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成果及论文

代表性论文列表

首个主导的激光超声方面工作，基于零群速导波和局部共振实现薄板的多参数表征。学习各向同性金属板零群速导波特性看这篇就对了，本工作不仅从理论上复现了前人在厚度无量纲化后的局部共振多模态解（只与泊松比有关），进一步解决了材料属性未知下实验多模态频谱与理论解的匹配难题，结合振型分布实现了模量、泊松比、厚度的多参数反演，并且无需任何迭代步骤。该工作还讨论了激励光斑大小影响，同异侧实验设置，以及与传统导波2DFFT频散反演参数的优势。该方法可用于原位状态、极端环境下薄板结构的力学性能-厚度非均匀变化表征。

      

无量纲化局部共振多模态理论解                             局部共振多模态空间分布实验结果  

  • Li, Y.,, Guo,S., Su, Z., Ding, K., Loh, XJ., Lightweight and Conformal Acousto‐Ultrasonic Sensing Network for Multi‐Scale Structural Health Monitoring: A Review, FlexMat 2024, 2(1), 4-29. （Cover Image）

首次尝试综述撰写工作，基于自身研究特色和心得，系统总结了轻质共形声-超声传感网络和多尺度结构健康监测。本文将声传感器性质（主被动、频率带宽、重量、柔性）、诊断模式（振动、声发射、体波、导波等）与监测范围（全局、大面积和局部监测）交叉分类，讨论了传感网络安装和多尺度监测模式的研究进展，最后指出SHM在传统航空领域面临的困境（实际飞行中的鲁棒性、与现有无损检测服务相比的成本效益、相对于航空飞机长寿命的可靠性等），提出SHM技术有望在多个对安全有更迫切需求的前沿领域展现广阔的应用潜力，包括智能电池监测、可重复使用航天器健康管理、增材制造过程实时质控、基于移动机器人的监测平台等。

     

传感器与监测模式分类                         传感网络安装方式总结                                SHM技术未来应用前景展望

  • Li, Y.,, Yao, Z., Zhang, Z., Feng, W., Su, Z., Guo, S., Investigation on Local Monitoring Paradigms of In-Situ Conformally Fabricated Piezopolymer Coating-Based Array Transducers: Ultrasonic Bulk Waves and Local Ultrasonic Resonances,  Mechanical Systems and Signal Processing 2024, 208, 110999. 

本工作基于压电涂层传感器的柔性共形、宽频、轻薄等特性，提出了两类局部监测新范式：基于体波的相控阵和基于零群速导波/厚度方向体波的局部共振。该工作特点主要表现为创新性强，在国内外SHM集中于导波传感研究时另辟蹊径，可为各类损伤监测新方法的探索提供新灵感源泉。

     

超声体波相控阵局部监测                                                          超声局部共振监测  

  • Liu, Q., Li, Y.#(共同一作), Guan, R., Yan, J., Liu, M., Luo, G., Su, Z., Qing, X., Wang, K., Advancing Measurement of Zero-Group-Velocity Lamb Waves Using PVDF-TrFE Film Sensors: First Data and Application to In-Situ Health Monitoring of Multilayer Bonded Structures, Structural Health Monitoring 2023, 22(4), 2641-2650. 
  • Li, Y., Wang, K., Feng, W., Wu, H., Su, Z., Guo, S., Insight into Excitation and Acquisition Mechanism and Mode Control of Lamb Waves with Piezopolymer Coating-based Array Transducers: Analytical and Experimental Analysis, Mechanical Systems and Signal Processing 2022, 178, 109330. 

本工作可以说是压电传感器传感超声导波的集大成者，想理解传感器与导波关系看这篇就对了。虽然是针对压电涂层传感器，但从理论和实验上汲取前人工作精华，阐明了导波多模态可激励性与激励单元加载模式的关系，以及基于拓扑形状的波数域调制作用及与接收单元滤波作用的区别，对于梳指电极更是考虑了指宽、指距、指数等多个参数影响而非单一均匀阵列。遵从惯例，本文讨论在二维平面假设下，但其研究范式可扩展到三维声场，只需将空间变换从三角函数改为Hankel变换即可。

   

不同传感器加载模式下导波模态的可激励性                                                 传感器拓扑形状的波数域滤波

  • Guo, S., Ding, H., Li, Y.*(通讯作者), Feng, H., Xiong, X., Su, Z., Feng, W., A Hierarchical Deep Convolutional Regression Framework with Sensor Network Fail-Safe Adaptation for Acoustic-Emission-Based Structural Health Monitoring, Mechanical Systems and Signal Processing 2022, 181, 109508.

首个主导的与深度学习结合的工作，针对性考虑实际工程中传感器干扰对模型鲁棒性的影响。

  • Li, Y., Feng, W., Meng, L., Tse, K.M., Li, Z., Huang, L., Su, Z., Guo, S., Investigation on in-situ sprayed, annealed and corona poled PVDF-TrFE coatings for guided wave-based structural health monitoring: From crystallization to piezoelectricity, Materials & Design 2021, 199, 109415. (90 Citations)

本工作研究了压电涂层作为导波传感器的制备方法和工艺条件影响。虽然该工作创新性较弱，但从多种表征方法入手，系统性的讨论了退火、极化多参数条件和结晶结构、压电性能的直接关系，可为开展改性增强等工作提供完整的研究范式和工具。