北京 100074 )

摘 要:针对蜂窝夹层结构的脱黏损伤诊断, 首先通过集成压电陶瓷传感器构建传感器网络,
采用超声导波加权分布诊断成像方法对损伤进行平面内定位诊断; 然后利用超声导波在结构厚度
截面内对不同脱黏层的敏感度差异提取损伤特征; 最后通过蜂窝夹层结构有限元模型进行大量的

导波传播仿真, 形成训练数据库, 进而训练形成稳定的支持向量机 ( SVM )脱黏层分类机器学习模
型, 进行截面内脱黏层诊断。验证试验结果表明, 该方法能够有效诊断出蜂窝夹层结构的脱黏损
伤, 平面内定位误差小于 2cm , 截面内脱黏层诊断准确度为 100% 。

关键词:蜂窝夹层结构; 超声导波; 压电陶瓷传感器; 机器学习; 支持向量机

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 10-0044-04

Debondin g dia g nosisofhone y combsandwichstructuresbasedon g uidedwavesandmachinelearnin g

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XUHao , WANGZhon g shu , MAYinwei , ZHANGJia q i , LIJianle , FANXin g hua , WUZhan j un 1
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( 1.StateKe yLaborator yofStructuralAnal y sisforIndustrialE q ui p ment , DalianUniversit yofTechnolo gy ,

Dalian116024 , China ; 2.Bei j in g InstituteofSk yTechnolo gy , Bei j in g100074 , China )

Abstract : Aimin gatthedia g nosisofdebondin gdama g eofhone y combsandwichstructure , thesensornetwork

wasfirstconstructed b yinte g ratin g p iezoelectricceramicsensors , and the ultrasonic g uided wave wei g hted

distributiondia g nosticima g in g methodwasusedtolocateanddia g nosethedama g einthep lane.Thesensitivit y

differenceofthedebondin g la y erwasusedtoextractthedama g echaracteristics ; finall y , alar g enumberof g uided

wavep ro p a g ationsimulations werecarried outthrou g hthefiniteelement modelofthehone y combsandwich

structuretoform atrainin g database , and then a stable su pp ort vector machine ( SVM ) debondin g la y er

classificationmachinelearnin gmodelwasformed.Dia g nosisofintra-sectiondebondin g la y er.Theverificationtest

resultsshowthatthemethodcaneffectivel ydia g nosethedebondin gdama g eofthehone y combsandwichstructure ,

thep ositionin gerrorinthep laneislessthan2cm , andthedia g nosticaccurac y ofthedebondin g la y erinthesection

was100%.

Ke ywords : hone y combsandwichstructure ; ultrasonic g uidedwave ; p iezoelectrictransducer ; machinelearnin g ;

su pp ortvectormachine
热防护系统能够阻止大气气动加热产生的热量 传入航天器的舱内部, 维持舱内人员及设备的正常
工作 [ 1-2 ] 。蜂窝夹层热防护结构作为热防护系统的
关键隔热构件之一, 具有耐高温和稳定性好等优点,
收稿日期: 2021-11-02
基金项目: 国防科研项目( XXXX2018204BXXX ); 国家自然科学
已经成为航天飞机和超音速飞行器高温区和大面积
基金( 12072056 , 12102075 )
区域的典型隔热措施, 其安全性和完整性的保障非
作者简介: 徐 浩( 1983- ), 男, 博士, 副教授, 主要从事结构健
康监测研究工作 常必要 [ 3 ] 。蜂窝夹层热防护结构是由隔热蜂窝铝、

通信作者: 张佳奇( 1993- ), 男, 博士,主要从事结构健 康 监 测 面板、 泡沫等基体通过耐高温柔性胶黏剂连接起来
的多层隔热结构 。在恶劣的飞行环境中, 蜂窝夹
研究工作, zhan gjq @mail.dlut.edu.cn [ 4 ]
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2022 年 第 44 卷 第 10 期

无损检测