机械工程学报

作者：李从昱, 高飞, 刘璐, 李弈林, 林京

单位：北京航空航天大学可靠性与系统工程学院 北京 100191

关键词：薄壁结构,超声导波,谱估计,波数重构,损伤识别；

基金：国家自然科学基金(52275077)和可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室(WDZC6142004240401)资助项目。

薄壁结构广泛用于航空、航天、交通等领域，其结构完整性是保障装备服役安全的前提。由于疲劳、冲击、复杂环境等因素，薄壁结构易出现腐蚀、裂纹等多种不易辨识的缺陷。随着薄壁结构的日益大型化、复杂化，传统检测方法通常难以兼顾检测的快速性和准确性。为此，提出了基于超声导波的局部波数重构与损伤量化评估方法，可兼顾检测效率和损伤量化评估，实现薄壁结构损伤定位与深度评估。首先，通过导波在薄壁结构中传播的特性研究，揭示导波频散特性与结构损伤的关联影响机制，为定量化评估结构厚度损伤提供理论依据。其次，建立了改进空间谱估计算法，以波数作为输入参数建立了导向矢量，通过信号子空间与噪声子空间的正交特性搜索，重构了局部测试下的导波波数数值，从而实现结构局部状态信息重构。此外，针对基于二维傅里叶变换的波场处理技术应用与大型金属板材损伤识别时间长、成本高的问题，提出了分区域少采样的损伤检测策略，从而提升了检测效率和重构精度。最后，通过有限元仿真和试验研究，实现了局部损伤的尺寸和深度估计，误差在5%以内，验证了论文方法的有效性和准确性。

来源：2026年第2期

《机械工程学报》期刊编辑部

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