损伤评估论文

损伤评估论文（精选9篇）

损伤评估论文 篇1

几年来, 随着海洋石油的高速发展, 作为油气输送最重要设施的海底管道也增长迅速;同时, 一些服役年限较长的海底管道也越来越多, 给海底管道的管理带来极大的挑战。很多研究机构和石油公司一直致力于寻找更好的方法来管理这些海底管道, 防止或减少失效的发生。目前来看, 检验检测和完整性评价是相对较好的方法, 可以避免一些事故的发生。

1 评价方法

海底管道的失效形式多种多样, 但第三方破坏、内腐蚀、外腐蚀、工程质量和操作不当等是主要因素。其损伤形式主要表现为:金属损失、凹坑、裂纹、划痕、自由悬跨、局部屈曲、整体屈曲、露管、位移、防护层破坏和阳极损坏等。

对于不同损伤形式, 由于失效机理也不相同, 在进行完整性评价的时候, 选取的具体的方法和参考的规范也是不同的, 见表1[1]。

凹坑是其中一种非常常见的损伤形式, 针对凹坑这种形式, 主要采用凹坑损伤安全评价法进行评估。凹坑损伤安全评估是一种通过弹性分析和试验研究计算在内压和弯矩联合作用下的极限载荷的评价方法[2]。通常分为三个等级 (一级、二级和三级) 。

2 凹坑损伤安全评估在某海管失效评估中的应用

2.1 受损海管概况

某油田海底管道的直径为711 mm (28″) , 壁厚为17.1 mm (局部25.4 mm) , 材质为X65。输送的主要介质为天然气, 设计压力约为15.5 MPa。

该海管由于受到外力而出现损伤, 经过勘查和检测发现, 最严重点的2点至6点时钟位置有较深的凹坑, 最深为17 cm, 长度方向100 cm, 圆周方向137 cm;在海管5点钟位置附近, 刮痕最深处测得厚度为22.6 mm。对凹坑周边一周和凹坑内3个刮痕A、B/C、D进行了ACFM和UTT作业, 测量数据见表2~表6。

注:时钟位是指海管视图, 最顶点为12点, 最低点为6点, 其余各点按照时钟表点位分布。如10.5为10点与11点之间。下同。

根据上述检测结果, 对损伤点进行了三维模拟, 得到该处三维示意图如图1所示。

2.2 凹坑损伤安全评估

根据检测结果来看, 该海底管道的失效形式为凹坑, 所以选取凹坑损伤安全评价方法进行评估。

2.2.1 计算原理

评估凹坑-划痕的一级评价算法, 要求带压状态下的凹坑深度不得大于管道外径的7%, 凹坑深度等于无压状态下深度的70%。而本凹坑为119mm, 相当于管道外径的16.7%, 因此一级评价无法满足, 直接采用二级评价[3]。

本案例采用了EPRG算法 (一种业界公认的比较满足全尺寸实验结果的评价算法) 。EPRG算法是针对凹坑-划痕缺陷评价的一种半经验方法, 该方法最早有英国燃气公司开发, 其对于已发表的全尺寸实验结果有着最好的适用性。该方法的评价过程如下。

(1) 底部含有划痕缺陷的平滑凹坑的失效应力 (环向应力) , 可由式 (1) 计算。

式中, d为划痕深度, t为管道名义壁厚, D为管道名义外径, Ho为无内压是测得的凹坑深度, Hr为有内压时测得的凹坑深度。

(2) 通过对已发表的162个全尺寸实验数据进行线性回归分析, 可以分析模型不确定性的影响。考虑模型不确定性的失效环向应力下限估计值由公式 (8) 算出。

式 (8) 中,

式中, tn-r-1 (α) 是单侧检验t分布中n-r-1自由度时的上α分位点, α为0.05时对应95%的置信度, t161 (0.05) 等于1.654。

(3) 安全操作压力由式 (9) 算出。

式 (9) 中, f为设计系数。

2.2.2 无划痕情况———静力作用

从前面的评价算法可以知道, 管材的冲击韧性对计算结果影响很大, 下面的计算中将分别考虑不同的冲击韧性数值, 并将结果加以对比。

结算结果表明:对于无划痕情况下, 该管道可承受最大内压为12.246 MPa。

2.2.3 有划痕情况———静力作用

根据检测结果, 凹坑底部存在2.8 mm壁厚减薄, 从保守角度出发计算考虑存在2.8 mm (即壁厚值25.4 mm~划痕最深处壁厚22.6 mm) 划痕情况下, 管道承受压力如表8。

计算结果表明:对于有划痕情况下, 管道可承受最大内压为4.941 MPa。但明显与现场试压结果不符。同时参考超声波检测结果, 该区域划痕处未见到裂纹。由于在该计算中, 划痕仅考虑深度影响, 没有考虑划痕宽度的影响。因此, 经验公式计算结果较为保守。故需进一步进行三级评价即有限元分析的方法进行进一步评估[2]。

2.3 有限元分析

凹坑缺陷处的应力通过有限元建模计算, 由结构力学计算得知, 跨中截面管壁内部的管顶处为控制点, 即该处有应力强度值[4]。

2.3.1 无划痕情况

(1) 有限元建模分析模型。

用检测的凹坑深度值拟合成一个曲面, 通过给定一个垂直的曲面位移, 与管道接触, 促使管道发生塑性变形, 在管道上挤压出一个与检测结果基本一致的凹坑 (图2) 。为使得计算结果更为准确, 选择10 m管道建模, 两端边界固定 (图3) 。

(2) 材料属性。

该海底管道损伤处的材料见表9。

通过表9, 可以初步得到管材的应力应变曲线如图4所示。

根据工程应力与真实应力的下列折算关系, 可以得到管道的真实应力应变曲线如图5所示。

(3) 分析步骤。

采用Abaqus (一套功能强大的工程模拟的有限元软件) 中的接触分析, 共分为3个分析步:

第一步, 对锚施加一定的刚性位移, 使得锚和管道接触挤压产生凹坑;

第二步, 将锚移开, 由于管道产生了塑性变形, 凹坑将会残留一部分, 通过试算, 使得残留的凹坑与检测值一致;

第三步, 在管道参数凹坑的基础上给管道施加不同内压, 计算管道的应力情况是否损坏。

(4) 分析结果。

管道挤压成型时有限元分析如图6所示, 管道凹坑形成后施加内压时有限元分析如图7所示。

通过以上方法分析得到的结果见表10和表11。

从计算结果可以看出:不考虑划痕, 该管道可承受内压为14.83 MPa;在初始位移施加230 mm的情况下, 管道会发生约174.5 mm的塑性凹坑, 此时的管道应力为525.1 MPa;在管道施加4 MPa的内压后, 凹坑进一步的回弹到162.3 mm, 管道应力增加到530.2 MPa。

2.3.2 有划痕情况

(1) 有限元建模分析模型。

计算采用的模型如图8所示, 采用实测的凹坑形状的样条图形作为计算中模拟的刚体锚杆形状。计算中, 从保守角度出发, 在刚体锚杆压向管道形成凹坑的模拟过程中, 对模拟管段的两段施加固定约束。加压过程结束后, 取消该约束, 在两端施加轴向力边界条件, 施加的轴向力根据施加内压的变化而变化。为减少计算量, 管道轴向取一半管道计算, 对管壁施加对称约束。

根据检测报告, 最大的划痕出现中凹坑中部, 大小为60 cm×15 cm, 深度2.8 mm。为了检验划痕宽度的影响, 另外还分别计算了宽度为10 cm、5 cm和1 cm的情况 (图9) 。

计算使用的网格及划痕局部放大如图10所示。

(2) 有限元分析结果。

有限元过程为锚体首先作用在管体上, 随后释放回弹, 再加内压的作用。

由此可见:第一次试算后回弹后的最深处的位移约为16.21 cm与检测结果十分接近。为了更加接近实际检测结果 (凹坑深度170 mm) , 分别对不同内压加载后的变形进行计算, 结果如表12所示。

根据计算结果可以看出:由于划痕相对较浅, 划痕宽度对计算结果的影响不大。各种工况的计算结果均表明, 凹坑处管道的承压能力 (内外压差) 为8.83 MPa, 取0.9的安全系数, 得到该损伤处安全运行内压值为7.95 MPa。

2.4 评估结论与建议

通过上面的结果和分析来看, 在现有凹坑和划痕条件下, 管道损伤处可承受内压为7.95 MPa, 考虑到该海底管道设计压力为15.5 MPa。为满足长期运行和未来油田实际情况, 建议更换损伤管段。

3 结束语

尽管上述案例评估结果建议更换该段海底管道, 但有些时候也可能另外一种情况:尽管某海底管道存在一些表面凹坑缺陷, 但经过这种评估后, 也许会出现无需采取任何措施, 仍然能够满足使用要求的情况。所以, 随着技术的进步, 有效的评估在企业的生产经营中发挥着越来越大的作用。

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损伤评估论文 篇2

飞机机体结构件损伤时,由于其结构的复杂性一般难以替换,因此,机体结构损伤的`修理就成为飞机抢修中的重点和难点.

作 者：周志平陈勇 韩亚利 湛建平 作者单位：周志平,陈勇,韩亚利(空军航空维修技术学院)

湛建平(中国航空工业第二集团5712飞机修理厂)

刊 名：航空维修与工程  PKU英文刊名：AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING 年，卷(期)： “”(5) 分类号：V2 关键词： 

损伤评估论文 篇3

【摘要】目的 探讨振幅整合脑电图（aEEG）在新生儿脑损伤的诊断及预后评估的价值，了解aEEG的发展、工作原理、临床意义及未来发展方向。结论 研究表明aEEG可用于新生儿脑损伤早期诊断及预后的评价，具有重要临床意义。

【关键词】振幅整合脑电图；脑功能监测；新生儿

【中图分类号】R543.12 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2015）02-0772-01

近年来，随着新生儿重症监护室（NICU）生命支持技术的进步及推广，新生儿的存活率大幅上升，但包括脑瘫、癫痫、智力低下、视听障碍等常见的永久性脑损害将给患儿及其家庭、社会造成严重负担。目前国内外对新生儿脑损伤及脑发育不良的早期识别主要依据临床表现及影像学检查如头颅B超、CT或MRI，但影像学检查不能反映脑功能。从功能上对新生儿脑损伤及脑发育进行及时、可靠的评估是国内外研究的热点。

目前研究表明[1]在新生儿脑损伤过程中，振幅整合脑电图（amplitude- integrated electroencephalography，aEEG）对脑功能评估具有高度的敏感性和特异性，能给高危新生儿提供了早期诊断和治疗[2]。aEEG在临床应用中是一种有用的工具。现就aEEG的原理、判断标准及临床应用作一综述。

一aEEG的概况

aEEG是连续脑电图记录的简化形式，它通过从大脑双侧顶骨处长时间采集脑电信号来反映大脑活动的大体水平，主要反映幅度变化信息。采集脑电活动信号，记录的是单通道信号，按照国际10-20标准电极安放系统，选择P3-P4导联为信号采集点。双顶部两电极的距离75mm，参考电极位置为头顶中央向前25mm额中线上。输出速度为6cm/h，单位为μV。信号经过放大，过滤，振幅压缩及整合等过程处理，得到的结果代表着脑电背景活动的整体情况[3]。

分析aEEG同传统EEG一样通过背景活动形式进行判读。aEEG的判断标准主要包括睡眠-觉醒周期（sleep-wake cycling， SWC）的有无、癫痫样波是否存在、振幅的高低、背景波的波形。目前分类法由Naqeeb等[4]1999年提出依背景活动将新生儿aEEG分为三种：（1） 振幅正常：脑电活动振幅波谱带上边界大于10μV，下边界大于5μV；（2） 振幅轻度异常：脑电活动振幅波谱带上边界大于10μV，下边界小于或等于5μV；（3） 振幅重度异常：脑电活动振幅波谱带上边界小于10μV，下边界小于5μV。三种形式aEEG均可伴有癫痫样活动，表现为振幅突然增高伴波谱带变窄，随后短暂抑制。有惊厥活动均属异常，具体程度依据振幅高低而定，振幅正常为正常aEEG，振幅轻度异常或振幅正常伴癫痫样活动为轻度异常aEEG，其它为重度异常aEEG。该评估系统是目前公认的评估标准[5]。

由于常规EEG进行脑功能监测时，常因电波形态变异性大，难于判读，而且电极多，操作使用复杂，难以在新生兒推广，所以常规EEG目前无法广泛应用于新生儿脑功能监护领域。而aEEG是一种简单化的单频道脑电生理信号监测技术，多项研究表明aEEG和常规EEG之间能保持良好的一致性，又克服了常规EEG的不足，且更为敏感地对新生儿脑发育情况和脑损伤早期诊断及预后判断，还可以在床旁实时连续监测，具有操作、判读简便，信号稳定，可重复性高[6-8]。

二aEEG的在新生儿中的临床应用

1、新生儿脑成熟度的判断

睡眠周期和结构能反映新生儿脑发育的成熟程度，用aEEG对新生儿的SWC进行监护可判断新生儿的脑成熟度。对各种脑损伤患儿进行实时的脑功能监护，则可以方便、无创地了解新生儿脑损伤的严重程度，评价其脑功能状态，进而达到辅助诊断和治疗的目的。张丹丹等[9，10]分析了纠正胎龄（corrected age，CA）在25-60周新生儿及婴儿的aEEG，在CA 27周时，aEEG出现未成熟的SWC；CA> 37周后，SWC发育成熟，aEEG上、下边缘随CA的增加整体呈上升趋势。CA在33周～44周期间，aEEG趋势平稳，aEEG在相同CA的足月儿和早产儿之间不存在统计学差异，仅同CA增长密切相关，提示aEEG能够反映新生儿脑发育成熟度。刘云峰等[11]应用aEEG分析不同CA新生儿脑发育成熟度的发育规律，发现随着CA的增加，SWC逐步分化，神经元电活动幅度、复杂程度逐步增加，并在足月时达到稳定程度。有学者将SWC的特征分为3类：（1）不具备SWC（即aEEG的背景活动不具备周期性变异）；（2）不成熟SWC（SWC初步形成，但只是低波幅脑电活动周期性变异，仍未成典型的正弦波变化）；（3）成熟SWC（在20min的周期中可见不连续和比较连续的背景活动中清晰的正弦样变异）[12]。

2、新生儿脑损伤及预后的判断

2.1 新生儿惊厥

惊厥是新生儿时期常见的急症之一，由于临床表现不典型，往往诊断治疗不及时，而严重者可发生严重神经系统后遗症，因此如何早期准确地识别新生儿惊厥，从而早期干预，对降低脑损伤的病死率和伤残率至关重要，aEEG对于新生儿惊厥的早期诊断、指导治疗、改善预后具有重要价值[13]。在aEEG波谱带上，惊厥活动表现为电压突然增高伴波谱带变窄，随后出现短暂抑制[14]，aEEG较常规EEG更方便地发现新生儿的惊厥发作[15]，但aEEG缺点是时间分辨率低，缺少波形、频率、节律等重要信息，特别是短暂的或低振幅的发作易被漏诊[16]。Zhang L等[17]对62名有惊厥表现的足月新生儿同时进行常规EEG和aEEG检查，显示常规EEG检查发现的876次惊厥中，有21%是通过临床观察发现的，44.4%由aEEG诊断，85.7%由aEEG附加C3/C4原始图诊断；在531次发作频率超过5次/小时的惊厥中，aEEG诊断了52.5%，而aEEG附加C3/C4原始图诊断了96.8%；在510次持续60秒以上的惊厥中，aEEG诊断了50.6%，而aEEG附加C3/C4原始图诊断了81.4%；在中央区起源的509次惊厥中，aEEG诊断了57.9%，而aEEG附加C3/C4原始图诊断了90.9%，结果表明结合常规EEG的aEEG尤其是对发作频率高、持续时间长以及中央区起源的新生儿惊厥能提供更准确的诊断。

2.2 新生儿缺氧缺血性脑病

围产期缺氧引起的新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）是新生儿脑损伤的重要原因之一，新生儿持续脑功能监测对指导治疗和评估预后有重要意义。

Shalak等[18]的研究發现早期神经系统检查结合aEEG监测，可提高预测窒息足月新生儿HIE严重程度的准确性。黄雪会等[19]对85例围产期窒息新生儿生后早期aEEG的检查发现，阳性预测值中背景活动（重度异常）及痫样活动均为100%，SWC为55%；阴性预测值中分别为89%、80%及88%。魏巍等[20]对120例HIE患儿进行aEEG干预对照研究，aEEG监测组致残率显著低于非监测组，治愈率显著高于非监测组，提示aEEG可以协助早期诊治HIE，并可预测HIE远期预后。

亚低温治疗目前已被证实对有明确的神经保护作用，现今推荐亚低温疗法用于HIE的治疗，但治疗时间窗很短，最佳治疗时间在生后6h以内[21，24]，因此如何在窒息发生后6h内及时准确诊断是治疗的关键。而HIE的临床表现多在生后12～ 36h出现，部分患儿症状不典型，难以诊断。因此现今多通过对aEEG背景活动类型进行动态监测，对窒息新生儿进行分度后，指导亚低温治疗[25，26] 。而且Takenouchi T等报道29例中到重度HIE患儿在给与头部选择性亚低温治疗的同时给予aEEG监测，结果显示aEEG的SWC在治疗后144h出现与正常预后及头部MRI改变相关，故认为aEEG可以判断头部亚低温治疗HIE的效果[27]。

3、在早产儿中的应用

早产儿作为脑损伤的高危人群，对脑功能监测更为需要，但由于人们对早产儿脑的发育过程不完全明了，aEEG应用在早产儿脑功能监测尚在探索过程中。现有研究显示早产儿aEEG的成熟度与CA有关，可用于评价早产儿脑发育成熟水平[28]。早产儿脑成熟度的判断主要通过观察aEEG背景活动的连续性和成熟SWC的建立，胎龄极小的早产儿aEEG呈现高度非连续性[9]，CA越大，aEEG背景波越趋于成熟，可以为临床判断早产儿的脑功能提供一定的参考依据[29]，除了背景活动的连续性，SWC的建立也是判断早产儿脑成熟的一个重要方面。

4、在药物方面的应用

常规EEG波形容易受到药物的影响，而aEEG反映的是脑电背景活动，受到药物影响的程度比较小，因此在药物疗效及不良反应的评估方面aEEG也发挥着重要作用。aEEG被用于评估别嘌呤醇对神经系统长期保护作用的效果[5]。在研究丙泊酚对大脑皮层作用的实验中，应用24小时长程aEEG监测初步定位癫痫病灶，以及观察用药前后癫痫波幅度等变化[30] 。而早产儿插管使用吗啡会导致aEEG背景活动的不连续及不成熟的SWC[31]。

5、对新生儿脑损伤预后的判定

aEEG评价新生儿发作预后的三个主要指标是背景活动、阵发性活动和电持续状态。其中背景活动主要反映脑功能状态和脑损伤严重程度，是判断神经发育预后的最好指标。因此对高危新生儿应常规进行脑电图检查，背景活动异常或有电发作者应进行持续脑电图监测。重度背景活动异常和电发作都提示有严重脑损伤，微小发作、全身强直发作和肌阵挛发作通常提示有严重脑损伤和脑先天发育异常，脑电图多为重度背景异常，预后不良，具有较高死亡率和神经伤残率。

在罗芳等[32]对NICU的42例危重新生儿进行研究，其中低血糖脑损伤10例、急性细菌性脑膜炎15例、急性胆红素脑病10例、遗传代谢性疾病脑损伤7例。采用aEEG进行脑功能监测，分析aEEG背景活动、癫痫性电活动、SWC及转归，结果提示aEEG背景活动、SWC分类以及脑功能监测的综合评分与患儿预后存在相关性。SWC的出现预示该患儿预后良好，这是成熟脑电图的重要特征。

另外ter Horst等[32]的研究显示aEEG在脑膜炎和脓毒症患儿的脑功能预后判断方面有很大价值，并证实aEEG为低电压或有惊厥的提示预后差，而SWC正常存在的预后较好。aEEG可以作为新生儿重症监护室内神经系统高风险患儿的脑功能监测的有用工具，用于评估危重患儿的脑功能严重程度及近期预后。

综上所述，aEEG在新生儿脑发育成熟度判断，脑损伤早期诊断及预后的预测，早产儿及药物的应用等方面的诊疗中有着重要的临床实用价值，随着研究的深入与进一步的临床应用，相信aEEG必将在新生儿领域发挥越来越大的作用，它必将有着广阔的应用前景。

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损伤评估论文 篇4

1临床资料

1.1一般资料

本组病例为我科自2009年1月至2012年12月收治的脊髓损伤患者, 其中男性36例, 女性7例, 年龄在23~55岁;颈段损伤6例、胸腰段损伤37例;病程15天~2个月。

1.2心理状态评估方法

采用焦虑自评量表 (SAS) 和抑郁自评量表 (SDS) [2], 由责任护士负责, 在患者入院后5天内和出院前3天进行评估。评估前与患者解释填写方法及评估的目的, 要求患者根据真实的主观感受填写, 并当场收回评估表。

1.3结果

43例患者入院5天内、出院前3天, SAS及SDS评分见表1。

表1示, 43例脊髓损伤病人心理干预后SAS、 SDS评分较心理护理干预前低 (P<0.01) , 差异有统计学意义, 说明经过心理护理干预后病人焦虑、抑郁情绪得到改善。

2护理

2.1建立有效的沟通、良好护患关系

护患之间建立有效沟通是进行心理评估和实施心理干预的必要前提, 有利于心理护理干预开展。首先护士要尊重理解病人, 急病人所急, 以和蔼可亲的态度、娴熟的技术取得病人的信任, 运用语言、非语言沟通技巧, 与病人建立良好护患关系。良好的护患关系能为患者提供有效的心理和社会支持, 尽快恢复或保持良好心理状态, 最大限度的调动患者主观能动性[3]。 同时, 要加强与病人家属沟通。

2.2评估患者的心理状态

脊髓损伤患者心理调适要经历缓慢而痛苦的过程, 有学者归纳为:震惊、否定、抑郁反应、对抗独立以及承认和适应5个阶段[4]。护理人员可通过交谈和观察病人表情、对外界的态度和反应, 以及通过家属了解患者性格、意志力等途径来评估。另外年龄、性别、文化程度、经济状况、受伤经历、伤残程度、家庭关系等各种因素密切影响患者心理状态, 评估时需全面了解病人情况, 并结合SAS、SDS测评, 细致分析, 认真评估患者心理状态。尤其是入院初期, 患者情绪很不稳定, 我们应加强巡视, 并多与家属沟通, 及时掌握病人心理动态。

2.3提供舒适的住院环境

脊髓损伤病人起病急、病情重, 患者从家庭、社会多种角色变为瘫痪卧床, 生活不能自理, 会产生焦虑、 抑郁、烦躁甚至悲观失望心理。舒适的住院环境有利于舒缓病人的情绪, 入院时热情接待, 主动介绍医护人员、病区环境, 保持病房整洁、舒适温馨, 允许亲人陪伴, 帮助患者尽快适应角色转换。

2.4心理护理干预

2.4.1接受与实现疗法 (ACT) [5]ACT是一种认知行为疗法, A是接受, C是选择, T是采取行动。 运用ACT疗法, 让患者了解自己的病情、预后, 并渐逐接受, 选择面对现实, 使其拥有较现实、理性的态度面对疾病。本组有2例高位截瘫患者, 均为青壮年, 无法接受从家庭支柱一下子成为了瘫痪在床的病人, 入院时表情淡漠、情绪悲观、不愿与人交谈, 焦虑抑郁情绪明显, 针对病人情况, 我们耐心疏导, 循循善诱, 科学运用ACT疗法, 经过一段时间患者慢慢地接受病情, 焦虑抑郁情绪明显改善, 积极配合治疗护理。

2.4.2行为干预突然创伤的打击、疼痛、生活不能自理, 使患者不良情绪延续。作好疾病相关症状护理, 疼痛剧烈者, 遵医嘱使用止痛剂;指导患者心理放松的方法, 如深呼吸、冥想;引导患者阅读书报、看电视、听音乐、聊天等方法转移注意力;鼓励患者做一些力所能及的事, 让其体会到自身价值的存在;协助做好生活护理, 解除患者后顾之忧;根据病情制定康复锻炼计划, 向患者解释康复锻炼对功能恢复的重要性, 强调未瘫痪部位的主动运动, 如利用哑铃或拉簧锻炼上肢及胸背部肌肉, 为扶拐下地做好准备, 同时可在仰卧位或俯卧位积极锻炼腰背肌[6]。对患者每一微小的进步都给予肯定、鼓励, 使其树立信心, 积极主动参与功能锻炼, 形成良性循环, 促进康复, 缓解焦虑、抑郁心理。

2.4.3加强心理支持采用关怀、鼓励、开导、解释、劝说等方式、方法帮助患者认识问题。当病人焦虑、 愤怒时, 要理解体谅、冷静处理、引导宣泄, 并注意观察以防意外发生[7]。鼓励患者与病友交流, 请治疗效果好的患者用现身说法方式来激励其他患者, 增强战胜疾病的信心。并指导家属调整好心态, 如何面对病人。

2.5调动社会支持系统

社会支持是指在应激状态下, 个体收到的来自社会、家庭等各方面的心理和物质上的支持或鼓励[8]。 脊髓损伤患者既担忧拖累家庭, 又担心家人抛弃自己, 内心痛苦矛盾, 特别需要家庭和社会支持。而家属是社会支持系统中的最重要部分, 陪护对患者是一种精神寄托、倾诉对象和及时解决问题的好帮手;陪护不但能满足患者生理照顾的需求, 更主要的是使患者得到心理的安慰, 使患者更有安全感, 治疗的依从性随之提高[9]。告知家属家庭社会支持在本病康复中重要性, 与家属沟通探讨如何帮助患者树立信心, 鼓励家属及朋友多陪伴患者。充分利用社会支持系统, 建立个体、 家庭、医院、社会无缝隙关怀圈, 让患者时时刻刻处于关爱氛围中, 对病人康复至关重要[10]。

3小结

由于脊髓损伤病程长、完全治愈率不高, 患者必然会有焦虑、抑郁等不良心理, 建立有效的护患沟通, 掌握患者的心理状态, 调动社会支持系统, 及时给予有效心理护理干预, 可改善患者的不良心理, 积极配合治疗护理, 为早日康复, 最终改善患者的生存质量奠定基础。

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损伤评估论文 篇5

疲劳破坏是机械构件失效的主要形式之一,据统计有80%以上的机械事故与金属的疲劳损伤有关。早期的无损检测方法主要应用于宏观尺寸缺陷的检测,在一定程度上减少了工程应用中危害性事故的发生。但是对于在役金属构件的疲劳早期损伤难以给出有效的评价[1]。

由于疲劳损伤主要集中于材料的表面和次表面,而涡流的集肤效应恰好使其在材料表面具有最高的检测精度,所以涡流是一种非常合适的疲劳损伤检测方法。近些年美国Goldfine团队研制了一种新型的以电导率和磁导率为表征参量的MWM涡流传感器,并用其探测到了金属构件疲劳裂纹萌生阶段的损伤[2,3,4]。但是,目前这种新型的涡流检测技术还未得到大规模推广,工程上主要使用的仍是传统阻抗模式的涡流检测设备,所以用阻抗模式涡流设备跟踪检测构件的疲劳损伤过程,建立阻抗信号和疲劳损伤的关系对构件的寿命预测及安全评估依然具有十分重要的意义。

本工作针对平板光滑试样,进行疲劳的涡流信号检测试验,研究涡流信号随疲劳循环周次的变化规律,探讨金属构件疲劳损伤评估条件及该涡流检测法在疲劳损伤检测方面的应用潜能。

1 实验材料与方法

采用321不锈钢板材为原料,其化学组成(质量分数/%)为:C 0.0523,Si 0.714,Mn 1.450,P 0.032,S 0.021,Cr 17.550,Ni 9.15,Ti 0.452;基本力学性能见表1。疲劳试验在Instron8801型液压伺服试验机上进行,光滑板状试样尺寸为120mm×45mm×5mm,加载形式为非标准三点弯曲,上压头由线接触改为点接触。利用有限元软件对加载后试样进行表面应力分布状态分析,结果如图1所示。可以看出涡流检测面在加载后中心位置应力最大,边缘应力最小,说明疲劳最大损伤集中于试样中心位置。疲劳试验选用应力控制,正弦波形,应力比R=0.1,加载频率f=20Hz。

疲劳损伤检测使用OmniScan 涡流阵列检测系统,探头型号为SBBR-025-01M-032。涡流检测条件设置如下:激励频率500kHz,探头驱动电压1.0V,增益50dB。涡流检测方式为离线扫描检测,检测区域为试样中心20mm×45mm的范围。涡流仪器使用前要先用无疲劳损伤的标准样进行绝对校准,确保所有线圈空置时幅值为5.000V,相位为180°。在离线涡流检测的间隙,使用金相显微镜对疲劳损伤区的表面形态进行观察,记录疲劳裂纹的形成和发展过程。

2 实验结果与讨论

2.1 疲劳行为分析

对321不锈钢板状试样进行了最大应力幅为509 MPa的疲劳试验。试样共循环45万周次,经过18万周次后出现多条小裂纹(图2(a)),尺寸在20～30μm之间,试验终止时多数小裂纹并未扩展(图2(b)),但主裂纹已形成并扩展到1mm左右(图2(c))。

(a)小裂纹(Nf=180000cycle);(b)小裂纹(Nf=450000cycle);(c)主裂纹(Nf=450000cycle)

(a)small crack(Nf=180000cycle);(b)small crack(Nf=450000cycle);(c)main crack(Nf=450000cycle)

321不锈钢是一种亚稳态奥氏体钢,加载后可能产生马氏体相变。图3为不同循环周次下试样的XRD谱,其中(111)γ,(200)γ,(220)γ分别为奥氏体结构(111),(200),(220)晶面的衍射峰,(110) α′和(211) α′分别为α′马氏体结构(110)和(211)晶面的衍射峰。可见1万周次以内,α′马氏体峰都不明显,直至进入裂纹扩展阶段,α′马氏体峰才清晰可见。根据文献[5]提供的方法计算α′马氏体体积分数,结果如表2所示。试样在循环10周次时没有出现马氏体相,100～10000周次之间出现的马氏体体积分数不到0.5%,疲劳终止时试样主裂纹区域的马氏体体积分数高达6.572%。Grosse[6,7]对321不锈钢低周疲劳过程的研究表明α′马氏体的转变量是累积塑性应变的函数,只有累积塑性应变达到临界值时才可能产生α′马氏体,而且α′马氏体的转变量会随着累积塑性应变的增大而增多。由此可见,试样在10周次时的累积塑性应变尚低于α′马氏体转变的临界值,所以试样表面维持全奥氏体状态;100周次后累积塑性应变超过了该临界值,试样表面开始出现α′马氏体,且其体积分数随着累积塑性应变的增长而增多;裂纹萌生后,裂纹尖端塑性区随裂纹扩展逐渐增大,导致试样累积塑性应变快速增加,α′马氏体体积分数明显增大[8,9]。

2.2 涡流检测结果

实验采用涡流幅值最大垂直分量(Vmax)来表征疲劳损伤的累积过程。图4为Vmax与疲劳相对寿命(Nf)的关系,其中100%疲劳寿命对应循环周次Nf=450000。整个疲劳过程中Vmax的变化可以分为三个阶段:1)快速增长阶段,该阶段Vmax增长量占总增长量的50%以上,却只占5% Nf;2)相对稳定阶段,该阶段Vmax上下波动,没有明显增长,约占85% Nf;3)加速增长阶段,一般出现在裂纹萌生以后。图5为第一阶段内Vmax与循环周次对数的关系。可见Vmax随循环周次对数的增长呈线性增长趋势。

图6为疲劳结束时试样疲劳损伤区的涡流C扫描图像,其中损伤位置清晰可见。为了说明疲劳过程中损伤区尺寸的变化,将Vmax>0.04V的位置视为出现疲劳损伤,继而得到不同循环周次下疲劳损伤区的面积如表3所示。可以看出,循环1个疲劳周次时,疲劳损伤区面积约有10mm×10mm,继续加载疲劳损伤区的大小基本不变,并不随着循环周次增长而增大。

(σ=509MPa,Nf=450000 cycle)

(σ=509MPa,Nf=450000 cycle)

2.3 涡流检测参数的表征

不同循环周次下Vmax及α′马氏体体积分数的变化趋势如图7所示。与Vmax的变化相比,10000周次内α′马氏体体积分数的变化量几乎是可以忽略不计的。造成这种现象的原因可能有两种:1)α′马氏体对涡流信号没有影响,整个疲劳过程中Vmax的变化与其无关;2)α′马氏体对Vmax有影响,但是只有当α′马氏体体积分数达到一定值时才能引起Vmax的变化,321不锈钢疲劳实验中Vmax的变化可能是多种因素交互作用的结果。由于α′马氏体是铁磁性的,试样中其体积分数的改变必然会影响磁导率的大小。理论上讲,涡流技术是以电磁交互作用为基础的,其检测信号必然能够表征材料电磁性能(电导率和磁导率)的变化;实际来说,钢铁材料中磁导率微小变化的涡流检测也已取得了成功[4,6]。所以用上述第二种原因来解释图7更加合理。

在疲劳第一阶段,裂纹尚未萌生,疲劳试样的损伤主要体现为三种微结构变化,即位错、表面滑移和α′马氏体相变。位错可以引起电子散射,导致电导率降低,位错密度越大,电导率降低幅度越大;表面滑移使得光滑试样表面凹凸不平,容易引起涡流畸变。所以它们都是涡流信号变化的重要影响因素。图7说明第一阶段α′马氏体转变量太少,对Vmax的贡献极低。实验中原始试样的表面粗糙度较大(图2),疲劳过程中几乎看不到试样表面滑移引起的变化,因而表面滑移对Vmax的影响也可以忽略。图8为试样疲劳前后的透射照片,可见疲劳早期位错密度就有大幅度提高,恰好对应第一阶段Vmax的显著增长。所以,疲劳位错的变化是第一阶段Vmax增长的主要影响因素。

(a)Nf=0 cycle;(b)Nf=10000 cycle

(a)Nf=0 cycle; (b)Nf=10000 cycle

图4中疲劳第二阶段的曲线变化趋势与SUS304-HP和超级奥氏体不锈钢疲劳过程中循环应力-应变响应曲线的稳定阶段相似[10,11]。在循环应力-应变响应曲线的稳定阶段,位错密度基本饱和,唯有累积塑性应变随着循环周次的增多缓慢增长。所以Vmax在该阶段变化幅度很小。

在疲劳第三阶段,裂纹快速扩展,试样表面的不连续性随着裂纹尺寸的增长而增加,裂纹尖端塑性区内α′马氏体体积分数也明显增大。两种因素相辅相成,促使疲劳第三阶段Vmax的加速增长。

3 结论

(1)321不锈钢非标准三点弯曲疲劳损伤检测实验(σ=509MPa,R=0.1,f=20Hz)中涡流幅值最大垂直分量(Vmax)的变化经历了三个阶段:快速增长阶段、稳定阶段和加速增长阶段,其中稳定阶段持续时间最长。

(2)疲劳损伤出现于第一个疲劳循环以后,在整个疲劳过程中疲劳损伤区的面积基本不变。

(3)在疲劳第一阶段,Vmax与循环周次对数之间存在线性关系。该阶段α′马氏体转变量很少,位错密度是Vmax的主要影响因素。

摘要：采用涡流阵列系统对321不锈钢疲劳早期损伤进行了检测与评估。整个疲劳过程中涡流幅值的变化分为快速增长、稳定和加速增长三个阶段。第一阶段的涡流幅值与循环周次对数之间有近似线性关系。在裂纹萌生寿命内,疲劳损伤区的大小与循环周次无关。对不同循环周次下321不锈钢试样的微结构分析表明疲劳早期涡流幅值变化的主要来源是材料内部位错的增殖和运动,而不是马氏体相转变。

关键词：涡流阵列,疲劳损伤,马氏体相变,位错密度,321不锈钢

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诱发电位在脑损伤评估中的应用 篇6

临床上我们可以看到,神经内科重症监护病房中大部分为重症脑血管病患者,这些患者都伴有不同程度的脑损伤。因脑卒中为高度异质性疾病,不同的病变部位表现出不同的临床症状,同一病变部位虽临床表现类似,但有时出现不同的预后。然而不同的预后在疾病早期并非无迹可寻,如果早期能充分评估患者脑功能情况,对于预测远期预后、选择治疗方案、合理分配医疗资源等均可以做出充分科学的指导。目前急性重症脑血管病患者的脑功能评估最重要的方法还是神经电生理监测,主要包括脑电图和诱发电位( evoked potentials,EPs) 。迄今为止,还没有任何一种检查可以替代神经电生理检查在脑功能评估中的作用。近年来诱发电位在各类脑损伤后脑功能评估中的作用受到重视,关于诱发电位的研究也越来越多,尤其在创伤性脑损伤及心肺复苏后昏迷的患者中应用较广,有时甚至可以作为在心脏直视围术期[2]由于体外循环所致脑损伤无法直接评估脑功能时的监测方法。

诱发电位是一种神经电生理学的工具,可以帮助我们对大脑皮层、脑干和脊髓进行更广泛的研究。不同类型的诱发电位可用于不同的监测,不同技术相结合的诱发电位可以在重症监护病房( ICU) 中对昏迷患者的神经功能做出评价。除了对脑功能的评价外,诱发电位在昏迷起源的诊断、确认脑死亡、不同中枢神经系统疾病的预后方面也有很大的价值[3]。它是一种生物电活动,可以记录与体内外各种特异性刺激有锁时关系的一连串波形,各个反应波形都需要在特定的传导通路上才能记录到。由于神经发生源是特定的,故这些波形具有反应形式、空间及时间恒定的特点。临床可以通过波形有无异常及异常的程度来评价神经解剖部位的功能。

诱发电位的分类方法有很多种,最常用的分为外源性刺激相关电位和内源性事件相关电位( ERP) 。外源性刺激相关电位包括体感诱发电位( somatosensory evoked potentials,SEP) 、听觉诱发电位( auditory evoked potentials,AEP) 、视觉诱发电位( visual evoked potentials,VEP) 、运动诱发电位( motor evoked potentials,MEP) ;内源性事件相关电位包括P300、N400、MMN等。下面就临床应用最多的几种诱发电位在脑损伤患者的脑功能评价作一综述。

1 体感诱发电位

Carter等[4]对1976—2002 年的研究进行了系统回顾,结果显示体感诱发电位相对于GCS评分、脑电图、CT及瞳孔状态而言,在预测脑损伤患者预后方面更具有优势,其灵敏性及特异性更高。该研究肯定了体感诱发电位在脑功能评价中的地位,为今后的研究提供了方向。

Sun等[5]选取了94 例创伤后脑损伤患者,在损伤后第3 天及第7 天分别行床边SEP,1 年后随访评估,并将SEP分级标准划分为1 ~ 6 级,其中1 级代表双侧均未引出波形,6 级代表双侧波形均正常。结果显示,对于创伤性脑损伤患者,SEP 6 级在预测良好预后方面的特异性为97. 8% ,1 级在预测不良预后方面的特异性为100% 。该研究证实了SEP分级与脑损伤1 年后结局之间有关联,1 级预示着不良结局而6 级预示着结局良好,然而2 ~ 5 级的分级可能的结局范围较广泛,特异性不高。该研究的分级评估方法为结局评估提供了新的思路。

Schorl等[6]回顾性分析了28 例来自早期神经康复中心的[男78. 6% ,女21. 4% ; 平均年龄( 43. 1 ±18. 6) 岁]不同原因所致的重症脑损伤患者,这些患者在首次MSSEP检查中显示双侧皮层反应缺失( BLCR) ,而在( 66 ± 55. 8) d之后复查的结果显示,最初为BLCR的患者中,一半的患者在复查中出现了单侧或双侧的皮层电位。而预后良好的患者大多数是创伤所致脑损伤,而缺血性脑损伤患者中出现BLCR的患者预后仍旧不良。该研究为那些最初情况不佳的患者继续行神经康复治疗提出了支持的依据。该研究提示,反复行床边SEP检查,动态观察患者波形改变,有助于对脑损伤后脑功能恢复提供判断依据。

针对哪一项指标敏感性及特异性最高,Zhang等[7]2011 年的一项研究表明,SLSEP的N20 可以作为缺血性脑梗死不良预后的最有用的预测方法,而脑电图、SLSEP( N20) 及BAEP( V波) 的联合预测则最适合用于大脑半球大面积脑梗死的预后。

事实上,躯体感觉诱发电位应该结合临床检查来确定昏迷的预后。尽管体感诱发电位使用广泛,且其在急性脑损伤患者中判断预后具有实用性,但在重症监护病房中连续监测体感诱发电位的研究很少。有学者针对连续体感诱发电位进行实验,在神经外科重症监护病房( 创伤性脑损伤和颅内出血,格拉斯哥昏迷评分< 9,颅内压监测) 中开展了一项初步研究[8]。结果显示,从临床表现和CT扫描结果来看,所有病情稳定的患者中,体感诱发电位没有明显的改变。而在临床症状恶化的情况下( 23% ) ,躯体感觉诱发电位则显示出明显的变化。该研究结果还显示,躯体感觉诱发电位与短期预后相关,而与颅内压的高低无明显相关性。

2 听觉诱发电位

脑干AEP( BAEP) 是经短声刺激后神经系统产生的电反应,一般在10 ms以内,用于检测耳、耳蜗神经和脑干、皮层听觉传导通路[9]。

Fischer等[10]在2002 年提出,早期AEP( EAEP) 振幅的减弱或消失反映了脑干的损伤,同时也是一个不良预后因子,而EAEP的存在则对预后预测价值不大。

北京宣武医院2011 年的一项研究[7]显示,BAEP是预测脑卒中灵敏度最高的参数,同时也是预测不良预后的最准确的参数。

Morgalla等[11]在一项针对创伤性脑损伤后昏迷患者远期结局预测的研究中得到了不同的结果。他们的研究表明,只有中枢传导时间和N20 的潜伏期2 个参数显示与远期预后相关( P = 0. 036 6) 。早期听觉诱发电位的V/I波幅比在不同预后的组别中没有显示出显著差异。

3 运动诱发电位

运动诱发电位的出现或消失,为皮层运动通路功能的完整性和兴奋性提供了提示,并使得监测中相关的运动损伤的评估成为可能[12]。根据刺激方式的不同,可分为经颅电刺激( transcranial electrical stimulation,TES) 和经颅磁刺激( transcranial magnetic stimulation,TMS) 两类。

Khedr等[13]对48 例急性缺血性脑梗死患者进行研究,将其随机分为3 组,前两组受影响的大脑半球运动皮质区接受r TMS( 重复经颅磁刺激) ,第3 组在同一侧接受虚拟刺激,每天连续5 次刺激。在刺激50 次前后分别进行残疾评估,并且在1、2、3 及12 个月后进行再次评估。双侧大脑半球皮层的兴奋性评估在第2 次和第5 次刺激前后进行。结果显示,对运动皮层的真实的r TMS刺激可以增加并维持神经修复,这可能将作为急性脑卒中患者的一个有用的治疗方法。

一些针对急性脑卒中的研究[14,15,16,17]使用MEP的阈值和振幅进行预测,阐述了运动恢复和运动系统损伤水平的关系,为康复治疗提供了依据。

4 事件相关电位

Rodriguez等[18]对17 例昏迷患者的脑干听觉电位、中潜伏期电位和事件相关电位进行研究,以期得到各诱发电位对昏迷患者苏醒的预测价值。结果显示,所有昏迷患者中共有7 例苏醒,均出现了非匹配负波( mismatch negativity,MMN) ,而10 例未苏醒患者中有2 例出现了MMN。所有苏醒的患者均出现了完整的N100 以及可识别的脑干和中潜伏期波形。而在未苏醒患者中,有50% 出现了N100 和中潜伏期电位,90%出现了脑干诱发电位。最终他们得出的结论提到,在心脏骤停和心源性休克后昏迷的患者中,MMN是一个预测苏醒的良好指标,可以在苏醒前数天测得,并且为接下来的生命支持提供鼓励。

Schorr等[19]对昏迷患者的听觉事件相关电位的稳定性进行了研究,分别对醒状昏迷及最低意识状态的患者进行了2 d中4 个不同时间点内源性事件相关电位的重复试验,对12 例健康对照者和12 例患者( 其中8 例醒状昏迷,4 例最低意识状态; 6 例创伤性损伤,6 例非创伤性损伤) 进行每天2 次( 上午及下午) 共2 d的听力任务,并记录ERP。结果表明,相对较低的ERP重复试验的可靠性表明了重复试验的必要性,尤其是利用ERP评估意识的时候。一次的阴性ERP检测结果可能会将醒状昏迷的患者错误评估为无反应。从该研究我们可以看出,只进行1 次评估往往是不够的,往往需要多次重复试验进行评估才能得出较为准确的预测结果。

5 单模式及多模式诱发电位分级标准及分级评估

Greenberg等[20]1977 年首次提出SLSEP和BAEP的分级标准,并利用了多模式诱发电位( multimodality evoked potentials,MEP) 分级法预测重症脑外伤患者的预后。分级评估分为单模式诱发电位分级评估和多模式诱发电位分级评估: 单模式是指某一种诱发电位技术建立的单独分级标准,如Judson分级标准、Hall分级标准等; 多模式是指SLSEP与BAEP共同建立相同的分级标准,如Cant分级标准、Haupt分级标准等。

Morgalla等[11]同时进行的体感诱发电位及听觉诱发电位的研究结果显示,仅中枢传导速度及N20 潜伏期与远期预后相关,而EAEP的各项参数与预后无显著相关。这项研究指出,单模式诱发电位并不能很好地预测创伤后脑损伤患者的远期临床预后。据此,国内外学者也对单模式及多模式诱发电位的应用做了许多深入的研究,但临床结果显示并不一致。

赵红等[21]对66 例重症脑血管病患者利用动态监测诱发电位、格拉斯哥评分等方式进行脑功能损伤预后评价,对诱发电位采用Judson标准、Zentner标准分级比较,结果表明,脑功能损害的预后与SEP级别相关,SEP级别越高预后越差。同时该研究还证实,Judson标准的分级较Zentner标准分级和GCS评分更准确,因而更适用于重症脑血管病预后早期评价。

6 小结

脑损伤常带来严重的神经功能缺失,严重影响患者生活质量。通过不同类型的的诱发电位对神经系统检测,可从功能层面对脑功能进行评估,通过波形、波幅、潜伏期等指标变化来预测患者的预后并对治疗方案的选择进行指导,弥补了影像学的不足。但是,由于其不能精准定位,只能评估脑功能,所以具有使用的局限性。未来的研究可着力于诱发电位对于病灶精准定位的研究,相信将来诱发电位对脑功能的评估可以更加精准,使用可以更加成熟。

摘要：脑血管病(cerebrovascular disease)发病率、致残率、病死率均较高,给人们的健康和生存质量带来严重的威胁。重症脑血管病可给患者造成严重脑损伤,临床上脑卒中具有高度异质性,同一病变部位所致脑损伤也会出现不同的预后。因此,早期充分评估患者的脑功能,有利于预测远期预后、选择治疗方案、合理分配医疗资源等。近年来,诱发电位(evoked potentials,EPs)作为神经电生理检查的重要手段,在各类脑损伤后脑功能评估中的作用越来越受到重视。作者就近年各诱发电位对脑功能评估的研究作一综述。

损伤评估论文 篇7

关键词：复合材料结构,损伤,无损检测,损伤评估

引言

复合材料由于其高比强度和比刚度、良好的抗腐蚀和抗疲劳性能, 在航空制造领域中应用越来越多。飞机复合材料是一种复杂的多相体系, 并且结构及材料成形同时完成, 成型过程中各种不确定的影响因素都难以避免会使结构产生缺陷。飞机在使用过程中, 复合材料结构会受到载荷的作用、人为因素和自然环境条件的影响而导致各类的损伤产生。无论制造缺陷还是使用损伤都会严重威胁飞机复合材料结构的安全使用。了解复合材料结构件损伤的类型及其检测和评估方法, 对于保障飞机安全高效运行是十分重要的。

1 飞机复合材料结构损伤类型

飞机的复合材料构件从制造到服役使用过程都可能会产生各种缺陷和损伤。复合材料制造过程中缺陷的典型原因包含原材料缺陷、固化过程没控制好、铺层错误、混入杂质, 脱模方法错误等。缺陷主要有气孔、分层、层间断裂、界面分离、夹杂物、固化不佳、钻孔损伤等。在飞机使用过程中, 伴随着意外损伤和环境损伤的产生, 例如不当操作、疲劳、外来物、撞击, 沙石、冰雹和雷击、腐蚀等都是产生损伤的原因。损伤形式包括裂纹、划伤、烧伤、凹坑、分层、穿透损伤、腐蚀坑、表面氧化、夹层结构脱粘等等。

按照飞机复合材料结构损伤的严重程度, 可将其分为允许、可修理和不可修理三种损伤。可允许损伤是指不影响结构性能或完整性的轻微损伤, 界定结构件可允许损伤的范围和标准 (例如具体的尺寸和条件等) 应由相应机型的结构修理手册中给出。对可允许损伤, 应根据具体情况确定是否修理。如果允许损伤有扩展的可能性导致结构的剩余强度下降并引起设计寿命的下降, 应当在要求的时限内完成修复。通常对可允许损伤做简单的修理, 以防损伤进一步扩展。可修理损伤是指损伤的严重程度超过了许可损伤的范围, 致使结构的强度、刚度等性能下降而加强的损伤。不可修理损伤是指超出可修理范围极限的损伤, 对此只能更换损失的原复合材料构件。

2 飞机复合材料结构损伤检测方法

通过适当方法对飞机复合材料结构进行检测是发现缺陷和损伤的重要技术手段。现在针对飞机复合材料结构损伤检测的有效且常用的方式主要有目视检测、敲击、超声波、X射线、涡流、红外线成像检测等, 下面简单介绍其基本原理和适用范围。

2.1 目视检测

目视检查是复合材料结构完整性检查的常用检查方法。所有复合材料部件在进行无损检测之前, 凡是能够目视检查到的部位, 都必须进行目视检查。这一方法既不包括在无损检测范围内, 也不属于破坏性检查, 但它是复合材料结构维修工作中实际应用的重要检查方法。在目视检查时, 因环境条件和检查条件的不同, 视线可达性和视力局限性以及要达到的检查目的不同, 往往需要借助照明光源、放大镜和内窥镜等简单的辅助工具。目视检查能发现构件常见的冲击、凹痕、裂纹、外沿分层和脱胶、烧蚀等损伤。

2.2 敲击检测

敲击检测是基于声学原理, 用一小锤、硬币等轻轻敲击被检测复合材料结构, 根据声音的变化确定损伤部位。这种方法对于检查脱胶和分层损伤是最简单和最通用的方法。当用一枚硬币或其他小的金属件轻轻敲打没有脱胶的夹芯结构时, 将会听到清脆的金属铃声。如果出现脱胶, 将会听到钝的重击声。敲击的速率应当足够快, 以便产生足够的声响并用耳朵来辨别任何的声调差异。敲击法可检出分层、脱粘等损伤;最适合夹层结构中脱粘损伤。最常见的检测工具是根据被检测结构制作的敲击小锤, 敲击锤可以是由有机玻璃、木质、钢、铜等制成。智能敲击检测是基于普通敲击法基础上结合声振检测原理, 利用数字敲击锤敲击使待检结构产生的机械振动来判断构件的强度和缺陷等的新型敲击检测方法, 适用于蜂窝结构检测。敲击有可能把结构内部原件变化所产生的声调改变误认为缺陷。此外, 这种方法不适于噪声较大的环境, 应当在尽可能安静的地方, 由熟悉零件内部结构的人员进行检测。在检查薄壁时, 应避免工作表面产生小的凹坑。

2.3 超声检测

超声检测技术是通过对超声波与被检件的相互作用后的反射或衰减进行分析, 从而根据回波或透过波的差异判断损伤情况的一种检测方法。用于复合材料结构损伤检测的超声波频率一般在1~10MHz范围, 常用频率为5MHz。该检测方法技术已较为成熟, 具有强穿透力、灵敏度高、方便安全等特点, 检测设备轻便且成本低, 尤其是便携式超声波检测仪, 在外场维修检测中使用十分方便。超声波检测技术目前是复合材料检测中使用最广泛的一种方法, 适用于结构的分层、脱胶、层间疏松、胶接气孔和疏松、孔隙含量等损伤或缺陷的检测。用于复合材料结构的超声波检测法主要有两种:超声脉冲反射法和超声穿透法。超声脉冲反射法通过超声波探头发射脉冲波到被测构件内, 然后根据反射波的情况来确定构件损伤或缺陷。超声穿透法是依据脉冲波或连续波穿透构件之后的能量变化来判断损伤或缺陷。穿透法常采用两个探头, 一个用作发射, 另一个用作接收, 分别放置在被测构件的两侧进行检测, 如图2所示。

2.4 X射线检测

X射线是一种能量高、波长短、穿透力强的电磁波, 当穿过某种物体时会由于其被吸收或散射而衰减导致强度下降。复合材料结构中存在的孔穴、裂纹、疏松等缺陷或者和夹杂物部分对X光的吸收程度都与完好结构部分不同。通过感光胶片对穿过构件的X射线显影并检验之后便可以判断结构中是否存在缺陷。除了上述缺陷外, 采用此方法还可检测复合材料构件中的横向裂纹。

2.5 涡流检测

涡流检测的基本原理是电磁感应, 可用于检测导电材料的缺陷或损伤, 检测灵明度高。因此, 采用涡流检测法只能检测导电的树脂基复合材料的纤维断裂损伤。涡流检测能发现复合材料表面的损伤和近表面的内部损伤, 尤为对断裂损伤敏感, 其最大优点是在位检测方便。涡流检测分为高频涡流检测和低频涡流检测。高频涡流用于检测复合材料构件表面或近表面的纤维断裂与裂纹;低频涡流用于检测复合材料表面以下部分的裂纹。图4所示为涡流检测原理。涡流检测除检测损伤外, 还可用于检测复合材料夹芯结构的厚度, 例如, 采用涡流检测仪和探头用于检测机头雷达罩的厚度, 检测误差在±0.005in以内。

2.6 红外线成像

红外线成像是基于物体的热辐射特性, 利用被检构件的不连续性的缺陷对热传导性能的影响使构件表面的红外辐射能力发生变化, 通过红外照相将这种变化转化为可见的温度图像, 从而判断构件缺陷或者损伤的一种非接触式检测方法。它具有检测灵敏度高、检测效率高、检测结果显示直观等特点, 可用于复合材料结构的脱胶、撞击损伤和积水的检测。

其它检测方法还有激光全息检测、着色渗透、微波检测等等。飞机上不同类型结构、损伤的检测所采用的方法是不同的。上述检测方法各有优缺点, 并且相互之间往往不能完全替代, 应当依据结构损伤的具体情况和检测需求选择合适的一种或者多张方法, 从而准确、完整地检测构件的缺陷和损伤。另外, 实际操作过程中还需要考虑资金成本、安全、实施的环境和工序等问题。

3 飞机复合材料结构损伤评估

飞机复合材料构件的损伤评估是维修过程中重要的一个环节。如果飞机复合材料结构检测出了损伤, 就需要对其损伤进行评估, 并据此选择修理方法和制订修理方案。损伤评估主要从结构 (件) 的重要程度、损伤的位置、损伤类型、损伤程度等方面综合考虑。

结构的重要程度可由其重要性确定, 飞机复合材料结构包含关键部件、主要部件和次要部件。受损而失效会导致飞机发生危险甚至失事的部件为关键部件;主要部件受损而失效则会严重影响飞行正常操纵;次要部件则是指自身受损失效对飞机正常工作不产生干扰也不会发生人机安全问题的部件。修理关键部件时, 应十分小心谨慎, 严格按照结构修理手册和工卡实施修理工作。损伤的程度包括损伤面积的大小、深浅和数量。采用相应的检测方法对复合材料部件的损伤区域实施彻底地检测, 可以确定损伤的程度。

损伤检测时应以可见损伤的最长轴单边为中心的半径100mm内的圆形区域进行检测, 如图5所示。损伤类型根据产生原因和检测结果界定。一个复合材料结构件有时会出现几个相同或者不同性质的损伤。对相邻的损伤可按下面的原则来处理:如果两个及两个以上损伤靠得很近, 则将它们视为一个整体损伤;具体的损伤距离x值在结构修理手册相关章节中给出, 如图6所示;对于分处不同结构区域和跨结构区域的同一种损伤, 都应按照标准更高的结构修理方法修理;相邻区域的维修铺层不可重叠, 一般都要求满足间隙≥5mm。

4 结束语

伴随复合材料在飞机上的应用范围和重要性的增加, 对其损伤的检测和评估要求也相应提高。通过合适的方法对飞机复合材料损伤检测并按照相关进行准确的损伤评估, 是制定具体维修方案和维修实施的前提和基础, 是保证飞行安全的重要技术手段。

参考文献

[1]杜龙, 万建平.复合材料损伤及结构修理技术[J].教练机, 2012 (4) :60-68.

[2]周圣林, 董一平.飞机复合材料的NDT方法研究[J].飞机设计, 2007 (12) :43-46.

[3]田秀云, 杜洪增.复合材料结构及维修[M].北京:中国民航出版社, 1996.

[4]谢小荣, 杨小林.飞机损伤检测[M].北京:航空工业出版社, 2006.

损伤评估论文 篇8

自20世纪80年代以来, 为能与桥梁快速发展的步伐相对应, 同时为了更好地对桥梁状态进行评估, 国内外依据桥梁健康监测理念, 提出了桥梁结构整体损伤检测方法, 即基于振动的损伤识别方法。

本文基于振动的损伤识别方法结合两个工程实例进行桥梁的损伤评估, 对桥梁模态参数的实测值和理论值的对比分析。

1 基于振动的损伤识别理论

由于桥梁动力测试较容易得出的是桥梁结构的低阶模态, 低阶模态对结构柔度矩阵的贡献较大, 所以本文利用柔度改变法对桥梁进行损伤定位。桥梁结构的局部损伤必然导致结构刚度的下降。由于柔度矩阵为刚度矩阵的逆阵, 从而刚度矩阵的下降必然引起柔度矩阵的增加。

忽略结构阻尼, 结构的运动方程为:

因振型矩阵的每一阶振型都已质量矩阵正则化, 则

由式 (1) 可知:[K][Φ]=[Ω][M][Φ] (5) 式 (5) 两边同时乘 (4) 可知

式 (7) 和 (9) 表明:结构高阶振型对结构刚度矩阵贡献大, 而低阶振型对柔度矩阵贡献大。如果测得结构损伤前后的前几阶振型和频率, 就可以根据式 (9) 来推算结构柔度矩阵的改变。

若桥梁结构损伤前后的柔度矩阵分别为Fn和, Fn那么柔度矩阵改变为为:

式中:[F]为结构的柔度矩阵, {φi}为结构的第i阶振型, n为结构的自由度数。

由于在桥梁的动力测试过程中, 难于测得相应桥梁结构转角自由度的振型分量, 故本文只用桥梁结构横向振动的振型分量来计算桥梁结构的柔度矩阵。则有:

式中:δfij为矩阵△F第i行第j列的元素, δj为每一个测量位置柔度变化的程度。

2 工程应用

2.1 环境激励下的钢梁模态试验

对4长简支钢梁进行环境激励, 采集测点的响应信号, 并且利用功率峰值谱法识别出钢梁的固有频率、阻尼比及一阶和二阶振型。并且把模态参数识别结果与有限元计算结果进行比较。钢梁总体布置见图1, 钢梁一阶和二阶振型见图2和图3。

从图中可以看出, 模态试验结果与有限元计算结果得出的钢梁的前二阶固有频率和二阶振型符合较好。数值上的稍有偏差可能是由于简支钢梁的边界约束只能约束结构向下的振动, 而不能约束结构向上的振动所引起的。

2.2 环境激励下的三跨连续梁桥动力测试

对三跨预应力钢筋混凝土连续箱梁桥进行动力测试, 在环境随机激励下, 采集测点的加速度响应。

由于测点较多, 所以采取分批测量的方法。桥型的一般布置见图4, 桥梁加速度传感器布置情况见图5和表1:

加载方式为:把两辆载荷车对称布置于距行车道中线左右各1.5的位置, 两辆载荷车沿连续梁桥的纵向同时匀速向同一个方向行驶, 在载荷车行驶的同时采集加速度传感器的信号。依据测点的加速度响应, 识别出此三跨预应力钢筋混凝土连续梁桥的前两阶固有振型和固有频率。前两阶振型和固有频率的实测和理论值对比见图6和表2。

由图6可以得出实测和理论值的前两阶振型基本吻合。由表2可以看出损伤后的频率和损伤前的频率非常接近。

3 结论

1) 在模态测试中采用的分批测量的方法进行振型的测试, 效果良好。2) 基于振动的损伤识别方法, 在环境随机激励下, 对钢梁模型和某三跨预应力钢筋混凝土连续箱梁桥进行动力测试, 试验结果与有限元计算结果得出梁桥的二阶固有频率和二阶振型均符合较好。从而验证了此方法的有效性。该法可以比较客观, 准确的对损伤进行识别, 在工程上应用前景良好。

摘要：对桥梁结构进行损伤评估研究, 是近几十年来随着结构工程研究的不断发展和工程实际需要而提出的一个新兴课题。本文基于振动的损伤识别方法并结合两个工程实例进行桥梁的损伤评估, 通过实测值和理论值的对比分析, 验证了此方法的有效性。

关键词：动态检测,损伤评估,损伤识别

参考文献

[1]谢峻, 韩大建.一种改进的基于频率测量的结构损伤识别方法[J].工程力学, 2004.

损伤评估论文 篇9

说课, 就是教师备课之后讲课之前 (或在讲课之后) 把教材、教法、学法、授课程序等方面的思路、教学设计及其依据面对面地对同学科教师或教学研究人员作全面讲述的一项教研活动[1]。说课能展现教师在备课中的思维过程, 展现教师对教学大纲、教材、学生的理解程度和把握水平以及运用有关教育理论和教学原则组织教学活动的能力。通过说课, 能加强备课与授课间的联系, 促进教师备好课、授好课, 增进教师间的相互交流, 培养教师的基本素质, 达到全面提高教学质量的目的。要说好课, 就必须设计好说课稿。认真拟定说课稿是说课取得成功的前提。本文以“损伤性气胸病人的护理评估”为例, 谈谈说课稿的设计。

1 教材分析

1.1 教学内容在教材中的地位和作用

“损伤性气胸病人的护理评估”为护理专业主干课程外科护理第十三章第一节“胸部损伤病人的护理”中的重要内容。损伤性气胸无论平时还是战时, 其发生率都很高, 在临床中较为多见, 严重时可导致呼吸循环功能障碍危及病人生命。学生掌握本节内容可提高综合分析与护理胸部损伤病人的能力, 对今后的临床实习和工作都具有重要意义。

1.2 教学目标

教学目标应根据所讲内容在教材中的地位和作用来确定, 笔者基于对教材的理解和学生情况的分析, 根据教学大纲的要求结合教学内容, 确立了以下教学目标: (1) 知识目标:熟悉损伤性气胸的病理生理;掌握损伤性气胸病人的身体状况及急救原则。 (2) 能力目标:通过启发、讨论、案例分析、多媒体演示等方式, 培养学生运用本节课知识和技能综合分析和解决实际问题的能力。 (3) 态度目标:培养学生严谨求实的工作态度、高尚的医德和良好的职业素养。

1.3 教学重、难点

教学重点指教材内容中最基本、最重要的知识和技能。教学难点指学生较难理解或容易出错的内容。说课时应说明这些内容作为重、难点的理由[2]。损伤性气胸在创伤中较为多见, 护士必须具备准确判断并配合医生采取急救措施的能力。损伤性气胸形成后, 胸膜腔压力如何变化, 纵隔怎样移位, 这些学生都较难理解和掌握。因此, 应根据教学大纲和教学目标并在分析学生的认知基础、心理特征、接受能力的基础上, 确定本节课的教学重点和难点。重点:损伤性气胸病人的身体状况及急救原则。难点:损伤性气胸的病理生理。

2 学情分析

学生已学过胸膜腔的构成、胸膜腔负压的生理意义等与本节课内容有关的解剖学、生理学知识, 学习损伤性气胸时有一定的理论基础。但由于学生年龄较小, 文化基础薄弱, 理解和接受能力不足, 学习被动, 兴趣不高, 因此, 理解损伤性气胸的病理生理尚有一定困难。

3 教法设计

根据教材内容、学生实际、教学条件等情况, 为实现教学目标, 突出重点, 突破难点, 设计了“理论、实践一体化”教学模式。制作多媒体课件, 采用多媒体手段, 灵活运用启发式讲授、演示、病例讨论等方法进行教学, 使抽象的内容具体化, 让学生获得生动的感性认识, 激发学生的学习兴趣, 启发学生主动思考和培养学生的实践能力。

4 学法指导

在充分考虑学生自身因素和情境因素的基础上, 引导学生通过自主探究、观察发现、合作交流等方式学习本节课内容。学生通过观察图片发现问题, 进而自主探究解决问题;通过病例讨论创设临床情境, 加深学生对知识的理解和记忆, 培养学生应用知识解决实际问题的能力。

5 教学程序设计

5.1 创设情境, 引入课题 (3分钟)

兴趣是最好的老师, 也是学生学习的动力。为吸引学生注意力, 激发学习兴趣, 利用多媒体播放正常肺呼吸运动的视频, 使学生获得感性的、直观的认识, 有助于学生对将要学习知识的理解和记忆。结合多媒体展示胸部解剖图片, 复习回顾: (1) 胸膜腔是如何构成的? (2) 胸膜腔负压的生理意义?既纠正了部分学生对胸膜腔负压的错误认识, 又为学生理解损伤性气胸的病理生理打下基础。进一步提出若胸部损伤破坏了胸膜腔的密闭性, 会产生什么后果?引发学生自主探究, 激发其强烈的求知欲, 让学生以愉悦的心情尽快进入学习状态, 从而引出本节课主题。

5.2 讲授新课 (2 8分钟)

5.2.1 损伤性气胸的概述

利用多媒体展示图片, 引导学生观察图片, 教师结合图片简要进行讲解, 使学生短时间内理解损伤性气胸的概念及分类。进而提出问题:3种气胸 (闭合性、开放性、张力性气胸) 形成后对病人有何影响?从而引出下一个内容。

5.2.2损伤性气胸的病理生理及病人身体状况

这是本节课的主要内容, 而且是重、难点所在。为便于学生理解和掌握3种气胸的病理生理及病人身体状况, 笔者对教学内容、教学过程重新进行了编排和设计。通过分析、推理、启发引导学生先学习3种气胸中相对简单、易学的闭合性气胸, 在学生对损伤性气胸有初步的认识和了解后, 让学生自主探究学习开放性和张力性气胸。在教学过程中利用多媒体演示图片、动画, 把抽象的教学内容具体化, 使学生获得生动的感性认识, 从而降低学生学习的难度, 突破教学难点。具体教学过程实施如下。

(1) 闭合性气胸。教师提出问题:何谓闭合性?胸膜腔压力如何变化?患侧肺是否萎陷?纵隔如何移位?学生根据问题认真观察图片, 教师分析、推理, 启发学生解决这些问题。这样学生学得明白, 记得清楚。

为突出教学重点, 巩固学生的记忆, 设计以下板书:

(2) 开放性气胸、张力性气胸。教师提出问题:胸膜腔压力如何变化?纵隔如何移位?对病人有何影响?要求学生带着问题认真观察图片, 独立思考后, 分组讨论、分析问题, 然后教师对各小组讨论情况进行点评, 指出错误和存在的问题并与学生共同探讨, 最后教师引领学生分析、探究得出结论。这样使学生从知识的被动接受者变为学习的主体参与者, 不仅培养了学生分析和解决问题能力, 而且培养了学生的交流和沟通能力, 提高了学生的表达能力, 加强了师生之间、生生之间的交流, 活跃了课堂气氛。

在学习完损伤性气胸的病理生理及病人身体状况后, 顺势提出:如在现场遇到开放性或张力性气胸病人, 怎样配合医生采取救治措施?从而引出损伤性气胸的急救内容。

5.2.3 损伤性气胸的急救

教师先利用多媒体演示图片, 让学生观察, 然后简单讲解并做示范, 学生相互模拟练习, 教师巡回指导, 及时发现学生在练习中存在的问题和错误, 并给予纠正, 便于学生正确掌握开放性气胸、张力性气胸病人的急救措施。

5.3 课堂小结, 知识拓展 (7分钟)

教师利用板书简明扼要地概括本节课的主要内容, 对重点、难点进行强调。根据教学目标和学生知识、技能的掌握情况, 设计以下病例并提出问题, 让学生分析讨论, 使学生在课堂上就能体验临床实践。通过学生解决实际问题的情况, 对本节课的教学效果做出初步评价。

病例:病人右侧胸部被刀刺伤0.5 h后接受诊治, 有胸痛、呼吸急促症状, 口唇发绀。P:120次/分;BP:75/45 mm Hg。右侧胸壁有伤口, 呼吸时能听到空气出入伤口的响声, 气管向健侧移位, 叩诊呈鼓音。作为接诊护士, 你考虑该病人发生了什么情况?如何急救?

5.4 布置作业, 教学反馈 (2分钟)

根据课堂教学目标和学生知识掌握情况布置作业。通过课后作业, 不仅能加深学生对教学重、难点的理解和记忆, 提高教学效果, 还能让学生学会思考、学习, 真正成为教学信息接受的主体。布置的练习题如下:

(1) 名词解释:开放性气胸、张力性气胸。

(2) 病例分析:王先生, 26岁, 胸部外伤致左侧第六肋骨骨折并发气胸, 呼吸极度困难, 发绀。检查:BP:75/50 mm Hg;气管向右侧移位, 左胸廓饱满, 叩诊呈鼓音, 听诊呼吸音消失, 颈胸部有广泛皮下气肿等。医生采用胸膜腔闭式引流治疗。问:造成病人呼吸困难、发绀最可能的原因是什么?如你在现场, 如何急救?

教师要认真批阅学生的作业, 以了解学生对教学内容的掌握情况, 发现错误及时矫正以促使教师改进教学方法, 学生改进学习方法。

总之, 说课是教学的必要准备, 说课稿的设计是说课的灵魂, 设计说课稿不必拘泥于一个固定、呆板的模式, 但语言表述一定要清楚准确, 言简意赅, 以培养教师教学基本功。

参考文献

[1]张廷均.怎样撰写说课稿[J].教学与管理, 2002 (8) :31~32.