基于损伤指数矩阵对层状管道结构损伤识别的有限元模拟

为研究基于损伤指数对层状管道结构损伤程度识别的可行性,创造性地采用小波包分解方法,以损伤指数为参数,分别研究损伤径向深度与损伤指数的关系和多种轴向位置损伤对损伤指数的影响。使用有限元分析软件ABAQUS,建立在同一轴向位置且多种径向损伤深度的层状管道结构模型,对压电元件位置提取的压电传感信号进行5层小波包分解,计算损伤指数值,将其组成损伤指数矩阵。针对同一轴向损伤位置,结合多种损伤程度组成损伤指数矩阵,分析损伤径向深度与损伤指数的关系并建立拟合曲线。随后改变损伤轴向位置且径向损伤深度同样递增,建立有限元模型,并获得相应的损伤指数拟合曲线。结果表明：在同一损伤轴向位置处,损伤指数拟合曲线都随着损伤径向深度的增加而呈现出先减后增的变化趋势;当改变损伤轴向位置时,损伤与信号接收位置轴向距离的增加使损伤指数的变化幅度减缓,但不改变曲线的总体趋势。研究结果表明：针对传感信号采用小波包分解方法,获得的损伤径向深度与损伤指数的拟合曲线可用于层状管道结构损伤程度的识别,并且该损伤程度识别方法受与信号接收位置轴向距离的限制较小,为快速诊断层状管道结构损伤程度提供了有效的有限元分析方法。