基于贝叶斯压缩感知的复合材料结构冲击载荷识别研究

严 刚, 孙 浩

(1.南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室， 江苏 南京 210016；2. 麻省理工学院土木与环境工程系， 美国 马萨诸塞州 坎布里奇 MA 02139)

引 言

现代飞行器结构大量使用先进复合材料，但复合材料结构在低能量外物的冲击下，容易造成目不可检的内部损伤，导致结构强度及稳定性的急剧下降，严重威胁飞行安全[1]。因此利用集成在结构中的先进传感元件，准确监测到外物低速冲击并重建冲击载荷时间历程，对及时做出检测和维护决策，提高复合材料结构的安全具有重要意义[2]。

在复合材料结构冲击载荷时间历程识别领域已经发展的技术和方法中，除少数采用神经网络等机器学习方法对大量样本进行训练之外[3]，大部分可归类为基于模型的方法。如Chang等基于假设模态法建立了加筋复合材料结构在冲击载荷作用下的动力学模型，通过一种最优平滑滤波算法来重建冲击载荷时间历程[4]；严刚等基于Chang等的模型，结合参数化的冲击载荷时间历程，采用微种群遗传算法优化识别了参数，从而近似重建冲击载荷时间历程[5]；Hu等通过有限元方法建立了冲击载荷与结构响应之间的关系，采用二次规划最优算法获得冲击载荷时间历程[6]。

在基于模型的冲击载荷时间历程识别中，利用脉冲响应函数在时域进行反卷积的方法被认为是一类数学上直接的方法。但时域反卷积方法的难点在于其不适定性，通常需要进行正则化来获得稳定有界的解[7]。……