复合材料层合板结构的自适应正则化损伤识别(ARDI)方法研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.001

复合材料科学与工程 ›› 2026, Vol. 0 ›› Issue (2): 1-9.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.001

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复合材料层合板结构的自适应正则化损伤识别(ARDI)方法研究

杨颖¹, 石庆贺^1*, 胡可军¹, 朱福先¹, 段刘阳^1,2, 赵凤玲¹

1.江苏理工学院材料工程学院,常州 213001;
2.江苏新扬新材料股份有限公司,扬州 225100

收稿日期:2024-12-10 出版日期:2026-02-28 发布日期:2026-03-12
通讯作者: 石庆贺(1990—),男,博士,副教授,硕士生导师,研究方向为复合材料结构力学等方面,qhshi@jsut.edu.cn。
作者简介:杨颖(1997—),女,硕士研究生,研究方向为复合材料损伤识别。
基金资助:
国家自然科学基金(12102156,52205157,52402050);江苏省基础研究计划重点项目(BK20243025);常州市“龙城英才计划”青年科技人才托举工程;江苏省(校)研究生实践创新计划项目(XSJCX23_61)

Research on adaptive regularization damage identification (ARDI) method for composite laminate structure

YANG Ying¹, SHI Qinghe^1*, HU Kejun¹, ZHU Fuxian¹, DUAN Liuyang^1,2, ZHAO Fengling¹

1. School of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Technology, Changzhou 213001, China;
2. Jiangsu Xinyang New Material Co., Ltd., Yangzhou 225100, China

Received:2024-12-10 Online:2026-02-28 Published:2026-03-12

摘要/Abstract

摘要： 复合材料层合板结构应用广泛,损伤识别对于保障结构的安全性和延长其使用寿命具有重要意义。本文引入了单元级损伤指标来描述层合板在面内与面外方向上的刚度变化。针对该损伤指标,建立了两步损伤识别方法,即先通过损伤定位指标筛选损伤单元,再通过优化方法对损伤程度进行辨识,其中,损伤定量识别采用正则化方法。鉴于传统的正则化方法对各个损伤参数采用均一化的正则化参数,不利于识别结果的收敛和稳定,本文提出了基于加权系数的自适应正则化损伤识别(Adaptive Regularization Damage Identification,ARDI)方法,能够在兼顾识别结果稳定性的同时提高识别效率。通过数值算例对所提方法的有效性进行了验证,分析了测点数量和噪声水平对识别结果的影响,将所提方法与直接法和传统正则化方法的识别结果进行比较,发现所提方法的计算结果分散性和计算效率具有明显的优势。最后,通过试验验证了所提方法的有效性。

关键词: 复合材料, 单元级损伤指标, 损伤定位, 自适应正则化, 损伤定量

Abstract: Composite laminate structures are widely used, and damage identification is of great significance to ensure the safety of structures and prolong their service life. In this paper, the element-level damage indicator is introduced to describe the change of the in-plane and out-plane upward stiffness of laminates. Aiming at the damage index, a two-step damage identification method was established, that is, the damage element was screened by the damage location index, and then the damage degree was identified by the optimization method. The regularization method was used for quantitative damage recognition. Since the traditional regularization method adopts uniform regularization parameters for each damage parameter, which is not conducive to the convergence and stability of the identification results. In this paper, an adaptive regularization damage identification (ARDI) method based on weighting coefficient is proposed, which can improve the identification efficiency while considering the stability of identification results. The effectiveness of the proposed method is verified by numerical examples, and the influence of the number of measurement points and noise level on recognition results is analyzed. The results of the proposed method are compared with the direct method and the traditional regularization method, and it is found that the dispersion of calculation results and the efficiency of the proposed method have obvious advantages. Finally, an experimental work was conducted to verify the effectiveness of the proposed method.

Key words: composite, element-level damage indicator, damage location, adaptive regularization, damage quantification

中图分类号:

TB332

杨颖, 石庆贺, 胡可军, 朱福先, 段刘阳, 赵凤玲. 复合材料层合板结构的自适应正则化损伤识别(ARDI)方法研究[J]. 复合材料科学与工程, 2026, 0(2): 1-9.

YANG Ying, SHI Qinghe, HU Kejun, ZHU Fuxian, DUAN Liuyang, ZHAO Fengling. Research on adaptive regularization damage identification (ARDI) method for composite laminate structure[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2026, 0(2): 1-9.

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Research on adaptive regularization damage identification (ARDI) method for composite laminate structure

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