中文摘要：

复合材料在大飞机、风电等装备上广泛应用，但是纤维断裂、基体开裂、脱粘分层等损伤将会导致灾难性破坏，复合材料结构安全性评估与在线损伤识别受到极大关注。本项目拟在细观尺度上探索复合材料损伤演化机理，建立损伤细观分析的通用单胞非线性模型，构造适合复杂结构分析的通用单胞等参单元；研究细观参数与宏观性能的多尺度特性及其耦合的分析方法，阐明细观参数对宏观性能的影响机制，研究复合材料宏细观多尺度渐进损伤分析方法；研究复合材料结构Lamb波传播的区间B样条小波有限元求解方法，给出损伤信号特征提取途径。在上述研究基础上，提出复合材料损伤定量识别方法。针对风电叶片、飞机机翼等复合材料结构开展工程验证与应用研究。通过本项目的研究，可望在通用单胞细观分析理论、复合材料结构损伤在线定量识别等方面有所创新和突破，获得有学术意义和实用价值的研究成果，为工程实践中日益增长的复合材料结构安全评估提供新的理论与技术。

结论摘要：

大型装备复合材料结构安全性评估与在线损伤识别受到极大关注与重视。本项目通过开展复合材料结构损伤机理研究，首先针对复合材料细观尺度下的特征因素，建立了能够精确分析复合材料非线性变形的高精度通用单胞模型，利用快速重构算法，考虑纤维形状、热残余应力和弱界面等细观结构与损伤情况，从而提高了对复合材料宏观性能的预测，进一步联合宏细观尺度性能，构建了复合材料多尺度损伤模型，提出了基于细观组分原位强度的复合材料强度改进预测方法，实现了复合材料结构强度的快速、准确预测，解决了复合材料风电叶片在静力加载下的整体应力与应变受力求解分析；其次对于Lamb波在复合材料损伤结构中传播机理研究方面，构造了适用于Lamb波传播模拟的区间B样条小波有限元单元，通过添加局部柔度建立一维波导损伤模型，与传统方法对比，该模型在提高计算精度的同时，将计算效率提高了4-5倍，将模型与谱分析方法联合，完美揭示了梁结构中Lamb波模式分离现象，为基于复合材料损伤应力波的监测提供了重要研究基础和技术支持。本项目在上述复合材料损伤机理研究基础上，针对叶片结构的应变量监测，提出了DS证据理论的复合材料风电叶片分层损伤识别方法；针对Lamb波信号监测，开展了改进邻域相关性冗余二代小波降噪方法研究，方法显著降低了复合材料结构微弱损伤信号的干扰噪声，提高了复合材料损伤识别准确性；为实现复合材料板型结构的损伤定量识别，提出了基于逐点概率重构算法的复合材料损伤识别方法，方法能够将损伤状态以层析谱图的直观方式进行呈现与准确定量识别；为解决复合材料结构损伤扩展定量化诊断，引入稀疏重构方法，提出一种裂纹延展识别的稀疏追踪算法，成功用于裂纹延展方向与长度的识别；最终，分别通过基于光纤光栅应变传感网络、压电晶体传感网络构建的复合材料损伤监测实验平台，以及小型风电叶片损伤识别实验平台，验证了本项目提出的损伤诊断方法的有效性，开发了相应的软硬件监测平台，为复合材料大型结构的损伤在线定量识别的工程化应用起到了有力的推动作用。本项目执行期间共发表了15篇SCI论文，申请专利3项，培养博士研究生5名，硕士研究生3名。