机械工程学报

作者：任元强, 严嘉慧, 袁慎芳, 张巾巾

单位：南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室 南京 210016

关键词：结构健康监测,导波,时变条件,损伤定量诊断,隐马尔科夫模型,似然概率；

基金：国家自然科学基金创新群体(51921003)、国家自然科学基金青年(51905266)、国家自然科学基金面上(52275153)、江苏省自然科学基金青年(BK20190418)和江苏高校优势学科建设工程资助项目。

疲劳裂纹是导致航空飞行器结构失效最主要的损伤形式之一，及时、有效地对疲劳裂纹扩展进行在线监测和诊断对保障结构的完整性及安全性具有重要意义。由于实际服役的航空结构往往经历复杂的服役环境和操作条件，这些时变因素相互耦合，容易引起监测信号特征发生明显不确定性变化，严重影响结构损伤诊断的可靠性。针对时变服役条件影响下航空结构损伤的可靠评估，提出一种基于导波健康隐马尔科夫模型(Hidden Markov model，HMM)的结构损伤定量诊断方法。该方法通过HMM模型表征航空结构健康状态下的导波信号特征，采用实时监测导波信号特征与HMM模型的概率迁移关系表示结构损伤状态，实现结构损伤预警及定量诊断。在批量耳片的疲劳裂纹扩展试验中进行方法验证，结果显示损伤预警诊断误差平均值为0.4 mm，损伤定量诊断评估的最大绝对误差平均值为0.9 mm，表明该方法能够及时预警监测结构中疲劳裂纹的产生，同时对裂纹扩展进行可靠的连续定量诊断。

来源：2024年第16期

《机械工程学报》期刊编辑部

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