列车转向架侧架声发射检测的有限元仿真与试验

侧架作为列车转向架的关键部件,其结构疲劳性能和裂纹状态直接决定着机车车 辆的运行安全。首先从侧架检修时易出现疲劳裂纹的典型位置入手,提出采用声发射技术的必 要性;其次集合UG、HyperMesh、ANSYS/LS-DYNA 3 种有限元软件的三维建模方法,对声发 射信号在侧架中的传播特性进行仿真和可视化;最后依据仿真分析结果提出试验方案,并搭建 侧架结构的声发射断铅试验系统。检验了声发射技术在铁路大型复杂构件上应用的可行性。     

基于振动和声发射技术的滚动轴承故障分析

对声发射和振动两种方法在滚动轴承裂纹故障诊断中的应用进行了研究,并比较了这两种方法在早期故障诊断中的优越性。采用电火花技术在滚动轴承内圈加工宽度为0.5 mm和0.8 mm的两种裂纹,模拟在实际情况下的滚动轴承内圈裂纹故障。在低速(10 r/min)和高速(1 000 r/min)两种情况下,通过试验分别测得滚动轴承两种裂纹故障状态下的声发射信号和振动信号。分析比较了不同转速、不同裂纹故障状态下的轴承振动和声发射信号的时频特征。对信号数据进行波形和包络谱分析。试验结果表明:声发射信号与调制信号无关。对声发射信号进行包络分析,可以有效分析信号的故障特征频率。在故障微弱情况下,声发射信号比振动信号更具敏感性;当故障强度较大时,采用振动方法诊断更为准确,即声发射技术更有利于故障的早期检测。声发射技术可作为振动分析技术的补充,用于故障检测。     

全抛釉砖单轴加载破坏声发射试验研究

为寻找更有效的全抛釉砖质量检测依据,对全抛釉砖提出更好的设计和使用方案,因此开展全抛釉砖单轴加载破坏全过程声发射试验。通过SAEU2S型数字声发射采集系统直接采集破坏全过程声发射信号波形,通过对不同状态下不同质量的全抛釉砖的振铃计数和能量分析处理,发现声发射信号产生的快慢、强弱及其变化过程与全抛釉砖的试验状态和质量有密切关系,并从声发射信号裂纹扩展角度阐释全抛釉砖破坏基理。     

疲劳裂纹的声发射信号检测技术

疲劳裂纹的萌生和扩展是机械零件在变载荷作用下的主要失效形式。使用近几年来得到迅速发展的模态声发射技术获取疲劳裂纹的声发射波形，使接收到的声发射信号与声发射源的物理状态相关。在波形分析中采用参数分析法提取波形特征，建立声发射参数和裂纹扩展速度之间的关系。由于综合采用了多种技术进行信号分析，由信号特征得到的结果将更为准确。     

基于重标极差分析的受载砂岩声发射特征研究

为了研究砂岩破坏过程中时间序列各个阶段声发射信号的响应规律,开展了砂岩单轴压缩试验。基于重标极差时间序列分析,得出了砂岩破坏过程中声发射计数时间序列的Hurst指数和分形维数。试验及分析结果表明,声发射信号与砂岩内部裂纹演化有很好的对应性;砂岩破坏的声发射信号时间序列遵循重标极差统计规律及分形规律,在时间序列的各个子区间内,Hurst指数值均大于1/2,呈现持久性,即随着时间的增加,产生的声发射信号呈现增长趋势;分形维数具有下降-上升-下降的特点,并在砂岩破坏时达到最低,这种变化趋势与砂岩内部微裂纹的发展情况一致。     

自然和饱水煤样巴西劈裂过程声发射幅频特征试验

为研究水对煤样拉伸破裂过程中力学及声发射特性的影响,对自然和饱水煤样进行巴西劈裂试验,利用频谱分析法对声发射波形信息进行研究。试验结果表明:拉伸破裂过程中,饱水煤样主频集中范围小于自然煤样;破坏阶段饱水煤样释放的能量比自然煤样少,其最大主频幅值低于自然煤样;自然煤样声发射信号以低频低幅值、中频低幅值和高频低幅值信号为主,煤样破裂时低频和高频信号有向中频带转移的趋势,饱水煤样声发射信号以低频低幅值信号为主,煤样破裂时低频高幅值和中频低幅值信号增加;低频高幅值信号对应煤样破裂过程中大尺度裂纹产生;饱水煤样破裂时低频高幅值信号数量多于自然煤样,反映了饱水煤样破裂时产生的大尺度裂纹更多。     

基于声发射信号的风机叶片裂纹定位分析

为能够及时有效地监测并识别风机叶片裂纹的位置以及强度,讨论了风机叶片上声发射传感器测点优化布局方案,以及基于无线传感网络的信号采集实现,探讨了声发射信号分析和特征提取方法。在分析现有裂纹定位方法特点的基础上,提出了一种针对声发射信号进行小波分析判别风机叶片裂纹位置及其强度的方法。通过实验数据验证了该方法不仅能够实现裂纹位置及其强度的定位,而且与传统方法相比该方法提高了精确性。     

微型客车车身疲劳破坏CAE仿真

为解决微型客车在山区使用过程中后立柱和后门槛板等部件出现疲劳裂纹的问题,采用ANSYS和LS—DYNA对整车在实际使用条件下的应力分布及随时间的变化进行仿真．对关键部件进行疲劳寿命计算和分析,从中找到部件产生疲劳裂纹的主要原因;提出多种改进方法,并基于CAE仿真分析筛选出改动小、成本低、效果好的方案;根据改进部件的疲劳寿命预测和评价确定最终改进方案．     

基于morlet小波与模态分析的突发型声发射源定位研究

在建立基于声发射技术的裂纹产生与拓展检测系统的基础上.以薄钢板为实验对象,研究了Lamb波在薄板中传播的频散及多模态特性,并结合morlet小波时频联合分析方法,提出了一种针对声发射信号在薄板中传播时产生的不同模态进行识别的方法.通过提取不同模态波到达同一传感器的时间差并依据不同模态波对应的波速实现对出现裂纹的位置进行定位.经过实验研究表明,运用该方法不仅能准确地识别A0、S0模态波并实现对声发射源进行精确定位.     

单晶硅研磨过程的声发射在线监测研究

本文在BIN62型超精密研抛机的基础上设计了研磨过程的声发射在线监测装置,试验研究了不同研磨工况对声发射信号RMS值和材料去除率的影响规律,采用回归分析方法建立了材料去除率与声发射信号RMS值的线性数学模型,并通过声发射波形的频谱分析和表面形貌的观测研究了单晶硅研磨过程中的声发射源机制。结果表明：在保持其他研磨工况不变的条件下,声发射信号RMS值随着研磨压力或研磨速度的增加而增加;根据RMS值可实现材料去除率的在线监测,在给定研磨工况范围内材料去除率预测模型的预测误差小于4.2%;声发射波形的频谱分析技术可用于声发射源机制的识别,单晶硅研磨过程中声发射信号主要的频率成分出现在50 kHz~260 kHz频段内,声发射信号主要来源于材料的脆性解理、磨粒磨损和轻微粘结磨损。     

智能声发射仪的研究

针对现有的声发射仪仅具有声发射数据采集功能,而无数据分析处理功能的问题,提出了一种智能声发射仪的设计方案。该声发射仪在数字式声发射仪的基础上,通过建立已知缺陷模式库,采用模糊识别模式对活动缺陷进行类型判定并作出等级评估。下一步工作重点是建立一个比较完善的标准声发射源数据库,为仪器的智能化实现打下基础。     

AE behaviors evaluation with bp neural network

This paper reports our experiment on training a three layer forwards neural network with backpropagation algorithm (BP) to memorise acoustic emission (AE) behaviors of magnesium alloy during fatigue test process and perform the mapping from AE behaviors to fatigue crack propagation. This study reveals the potential possibility of using artificial neural networks for automated AE testing. Simulation results are very encouraging and conclusively in favor of this attempt.     

基于声发射技术的绝缘子在线监测对比

为了深入了解声发射技术在绝缘子在线监测方面的应用,在充分了解声发射检测技术原理的基础上采用声发射技术对陶瓷绝缘子和复合绝缘子的污秽放电进行了对比研究。实验结果表明：两种绝缘子虽然实验电压存在高低差异,但在不同污秽度和实验电压下的污秽放电发出的声信号具有基本相同的特性,进一步证明了声发射技术在绝缘子污秽放电中是可行的。另外,在污秽实验中提取实际的声发射信号的特征量,采用模糊推理方法对实际数据进行处理,结果表明模糊推理可以正确判断污秽放电的强弱以及它对绝缘子的威胁程度。     

基于虚拟仪器的多通道声发射检测系统设计与开发

针对目前商用声发射检测系统的不足,基于虚拟仪器技术设计并开发了一套多通道声发射检测系统。该系统采用通用高速同步数据采集卡实现对四通道声发射信号的采集,单通道采集频率可调且可达125MHz,采样长度可调。以LabVIEW为平台开发配套的软件,实现对数据采集过程的控制、采集数据的预处理、波形显示和数据保存等功能。利用该系统开展了一维直线和二维平面断铅实验,通过对实验数据进行处理实现了对断铅位置的定位,并从多角度分析了定位误差的来源,依据行业标准对系统的性能实施了定性与定量评价。断铅实验结果表明声发射源定位误差低于传感器阵列中最大传感器间距的5%,验证了所开发系统的可用性,其硬件条件、软件功能以及定位精确度满足行业标准。所提出的声发射检测系统设计方案、实验方法以及数据处理方法将为工业现场声发射检测系统的研发提供有益的借鉴。     

基于Lab VIEW的多通道木材声发射信号采集系统

为采集木材在长时间载荷作用下的声发射信号,设计了一种多通道的高速数据采集系统.首先,利用NI USB-6336高速采集卡和声发射传感器等硬件搭建4通道声发射信号硬件采集平台;其次,基于Lab VIEW设计人机界面及软件控制系统;最后,通过木材三点弯曲试验来验证该采集系统的效用.试验结果表明,该4通道的信号采集系统能有效地采集与自动存储木材在损伤过程中的声发射信号.作为一种木材声发射信号采集平台,该系统能够为木材声发射信号的采集与分析提供基本保障.     

A multi-iteration pseudo-linear regression method and an adaptive disturbance model for MPC

This paper proposes an MPC method that uses an adaptive disturbance model to improve the accuracy of prediction. In unmeasured disturbance model identification, a novel multi-iteration pseudo-linear regression (MIPLR) method is used which is more accurate and has faster convergence than traditional recursive identification methods. The adaptive disturbance model is used in an MPC scheme for improved performance in disturbance rejection. The method is demonstrated by the simulation of a distillation column and also tested on the real process. The test results show that the proposed MPC scheme can not only increase control performance, but also increase robustness.     

反相对冲内燃机排气消声器消声单元消声机理的研究

针对传统内燃机排气消声器低频消声性能差的问题,提出一种反相对冲的新型消声原理,即利用声波反相抵消来降低排气噪声中起主导地位的低频成份,利用气流对冲流速降低,从而减小气流再生噪声的原理来降低其他频带下的噪声,并建立反相对冲消声单元的物理模型,利用声辐射理论,揭示其消声机理。以CG25型单缸柴油机为样机试制新型原理消声器并做详细的频谱分析。     

反相对冲内燃机排气消声器消声单元消声机理的研究

针对传统内燃机排气消声器低频消声性能差的问题．提出一种反相对冲的新型消声原理．即利用声波反相抵消来降低排气噪声中起主导地位的低频成份,利用气流对冲流速降低,从而减小气流再生噪声的原理来降低其他频带下的噪声．并建立反相对冲消声单元的物理模型,利用声辐射理论,揭示其消声机理。以CG25型单缸柴油机为样机试制新型原理消声器并做详细的频谱分析。