Page 23 - 2024中国无损检测年度报告

杂结构损伤概率成像方法，通过虚拟时间反转及 律用于压电片的输出电压，实现了压电机制下的
时间反转损伤指数计算，精准定位到多层异质球 开放系统和奇异点构造，并验证了奇异点对裂纹
壳结构下底面盲孔缺陷，可用于工程结构多层复 的感知也呈现高灵敏度特点。
杂介质和异型结构等的损伤定位，如图 16 所示。

图 17 上表面引入 3D 长方体裂纹缺陷的梁结构示意
与缺陷尺寸变化方向下的响应谱
图 16 多层异质复杂结构的超声导波阵列成像
在弹簧 - 质量振子模型中引入周期性时间调
制的刚度，建立了时变开放系统。利用状态空间
4 新型无损检测理论与方法
法求解系统的本征值问题。理论表明，通过时变
近年来随着声学基础理论的快速发展，新的
刚度频率调制，也能够构造二阶奇异点。利用马
声学检测理论与方法也被提出。团队提出了基于
蒂厄方程求解系统的稳定性问题，揭示了奇异点
声学开放系统奇异点的传感检测新方法。利用反
和系统稳定性阈值的联系。向振子引入附加质量
馈控制策略建立弹性波开放系统，经过参数调制
扰动，奇异点对扰动的响应成平方根关系。使用
可以形成一种本征值和本征向量同时简并的奇异
时变模量的三维有限元模型进行响应谱计算，验
点，其具有增强灵敏度的特性，可对结构缺陷展
证了理论求解奇异点的正确性。进一步利用压电
现出非线性响应行为。
片外接开关控制的负电容电路实现了刚度在时域
在板梁表面对称布置两组具有反馈控制外力
的调制，验证了压电机制构造的奇异点对扰动的
响应具有高灵敏度特点，如图 18 所示。图 18(a)
的基元，在外力加载位置探测波动速度，速度与
反馈系数的乘积作为反馈信息馈入外力。这种局
为压电机制实现等效时变的刚度弹簧 - 振子三维
域反馈回路实现了等效的增益和损耗，可以实现
有限元模型，上部蓝色圆柱为钨制振子，下部白
宇称 - 时间反演对称开放系统。对反馈系数进行
色圆柱为外接电路的压电片；图 18(b) 为时变调
制频率 ω /ω 从 1.5 到 2.5 的响应谱；图 18 (c)
调制得到二阶弹性波奇异点，其具有增强灵敏度
0
m
的特性。当结构中存在缺陷时，奇异点频率会分
为奇异点在附加质量扰动下的频率分裂。
裂，其分裂频率差值与缺陷特征关系展现出非线
性响应行为。外力的间距和位置参数具有较高的
可调谐性，能够调控构造奇异点需要的反馈系数。
在梁的表面中间位置引入三维裂纹缺陷，奇异点
在不同裂纹扩展方向下都展现出较好的平方根响
应，如图 17 所示。图 17 (a) 为上表面中心位置
引入 3D 长方体裂纹缺陷的梁结构示意。图 17 (b)

～ (d) 的上图为三种缺陷尺寸变化方向下得到的
响应谱，红色虚线代表本征频率，下图为本征频
率分裂 Δ(f) 随缺陷尺寸变化的关系，以及对数处
理后的数据；裂纹缺陷的变化尺寸见横坐标，其
图 18 实现等效时变刚度的弹簧 - 振子三维有限元模型，
余固定不变的尺寸参数分别为 (b) c = 0.5 mm， 时变调制频率从 1.5 到 2.5 的响应谱以及奇异点在附加质
y
c = 0.1 mm ； (c) c = 0.3 mm， c = 0.1 mm ； (d)
z
x
z
量扰动下的频率分裂
c = 0.3 mm，c = 0.5 mm。将同样的反馈控制
y
x
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