基于HHT的金属导爆索水下爆炸信号时频特性研究

传统小波变换等时频分析方法在提取水下爆炸信号时具有各自的局限性,为了获得金属导爆索水下爆炸信号的特征,采用HHT方法对信号特征进行提取。结果表明:EMD具有自适应性,能够将冲击波信号进行分解,适合金属导爆索水下爆炸冲击波信号的分析;采用HHT方法能够有效提取金属导爆索水下爆炸信号的时频特征,冲击波信号的优势频率主要集中在0~40kHz,特别是20kHz以下的低频能量最大,高于80kHz以上频段能量分量很小;冲击波压力信号能量主要集中在40kHz以下,尤以5kHz以下频带能量最高。能量主要集中在前80μs内的3个子区间内,各子区间能量峰值对应的时刻分别为3、5和16μs。     

两装药水下爆炸毁伤目标振动信号时频分析

针对某水下目标抗水下爆炸试验数据,研究两装药水爆炸下冲击波的相互作用及气泡脉动的相互作用现象,分析非平稳结构响应信号时频特征,分别提取前爆冲击波、后爆冲击波及前爆气泡脉动三个不同时段信号进行能量与频率分析,并由此确定不同时段对目标毁伤的影响。结果表明,后爆冲击波能量最大,前爆冲击波与后爆冲击波均处于较宽频率范围,主要作用在780 Hz以上,前爆气泡脉动能量主要作用在100～400 Hz内。与结构自振频率频段重合,因此前爆气泡脉动作用不可忽视。     

水下2点同爆声信号功率谱及时频分析研究

采用Bartlett和Welch方法对2点同爆声信号的功率谱进行了估计,并比较了其与常规水下爆炸声信号功率谱的区别.通过现代谱分析方法求解了其AR参数,最后利用短时傅里叶变换和小波变换对水下爆炸声信号进行分析,揭示了爆炸声能量随频率分布的规律.     

基于小波包分析的拉索损伤声发射信号特征提取

结合显式有限元和小波包分析技术开展了拉索损伤声发射信号特征提取的仿真分析。采用ANSYS/LS-DYNA模拟得到拉索损伤声发射信号的仿真信号,基于小波包能量谱对拉索声发射的有限元仿真信号进行了特征提取,从小波包分解层次、特征频带数量的选择及特征参数的噪声鲁棒性三个方面开展了讨论分析。结果表明:(1)通过选择适当的小波包分解层次,小波包能量谱可以精细地反映信号的特征;(2)选取少数特征频带就能使得小波包能量谱反映声发射信号的特征信息;(3)基于小波包能量谱的特征参数具有良好的损伤敏感性及噪声鲁棒性,能在强噪声影响下实现对拉索不同损伤类型的判别。     

圆柱壳水下爆炸冲击响应信号的小波分析

圆柱壳是船舶、潜艇和海洋工程结构物的重要组成部分,研究其在水下爆炸载荷作用下的响应对提高结构物的使用周期有着重要的作用.基于商用有限元软件ABAQUS对圆柱壳水下爆炸进行了数值模拟,得到水下爆炸载荷作用下圆柱壳关键部位的冲击环境,为结构冲击响应信号的分析提供输入条件,然后对仿真数据进行了一维离散小波分析,提取了信号的细节特征.分析结果表明:小波分析是分析水下爆炸信号的有效方法,能提取信号变化的细节特征.运用小波来分析水下爆炸信号较传统分析方法更能适应水下爆炸信号突变快、衰减快的特征,同时为进一步认识水下爆炸机理、破坏原因的确定提供了新的途径.     

基于ARMA模型的水下爆炸冲击谱预测

针对舰船设备抗冲击设计冲击环境预测难的问题,提出了利用自回归滑动平均模型（ARMA模型）预测水下爆炸冲击响应谱的方法,并引入遗传算法优化ARMA模型阶数。理论介绍了舰船设备水下爆炸冲击谱模型及ARMA模型。建模所需样本数据通过对有限元软件仿真输出的冲击响应信号进行去趋势化和平稳化处理获得,根据该样本数据的自相关函数和偏自相关函数统计特性分析,验证了ARMA建模的可行性。在此基础上,利用遗传算法优化后的ARMA模型,对水下爆炸冲击响应信号进行预测,并通过分析预测误差特性评估预测效果。研究结果表明,基于遗传算法优化的ARMA模型可以很好的预测水下爆炸冲击响应信号,从而为舰船设备抗冲击设计提供帮助。     

小波包与分形组合技术在爆破振动信号分析中的应用研究

基于小波包、分形技术的相似性,提出采用小波包、分形组合技术对爆破振动信号进行组合分析。采用小波包对爆破振动信号进行分解,通过各主分析小波包的重构系数验证了爆破振动信号的分形特性,通过对各主分析小波包的盒维数值进行分析及对比,更加细致地分析出爆破振动信号不同频带分量分形维数的变化。组合分析表明,盒维数值随着爆破振动信号小波分量频率高低而变化,提出将盒维数作为反映爆破振动信号频率成分的一个重要参量。小波包与分形组合分析技术的提出为研究爆破振动信号分形特征提供了新的研究思路。     

水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形中的作用

水下爆炸产生的冲击波载荷和气泡载荷都会对水中结构产生毁伤作用。为研究水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形挠度中所占的比例,利用通用有限元软件Abaqus/Explicit对加筋板模型在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了一系列数值仿真。载荷计算采用了Geers-Hunter模型,材料本构采用了Johnson-Cook模型,将部分计算工况与试验结果比较,两者吻合较好。通过分析计算结果可以看出在气泡载荷在加筋板塑性变形中的比重主要受爆距影响,爆距越小,所起的作用越大。所以,在水下近场爆炸计算中,气泡载荷引起的塑性变形不容忽视。     

水石流冲击信号能量分布试验研究

泥石流冲击谱是泥石流固液两相介质运动特性的综合表征,探索泥石流冲击信号的能量大小及其分布特性是合理确定泥石流冲击荷载的关键环节。运用自行研制的试验模型,实施了15种试验工况的泥石流冲击试验,获取了85 000多个测试数据。依据固相比为0.16、粒径组为0.8～1.5 cm水石流冲击测试结果,运用db8小波基变换对试验结果进行8层小波分解,得到频率范围分别为0～0.195Hz,0.195～0.391 Hz,0.391～0.781 Hz,0.781～1.562 5 Hz,1.563～3.125 Hz,3.125～6.25 Hz,6.25～12.5 Hz,12.5～25 Hz和25～50 Hz共九个频率段的冲击信号,据此揭示了不同频段冲击信号能量分布规律。从低频段至中高频段水石流冲击能量非线性衰减,90%以上的冲击能量分布在小于0.195 Hz的低频部分;水石流在中高频段的冲击能量总体呈衰减分布,但在频段三和频段六出现较显著峰值,表明水石流也存在一定阵流现象;水石流中固相粒径越小,低频段至高频段的冲击能量衰减速度越慢。研究成果可为进一步实施泥石流冲击荷载精细实验研究提供一定科学依据。     

基于时间-小波能量谱的齿轮故障诊断

振动信号中的冲击现象及其频率特征是诊断齿轮局部损伤故障的重要依据之一。针对齿轮故障特征提出了一种时间-小波能量谱信号处理方法,它能够有效提取振动信号中冲击成分的时域和频域特征。利用时间-小波能量谱方法分析了正常、磨损、断齿等三种状态的齿轮箱振动信号,并与传统频谱分析方法进行相比。结果表明：时间-小波能量谱不仅可以有效提取故障特征,识别出齿轮箱的故障存在,而且可以清晰地分辨出故障类型及故障元件。     

基于目标能量特性的被动声引信

介绍了一种基于目标能量特性的被动声引信.通过分析目标经过声引信时的能量变化信息,得到一种寻求最佳起爆时刻的方法.试验结果表明,利用接收声源级的差值判断目标是否最近距离通过,从而决定是否输出起爆信号,这种方法可以寻求到最佳起爆时刻,为被动声引信的应用提供了重要的依据.     

消焰剂对煤矿导爆索安全性的影响

普通导爆索用于矿井中,在传爆中易引燃瓦斯、煤尘,造成爆炸事故.文章在普通导爆索的药芯和外层添加消焰剂,同时采用探针测量爆速,利用充甲烷气体装置测试安全性.结果表明药芯中掺加氯化石蜡,外包覆氯化钠的导爆索爆速降低,而安全性显著提高.     

Mg4 Al3/CuO/Pb3 O4爆响剂的配方优化及声辐射特征?

为了寻求具有宽频特征的燃烧型烟火水声药剂材料,基于爆炸声具有水声频带较宽的特点,将Mg_4Al_3/CuO/Pb_3O_4爆响剂引入水下。首先,研究Mg_4Al_3/CuO/Pb_3O_4爆响剂中Pb_3O_4组分含量变化对A声压级的影响规律,并优选出A声压级最高的药剂,制成样品,并在水下点燃,利用水声测试系统研究其声频特征。结果表明,Mg_4Al_3/CuO/Pb_3O_4爆响剂A声压级随着Pb_3O_4含量的增加而增大,当外加Pb_3O_4的质量分数为75%~100%时,A声压级最高,可达到108.3 d B。将此Mg_4Al_3/CuO/Pb_3O_4爆响剂与烟火药制成样品,在水下点燃,产生的水声频率覆盖0~8 000 Hz,且出现锯齿形峰,0~1 000 Hz范围内最大声压级为116 d B。因此,Mg_4Al_3/CuO/Pb_3O_4爆响剂可作为一种潜在水声干扰材料。     

定深爆炸声源声信号能量分配试验研究

为了准确测量定深爆炸声源的声源级,从水下爆炸基本过程出发,给出了获取理想爆炸声信号的3个限制条件,并据此得到了B300、B100、B50三型爆炸声源的声源级测量时水听器深度与水平距离的取值范围;在此范围内取值,对B300型爆炸声源进行了海上试验,获得了理想的爆炸声信号,通过计算声信号不同时段的能量分配情况,发现两种信号截取近似计算导致声源级测量的误差分别为0.64 dB和0.53 dB。试验结果表明,给出的限制条件可用于指导爆炸声源级测量方案的设计,据此进行海上试验,可得到更准确的爆炸声源级。     

低能量导爆索弯曲传爆特性相关研究

利用非线性动力分析软件LS-DYNA3D,对低能量导爆索弯曲条件下的传爆进行了数值模拟和实验研究。结果显示在截面相同情况下,无论是爆轰波波阵面压力还是爆速在经过圆弧段弯曲后,都相应地产生损失,相比直线传爆数据发生下降。对于弧形弯曲,相当于爆轰波经过连续的不变的小拐角绕射,这种情况下的爆速低于直线传播的爆速。     

球形炸药设计及其水下爆炸冲击波特性

雷管等爆炸元件的爆炸能量分布通常并不均匀,在离心机中研究爆炸问题对爆源的尺寸和爆炸能量分布要求较高,爆炸能量不均匀对试验结果存在影响,不符合爆炸力学中的点源假定。采用黑索金炸药制作球形炸药,探讨了细径导爆索及无起爆药雷管作为起爆方式的适用性。最终确定微型导爆雷管中心起爆球形炸药的方式,并研究了其水下爆炸冲击波特性,峰值压力与比例距离近似成线性关系,冲击波压力波形可以较好地采用冲击波压力公式拟合。     

聚焦参量阵原频声场抑制方法的研究

在近距离海底底质原位探测中,使用多阵元聚焦技术能弥补参量阵中差频信号能量较低的不足,但也会使得声焦点处的原频信号能量过高,导致接收系统信号波形限幅,引起波形失真,此外在声场测量时也容易造成传感器损坏.基于KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov)方程和Berktay包络自解调理论,以声焦点...     

基于HHT变换的小水池水下爆炸振动分析

为了探讨水下毫秒延时起爆对爆炸振动信号的影响,在小型圆筒形爆炸水池(直径5.5m、高3.62m)中进行单药包和双药包两种形式爆炸实验。使用UBOX-5016测振仪采集爆炸振动信号,并对采集到的水下爆炸振动信号进行HHT分析。结果表明,随着测试距离的增加,振动速度减小而主振频率增大,装药量增加,振速增大;通过Hilbert能量谱、边际谱分析可知,水下爆炸振动能量的频率基本分布在100Hz以下的低频区,且主要分布于50Hz内;主振频带在3~10Hz范围内;分别通过对能量谱、边际谱的分析,进一步验证了延时起爆能够降低水下爆炸振动能量,减小振动效应。实验结果与分析对水工建筑结构抗震设计及水下军事对抗防护等方面具有一定参考意义。     

铝壳金属导爆索性能研究

文章对铝壳导爆索的爆速、侧向爆炸威力、抗拉伸强度、侧向抗冲击强度进行了一系列的研究.实验证明与铅壳导爆索对比,铝壳导爆索爆速高,爆速稳定,抗拉伸强度好,但其抗冲击强度同样很差.     

基于HHT变换的小水池水下爆炸振动分析

为了探讨水下毫秒延时起爆对爆炸振动信号的影响,在小型圆筒形爆炸水池(直径5.5m、高3.62m)中进行单药包和双药包两种形式爆炸实验。使用UBOX-5016测振仪采集爆炸振动信号,并对采集到的水下爆炸振动信号进行HHT分析。结果表明,随着测试距离的增加,振动速度减小而主振频率增大,装药量增加,振速增大;通过Hilbert能量谱、边际谱分析可知,水下爆炸振动能量的频率基本分布在100Hz以下的低频区,且主要分布于50Hz内;主振频带在3¹0Hz范围内;分别通过对能量谱、边际谱的分析,进一步验证了延时起爆能够降低水下爆炸振动能量,减小振动效应。实验结果与分析对水工建筑结构抗震设计及水下军事对抗防护等方面具有一定参考意义。