论文摘要：复合材料结构载荷识别与损伤评估研究

载荷识别技术是面向结构健康监控的核心技术之一，本文采用压电元件作为传感器，对作用于复合材料结构上的静态载荷识别、低速冲击载荷识别进行研究，并对冲击后损伤面积进行评估。针对复合材料结构上的静态载荷识别，本文采用不受结构几何特性和边界条件限制的有限元逆分析方法，利用超单元模拟复合材料结构的特殊力学性能，直接以粘贴于结构上的压电元件的电荷响应为参数，采用阻尼最小二乘法逼近载荷真实值。本文实现了对集中载荷的大小及作用位置识别，根据作用于结构上的载荷函数模型，还可以有效的识别出结构上的分布载荷。针对复合材料结构上的低速冲击载荷识别，本文在对压电元件的电荷响应行为研究的基础上，根据压电元件的电荷响应值首次超过给定阀值与开始响应时的时间差构建目标函数，对作用于结构上的低速冲击能量大小及作用位置进行识别，并根据识别结果采用直接积分法进行动态有限元模拟计算分析，得到冲击载荷的时间历程曲线，从而实现低速冲击载荷的识别。本文在低速冲击载荷识别的基础上，根据冲击损伤起始判据和损伤扩展判据，对低速冲击载荷作用下复合材料层板的损伤面积进行了评估，完成从载荷识别到损伤评估的健康监测过程。