结构声发射的数值模拟及实验研究

由于声发射源产生的瞬态弹性波会在传播过程中产生各种频率和模态的声发射信号,这给应用声发射技术进行无损检测带来一定困难。针对声发射信号在实际介质中传播的复杂性,为了研究弹性波的传播对波形的影响,提出了利用有限元方法模拟声发射信号在薄铝板的传播及几何形状边界反射过程,得到声发射波形的时域特征,进一步分析了声发射信号在铝板中的传播特性;搭建了与有限元模型相应的声发射断铅实验系统来采集断铅信号。试验及研究结果表明,利用声发射断铅实验系统获得的信号与有限元计算方法得到的模拟信号基本吻合,说明有限元数值计算方法可以作为分析声发射信号传播过程的一种手段;该结果为基于声发射的结构缺陷检测技术提供了数值模型,同时声发射技术用于无损检测也有了更精确的理论基础。     

RBPF在耐火材料声发射源信号恢复中的应用

耐火材料损伤模式识别的研究在工业生产中具有重要意义,然而在利用声发射仪器对耐火材料进行采集得到的声发射信号饱受环境噪声、声发射通道以及传感器特性的影响。为了恢复损伤源的实际声发射信号,提出了利用粒子滤波技术对采集的声发射信号进行滤波。首先在地震波模型的基础上,建立了声发射源信号的状态空间模型,然后再对确定信号的进行仿真实验,证明了粒子滤波的有效性。最后将粒子滤波用于实际声发射源信号恢复,取得了一定的效果,为后续声发射信号特征提取打下了良好基础。     

转轴裂纹声发射监测研究

声发射技术作为一种无损检测方法,可以找到声发射信号和裂纹扩展之间的关系,分析材料变形与断裂机制。介绍了声发射技术用于转轴裂纹监测的研究,分析了声发射信号与转轴裂纹扩展之间的关系。实验表明采用声发射技术可以对转轴裂纹进行监测,证明了声发射技术在转轴监测上的可行性。     

金属裂纹扩展声发射信号特性研究

机械结构件中的应力集中使得结构极易产生裂纹并逐渐扩展,裂纹扩展时伴有声发射信号,因此有必要对结构件中裂纹扩展时的声发射信号进行特征研究。为研究金属板件中的裂纹声发射源特征行为,通过分析板件中的裂纹声发射源,从理论上推导了裂纹声发射的幅值和频率特征表达式。在裂纹扩展过程中,金属板件的裂纹声发射信号幅值与声发射源的开裂长度和拉伸应力的乘积成正比,频率与裂纹开裂速度成反比,且与裂纹开裂长度成正比。用声发射检测系统对预制有初始裂纹的金属板件进行拉伸状态下的声发射监测,通过对声发射信号求取功率谱密度估计,实现不同声发射信号以功率谱在频域的分布为信号特征的有效区分。实验结果与理论分析相符合,研究结果对金属板件的裂纹声发射检测技术具有重要意义。     

声发射技术在起重机无损检测中的现状

对起重机械常规无损检测技术(目视检测、磁粉检测、超声检测、应力测试、振动测试等)和声发射技术进行了比较,归纳了声发射技术在起重机械无损检测中的研究现状,提出了研究的基本思路,讨论了起重机械声发射技术中的几个关键问题,即典型声发射源信号的获取、声发射信号处理技术、声发射源的模式识别。最后,对起重机械声发射检测技术的研究前景进行了展望。     

磨削烧伤声发射智能监测的研究进展

根据磨削加工中声发射监测的特点,在论述信号分析方法的基础上,重点综述了声发射技术在磨削烧伤智能监测中的研究进展;并揭示了声发射监测在砂轮钝化、工件表面粗糙度等领域的最新研究成果。最后阐述了基于声发射监测的智能磨削系统的发展现状,展望了智能声发射监测技术在磨削加工中的发展前景。     

基于模态分析和小波变换的声发射源定位新算法研究

针对传统声发射源定位中，声发射信号到达传感器的时间受设定门槛电压影响很大，导致声发射源定位效果较差，提出了一种声发射源定位新方法。根据模态声发射理论，携带声发射源信息的声发射信号在结构中传播过程中，具有频散现象和多模态特性。因此，声发射源定位应基于同一频率下、同一模态导波到达各个传感器的时间和传播速度。通过对声发射信号进行Gabor小波变换的方法，在时频空间内确定某一频率下某一模态导波到达传感器的时间；并通过数值计算得到该频率处模态导波的群速度，从而实现声发射源的准确定位。通过薄板中声发射线源定位试验，证明了该定位算法的有效性。     

基于无线声发射技术的数据采集器研究

通过探讨基于无线声发射技术的数据采集器的研究,设计出省去大量传输电缆线,并利用远程电脑直接与数据采集器通讯的无线声发射采集系统。在保留传统声发射功能的同时,实现了声发射检测不受场地和距离的限制。最后结合实例分析了应用无线声发射数据采集器的声发射系统对于缺陷检测的精准性。结果表明,应用了无线数据采集器的声发射检测系统能够精准检测出设备的缺陷。     

磨削加工过程声发射检测技术发展现状

针对声发射技术灵敏度高、响应速度快等优点,介绍了声发射检测技术的基本原理、特点和常用信号分析方法,综述了声发射检测技术的研究进展,揭示了声发射技术在磨削过程监测、磨削质量监测、智能磨削系统构建等领域的应用现状,并阐述了声发射技术在磨削状态监控存在的不足以及未来发展趋势。     

声发射监控磨削过程中影响因素的实验研究

本文利用自制AE-I型声发射磨削检测仪进行试验，在分析磨削接触前后声发射信号变化的基础上，指出磨削接触前后声发射信号会出现很大变化，可以根据声发射信号的变化作为磨削接触的标志；在分析磨削过程中影响声发射信号大小的因素基础上，指出了影响声发射信号大小的主要因素，并提出了砂轮钝化的检测方法。     

基于光纤光栅和支持向量机的声发射定位系统

利用光纤光栅传感器和边缘滤波原理构建传感系统,结合小波分解与重构和支持向量机算法,对铝合金板声发射定位进行了研究。根据划分区域进行声发射实验,探索声发射源所在区域与信号特征之间的关系。在对声发射信号进行小波分解的基础上,使用近似系数和细节系数进行重构,并对重构后的各信号计算其振荡能量作为信号特征,进行声发射区域识别。以重构信号的振荡能量作为输入、声发射区域位置类别作为输出构建支持向量机多分类模型,实现了声发射区域定位识别。实验结果表明,在400mm×400mm×2mm的铝合金板上对36个测试样本进行了多次声发射区域定位识别,在180次模拟实验中实现了176次声发射区域准确定位,正确率达到97.78%,声发射区域识别精度为30mm×30mm。该研究结果为机械结构的声发射区域定位检测提供了有效方法。     

模拟磨削烧伤声发射信号的实验研究

人们一直试图运用声发射技术来在线识别磨削烧伤,但磨削烧伤的声发射信号相对较弱,容易被磨削中其它声发射信号所掩盖。为了在发现磨削烧伤声发射信号,对镍基合金和陶瓷材料热扩散的声发射信号特征进行了研究,该热扩散由激光照射引起,来模拟磨削热效应。运用短时傅里叶变换技术,在没有其它干扰因素的条件下,模拟磨削烧伤温度的声发射信号的频率特征被成功的提取出来。发现材料温度改变越大则声发射信号越强!     

特征声发射信号的时频能量分析

由于声发射信号多频率多模式的特点，不同频率的声发射信号表现声发射源特性的能力有所不同，这在应用中给声发射信号的处理带来了很大的困难，文章将信号引入到时频域，利用时频联合分布的能量特性，在时频域中计算信号的能量，以能量为依据选取声发射信号中的特征声发射信号，得到了满意结果。     

基于LabVIEW的声发射采集分析系统研发北大核心CSCD

针对声发射技术应用于结构健康监测时面临的硬件系统及传感器价格昂贵、分析软件自行扩展困难、无法实现大规模数据采集与分析的问题,基于LabVIEW平台开发了声发射采集分析系统,实现了声发射信号的采集、存储与分析等功能。在一块铝板表面安装压电陶瓷传感器并进行了断铅试验,通过采集信号并计算得出了声发射特征参数,验证了采集系统的可行性。最后在铝板上进行了声发射源的定位实验研究,结果表明测定的声发射源位置与实际位置误差范围在5%之内,证明了开发的声发射分析系统的准确性。     

基于声发射的Q235钢点蚀过程监测技术研究

以声发射技术为基础,针对油气储运常用材料Q235的点蚀过程,利用试件在模拟溶液中点蚀过程产生的声发射信号为样本,采用参量分析与波形分析相结合,重点研究Q235钢点蚀过程中产生的声发射信号的变化特征,得到了金属点蚀不同阶段的声发射信号特性,并通过声发射信号事件的分布规律,得到了Q235钢早期腐蚀与声发射信号演变的一致性结果。试验证明了声发射技术为基础的Q235钢点蚀过程监测具有良好效果。     

双声道声发射仪确定球罐上AE源位置

用声发射技术进行压力容器的完整性评价,国内外已有许多应用的实例。但用于现场评价确定压力容器上AE源位置的声发射仪几乎都是多通道声发射仪(一般用32通道)。由于多通道声发射仪造价昂贵、结构复杂,不易操作,体积庞大,搬运困难,大大限制了声发射技术在压力容器上的广泛应用。     

摩擦过程中相对运动速度对声发射能量信号的影响

利用声发射技术研究摩擦需要了解摩擦过程中各个因素对于声发射信号的影响,为此研究了摩擦过程中相对运动速度与声发射能量信号的关系,研究结果表明:在正压力和摩擦条件基本不变的条件下.声发射能量信号随相对运动速度的增加而增加,声发射能量与摩擦面的磨损量之间存在一定关系,说明利用声发射技术可以分辨出相对运动速度对摩擦产生的影响,并且可以应用声发射能量这一参数检测、量化这种影响.     

岩体损伤破坏过程三维定位声发射试验分析

岩石类材料的破坏是一种能量累积损伤过程,在力学上是宏观缺陷产生与扩展的累积过程。对完整岩石先进行了单轴压缩试验,在压缩试验的同时,使用声发射试验仪器记录下岩样的声发射参数。试验测试了不同岩性试样的损伤破坏过程,试验结果表明,岩石的应力和声发射变化率之间的关系具有三个阶段:不明显变化阶段、明显变化阶段、破坏前阶段。与此相对应,岩石声发射事件数和加载时间也具有三个阶段:声发射事件缓慢增长阶段、声发射事件稳定增长阶段、声发射事件高速增长阶段。在不同尺寸岩石的声发射试验中,发现不同尺寸对岩样的破坏形态影响不明显。尺寸较小的岩样进入声发射事件明显变化阶段的时间比尺寸较大的岩样早。     

金刚石磨粒划擦无氧铜的声发射信号研究

为研究无氧铜的切削机理,通过单颗金刚石磨粒划擦无氧铜的声发射试验,采集了划擦过程中的声发射信号,得到了不同划擦速度、切深和进给速度下的声发射信号特征,分析了不同划擦参数对声发射信号特征参数、频谱和功率谱等的影响。研究结果表明:切深对金刚石磨粒划擦无氧铜的声发射信号影响最为显著,划擦速度和进给速度对声发射信号的影响不明显;声发射主频主要集中在0 kH~170 kHz,切深的增加使声发射信号功率谱主频由高频向低频呈现转化趋势。     

基于声发射监测的压力容器钢裂纹损伤评价系统

基于Python语言设计并开发了一种声发射特征提取与损伤评价系统,实现了声发射特征的高效处理与损伤状态的准确评估。通过开展316LN不锈钢的疲劳裂纹扩展的声发射监测试验,对疲劳过程中的声发射信号进行处理和分析,结果表明,多维度声发射参量的经历分析和聚类分析能够有效反映裂纹扩展过程的声发射活动情况。该评价系统能够为工程结构的声发射监测与损伤评价提供参考。