基于高斯过程回归和自回归模型的复合材料结构分层面积量化

摘要整理

在通过数据驱动方法监测复合材料结构热点区域初始分层损伤后，需要判断是否存在迫在眉睫的结构失效风险，或者系统是否可在监测条件下继续运行以追踪损伤演化及其对结构安全性的影响。本研究提出了一种基于高斯过程回归的分层面积量化方法，通过随机插值全局损伤指标并考虑不确定性来实现。采用自回归模型从Lamb波信号中提取损伤敏感特征，利用马氏距离计算损伤指标。通过两组实验室测试验证了该方法的有效性：第一组在碳-环氧层合板上进行温度变化条件下的模拟损伤试验，展示了该程序的一般步骤；第二组涉及碳纤维增强复合材料试件，采用重复疲劳加载产生实际分层损伤。利用粘贴在结构表面的压电锆钛酸铅片监测各级损伤演化过程，以分层覆盖面积衡量。高斯过程回归能够有效处理不确定性，建立损伤指标与损伤面积之间的关联关系。结果表明，该方法对模拟损伤和实际分层的损伤面积预测均表现出光滑且充分的准确性，为复合材料结构的健康监测和剩余寿命评估提供了有效工具。

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