[发明专利]一种横向布贴光纤光栅光谱特征参数变化的裂纹诊断方法

摘要

本发明提供一种基于横向布贴方式下光纤光栅光谱特征参数变化的裂纹诊断方法，步骤如下：1：选择设计试样件，在试样件中心区域预制中心孔和裂纹；2：对试样件进行结构力学分析，确定外界加载条件及试样件材料、弹性模量相关参数；3：在铝合金薄板上布贴光纤光栅传感器；4：将贴有光纤光栅传感器的铝合金薄板安装在疲劳试验机上进行疲劳裂纹扩展试验；5：对光纤光栅传感器采集的信号进行处理；6：重复步骤1‑4，验证步骤5中建立的方法；通过以上步骤，实现了一种基于横向布贴方式下光纤光栅光谱特征参数变化的裂纹诊断方法，达到了诊断孔边裂纹长度的研究效果，解决了工程应用中关于铝合金板孔边裂纹长度的定量问题。

主权项

1.一种横向布贴光纤光栅光谱特征参数变化的裂纹诊断方法，其特征在于：具体实施步骤如下：步骤1：选择实验材料铝合金薄板并设计试样件，在试样件中心区域预制一预定直径的中心孔并在孔边预制一预定长度裂纹；步骤2：对试样件进行结构力学分析，确定外界加载条件及试样件材料、弹性模量相关参数；根据已确定的试验条件，对试验件利用有限元仿真软件ANSYS软件进行有限元仿真分析，得到裂纹扩展到一预定长度下裂纹尖端附件区域的应力分布情况；步骤3：在铝合金薄板上布贴光纤光栅传感器；根据铝合金薄板孔边区域裂纹扩展情况，在与裂纹扩展垂直的方向上布贴光纤光栅传感器，令裂纹扩展方向为x轴，与裂纹扩展方向垂直的方向为y轴，根据上述有限元仿真结果，优化布局光纤光栅传感器的位置(xi,yi)，使布置的光纤光栅传感器能更明显的感知裂纹尖端的纵向和横向非均匀应变的变化；步骤4：将以上贴有光纤光栅传感器的铝合金薄板安装在疲劳试验机上进行疲劳裂纹扩展试验，在疲劳试验机加载前，采集光纤光栅传感器的信号作为初始信号；随着疲劳加载的进行，孔边裂纹开始扩展，此时通过光学显微镜实时记录不同循环周次下的裂纹长度并利用美国微光SM125采集不同裂纹长度在循环加载外载荷饱载下的光谱图像；步骤5：完成试验后，对光纤光栅传感器采集的信号进行处理；分析处理光纤光栅传感器采集到的信号数据，提取能够表征裂纹扩展行为的光纤光栅光谱特征参数，其中包括中心波长、半高宽即FWHM、四分之一宽即FWQM、次峰峰位置特征参数；通过分析疲劳裂纹扩展过程中光纤光栅传感器特征参数的变化与疲劳裂纹长度之间的关系，建立基于横向布贴方式下光纤光栅光谱特征参数变化的裂纹诊断方法；步骤6：重复步骤1‑4，并针对不同试样下光纤光栅传感器采集到的响应信号进行分析，验证步骤5中建立的方法；通过以上步骤，实现了一种基于横向布贴方式下光纤光栅光谱特征参数变化的裂纹诊断方法，达到了诊断孔边裂纹长度的研究效果，解决了工程应用中关于铝合金板孔边裂纹长度的定量问题。