复合材料层合板作为一种先进的结构材料，在航空航天、交通运输、建筑、机械、化工、电力、体育运动以及军事等方面得到了广泛应用，在诸多复合材料的应用中占据了很大的成分[1,2]。然而，复合材料层合板在制备过程中不可避免地会产生一些内部缺陷，在使用过程中也会随着时间的增加逐渐产生一些损伤。这些损伤的积累与扩展使得层合板结构的性能大为降低，刚度和强度急剧下降，甚至引发重大事故。因此，对复合材料层合板构件进行实时、有效的无损检测，可及早发现问题，采取补救措施，从而延长构件的使用寿命，防止灾难性事故的发生。
裂纹是复合材料层合板的主要损伤类型之一，也是造成复合材料层合板失效的主要原因[3,4]。因此，应该加强对复合材料层合板裂纹损伤的无损检测和智能诊断技术的研究，找到简便、实用的裂纹损伤诊断方法，及早发现裂纹的存在，进而采取措施阻止裂纹的扩展。
复合材料层合板发生裂纹损伤时，其内部能量结构要发生变化，这些变化对外可以表现为动态特性要发生显著的变化[5~7]。因此，分别研究层合板在健康状态下和裂纹损伤状态下的动态特性，就可以分析建立裂纹损伤的诊断知识规则。首先研究健康构件的信号，通过大量的实例统计出构件正常运行时的信号谱图，并以此作为实时监测的判据，判断构件在实时运行中是否处于损伤状态。然后对裂纹损伤构件进行研究，找到裂纹损伤的典型信号特征，建立裂纹损伤的诊断知识库。当构件在实际运行中动态特性出现异常时，可将实际信号与损伤典型信号进行对比，判断构件内部是否发生裂纹损伤，并推理出裂纹损伤的置信度。
具有正逆压电效应的各类压电材料是构造上述裂纹损伤在线监测与诊断系统的首选材料之一[8]。压电元件既可作传感器又可作驱动器，且频响高，处理电路简单。利用压电材料进行复合材料层合板动态特性的测试，具有成本低廉、方便实用等特点。压电材料可以作为复合材料的一个铺层加入到材料中，和复合材料完全融合在一起，做到基本不影响材料原有性能[9]。
1 测试试样制备
1.1 试样糊制
复合材料层合板试样外形尺寸如图1，共12层玻璃布，第6层和第7层之间放入四个压电陶瓷片，放置位置如图1所示。表1列出了复合材料层合板的原料配比。试样在常温下手糊成型。
由于复合材料层合板是采用玻璃布和树脂手糊成型，因此完全固化后要进行切割修整，以去除毛刺。修整后的试样尺寸为290×440mm。
试样制备完毕后，对每一个试样进行测试，其分析结果作为健康信号保存起来以便以后和损伤信号进行对比。
1.2 裂纹损伤的加工
为了能够分析出试样在裂纹损伤状态下的动态特性，需要将成型好的健康试样加工成损伤状态，然后进行损伤信号的测试分析。具体方法为使用刀具在试样的中间沿宽度方向切开一个小缺口，以此来模拟层合板的裂纹。切口的尺寸为2×10mm，深度约为1.5mm，切槽为圆弧形。
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