基于小波变换的混凝土压缩损伤模式识别

为了实时获取混凝土中微裂纹扩展演化的物理信息,对实验采集的每一个声发射信号作小波变换,识别出3种典型模式的声发射信号;根据声发射信号的事件密度变化规律和脆性材料断裂理论,将混凝土压缩破坏过程分为微孔洞压缩闭合、裂纹萌生、裂纹生长和裂纹汇合4个阶段。根据混凝土材料中声发射信号频率与裂纹源尺寸呈反比例关系以及声发射信号在4个破坏阶段中的分布特征,将3种模式的声发射信号分别对应于裂纹萌生、裂纹生长和微孔洞压缩闭合、裂纹汇合。实验结果表明,裂纹萌生、裂纹生长和微孔洞压缩闭合、裂纹汇合对应的声发射信号的上升时间依次增长、频率逐渐降低,与应变能释放理论相符合。     

基于声发射矩张量理论的混凝土裂纹机制反演

为探讨裂纹时空演化规律,基于改进的声发射源定位方法和矩张量理论,反演双边开口的混凝土试件压剪破坏过程中裂纹位置、裂纹类型以及裂纹面的法线方向和运动方向。分析结果表明,试件在拉应力损伤破坏区域,拉伸型裂纹扩展占主导,在剪应力损伤破坏区域,剪切型裂纹扩展占主导。矩张量分析中不同类型裂纹的时空分布特征与试件实际受力和损伤情况相一致,说明矩张量理论能够有效描述拉应力、剪切应力的分布和迁移规律,这为深入研究混凝土损伤演化机理提供了有力工具。从声发射信号波形和小波时频图可以看出：拉伸型裂纹对应的声发射信号持续时间约为800 μs,频率范围是7~500 kHz;混合型裂纹和剪切型裂纹对应的声发射信号频率范围分别为7~500 kHz和7~250 kHz,持续时间相对较长,分别为1 720 μs和1 880 μs;剪切破裂要比拉伸破裂释放的能量多,同时剪切破裂释放的剪切波平均频率要比拉伸破裂释放的应力波平均频率低。     

基于小波变换降噪的声发射源定位方法

选取最优小波基对声发射信号进行小波变换降噪处理,采用阈值法确定不同传感器接收声发射信号时间以提高各向异性材料中声发射源定位精度。在钢板和木板上进行断铅模拟声发射源实验,利用Geiger算法分别计算出降噪前后的声发射源定位结果以验证该定位方法的有效性。结果表明该定位方法能有效减小噪声信号的影响,提高各向异性材料中声发射源定位精度。采用该定位方法对氧化铝陶瓷试件压缩破坏过程中的声发射源进行定位,定位结果有效地反映了材料内微裂纹产生和扩展而导致试件破坏的动态过程。