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近期，上海交通大學(xué)密西根學(xué)院博士生姜厚甫、傅浩煜和陸潤葉在結(jié)構(gòu)和生物系統(tǒng)健康監(jiān)測最佳學(xué)生論文獎(jiǎng)中包攬前三名。該比賽在加拿大溫哥華舉行的SPIE智能結(jié)構(gòu)與無損檢測國際會(huì)議上進(jìn)行。參賽選手們展示了他們的研究成果，每位選手都進(jìn)行了15分鐘的口頭報(bào)告，并回答了評(píng)委和觀眾的提問。此次獲獎(jiǎng)的三位博士生均來自學(xué)院申巖峰副教授課題組。

第一名 

密院2021級(jí)博士生，研究方向?yàn)榛诰€性與非線性超聲導(dǎo)波的復(fù)合材料損傷監(jiān)測與成像，相關(guān)研究成果以第一作者在ASME、SPIE等領(lǐng)域內(nèi)旗艦國際學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表。 

圖片說明：姜厚甫在溫哥華舉行的SPIE智能結(jié)構(gòu)與無損檢測會(huì)議上領(lǐng)獎(jiǎng)。

他憑借關(guān)于“基于非線性導(dǎo)波路徑相互作用技術(shù)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷成像”的報(bào)告獲得了第一名。盡管復(fù)合材料具有優(yōu)異的強(qiáng)重比和耐腐蝕性能，但由于其各向異性和層狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使其易產(chǎn)生如分層和纖維斷裂等隱性損傷，這些損傷可能嚴(yán)重威脅結(jié)構(gòu)的完整性。 

姜厚甫的研究利用非線性超聲導(dǎo)波路徑相互作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的高敏感度檢測與成像。有限元仿真（FEM）結(jié)果表明，當(dāng)導(dǎo)波在損傷區(qū)域發(fā)生相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非線性邊頻帶分量，這些信號(hào)可提供有價(jià)值的定位信息。通過調(diào)頻，確保激發(fā)單一導(dǎo)波模態(tài)，從而提高檢測精度。

在實(shí)驗(yàn)中，在復(fù)合材料板上布置了兩組主動(dòng)式壓電片狀傳感器（PWAS）陣列，用于捕捉非線性超聲導(dǎo)波信號(hào)特征。來自多條傳播路徑的信號(hào)通過成像算法得到損傷圖像，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的精準(zhǔn)評(píng)估。通過量化非線性相互作用強(qiáng)度，該研究提出了一種檢測復(fù)合材料中隱蔽缺陷的有效手段，對(duì)提升制造質(zhì)量與預(yù)防結(jié)構(gòu)失效具有重要意義。

第二名  傅浩煜

密院2023級(jí)博士生，研究方向?yàn)榭振畛暉o損檢測方法，相關(guān)研究成果在SPIE Smart Structures + Nondestructive Evaluation國際學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表。

圖片說明：傅浩煜在SPIE智能結(jié)構(gòu)與無損檢測會(huì)議上領(lǐng)獎(jiǎng)

他憑借關(guān)于新型非接觸無損檢測（NDE）系統(tǒng)的報(bào)告獲得了第二名。該系統(tǒng)將空氣耦合聚焦超聲與多普勒激光測振技術(shù)相結(jié)合，以克服傳統(tǒng)空氣耦合超聲無損檢測方法診斷分辨率低、能量穿透力弱以及聲阻抗匹配效果差等挑戰(zhàn)。

本研究通過設(shè)計(jì)一種新型空耦聚焦壓電換能器，實(shí)現(xiàn)了空耦超聲波的聚焦激振，從而顯著提升檢測的分辨率與穿透能力，一定程度上解決了現(xiàn)有空氣耦合超聲技術(shù)能量低、分辨率差的難題。

該系統(tǒng)采用六自由度機(jī)械臂，以精確控制空氣耦合超聲換能器與多普勒激光測振儀的位置與姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)高精度的掃描與信號(hào)采集。通過信號(hào)處理算法，生成損傷指標(biāo)并用于結(jié)構(gòu)損傷成像。

在碳纖維復(fù)合材料試件上的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該系統(tǒng)具備出色的高分辨率非接觸無損檢測能力，在智能制造在線監(jiān)測中具有巨大潛力與應(yīng)用前景。

第三名 陸潤葉

密院2020級(jí)博士生，研究方向?yàn)槌晫?dǎo)波結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。以第一作者在行業(yè)權(quán)威期刊和高水平國際會(huì)議發(fā)表論文15篇，公開/授權(quán)專利10項(xiàng)。在SPIE和ASME旗下的各類旗艦會(huì)議上4次斬獲Best Student Paper Award和Best Student Poster Award等。獲Bosch AIoT 2022、科磊、華泰證券科技、郭謝碧蓉獎(jiǎng)學(xué)金。

圖片說明：陸潤葉在SPIE智能結(jié)構(gòu)與無損檢測會(huì)議上領(lǐng)獎(jiǎng)

他憑借關(guān)于零群速度導(dǎo)波模態(tài)增強(qiáng)非線性超聲方法的報(bào)告獲得了第三名，該方法利用零群速度（ZGV）模態(tài)提升疲勞裂紋檢測能力。盡管傳統(tǒng)非線性超聲技術(shù)在早期損傷監(jiān)測中表現(xiàn)出較高的靈敏度，但非線性信號(hào)本身較弱，且易受到電子噪聲、粘接層以及材料分布式非線性等問題的干擾，限制了其檢測精度和可靠性。

本研究利用ZGV模態(tài)應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)。ZGV模態(tài)憑借其零群速度的特性，在疲勞裂紋的接觸作用下產(chǎn)生局部共振以實(shí)現(xiàn)能量聚集，增強(qiáng)了檢測的敏感性。具體地，本研究以半ZGV頻率激勵(lì)，通過裂紋產(chǎn)生的二階諧波信號(hào)產(chǎn)生ZGV共振，反向增強(qiáng)了非線性信號(hào)，從而顯著提升了非線性超聲法對(duì)于微弱損傷的檢測靈敏度。該研究為非線性超聲技術(shù)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的發(fā)展提供了重要支持，提出了一種敏感性更高、抗干擾能力更強(qiáng)的早期疲勞裂紋探測方法。

導(dǎo)師簡介

申巖峰

學(xué)院黨委副書記，長聘副教授、博導(dǎo)，上海市青年科技啟明星、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域阿肯巴赫獎(jiǎng)?wù)拢ˋchenbach Medal）得主。主要從事結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與無損檢測理論方法及應(yīng)用研究。主持多項(xiàng)國家級(jí)、省部級(jí)科研項(xiàng)目。在領(lǐng)域權(quán)威期刊發(fā)表論文30余篇、國際會(huì)議論文70余篇。擔(dān)任領(lǐng)域權(quán)威期刊Structural Health Monitoring - An International Journal副主編、Journal of Nondestructive Evaluation副主編、ASME Journal of Nondestructive Evaluation, Diagnostics and Prognostics of Engineering Systems副主編、Ultrasonics編委。曾獲ASME國際會(huì)議最佳論文獎(jiǎng)、ASME Journal of NDE期刊論文獎(jiǎng)等。榮獲上海市青年五四獎(jiǎng)?wù)隆⑸虾Ｊ薪绦l(wèi)工作黨委系統(tǒng)優(yōu)秀黨務(wù)工作者等榮譽(yù)。指導(dǎo)研究生多人次獲得國際學(xué)術(shù)會(huì)議最佳論文獎(jiǎng)、國家獎(jiǎng)學(xué)金。

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