软岩声发射序列分形特征研究

为研究软岩声发射序列的分形特征,在MTS815程控伺服刚性试验机上,对膏质泥岩、粉砂岩、页岩进行单轴压缩下的声发射试验。结果表明:声发射序列分形是有限度的,超过一定限度不再分形;随相空间维数m的增加,双对数图整体下移且无标度区变窄,同时关联维数D呈现出增加-稳定-发散的发展过程;3类岩石均在应力水平40%~50%时,关联维数D值最大,随后声发射活动在主破裂附近产生丛集现象,关联维数降低至较低水平;声发射分形维数的演化表现为"波动-上升-有起伏的整体下降"链式模式,同时得出损伤破裂的分形识别模式为"峰值-第2波峰"模式或称"反对号(■)"模式。据此为岩体稳定性监测提供一种新的识别方法。     

基于VMD-PNN的砂轮钝化声发射检测

在磨削加工过程中,加工刀具即砂轮会发生钝化现象,砂轮表面磨损影响加工精度和工件质量,需要及时检测并修整.磨粒的塑性变形、破碎、断裂等会产生声发射信号,能够作为精确识别砂轮钝化状态的依据,且不易被噪声干扰,因此提出一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和概率神经网络(...     

螺旋桨鸣音的混沌动力特性研究

利用混沌动力学方法研究螺旋桨鸣音系统时间序列,估计时间序列的相空间重构最佳参数,并首次提出其具有混沌动力特性,还进一步分析了系统拓扑维数的边界和生成系统所必须地独立变量的个数,计算分析了重构相空间中吸引子轨迹随时间演化的发散情况。分析计算结果表明：螺旋桨鸣音系统时间序列可以选取最佳延迟时间 、最小嵌入维数 进行相空间重构,其混沌吸引子的关联维数为5.1579、最大Lyapunov指数为0.0771,此研究结果可以为螺旋桨鸣音现象的进一步研究提供理论基础。     

单轴压缩下砂岩声发射及分形特征研究

为研究砂岩在单轴压缩下声发射及分形特征,在MTS815程控伺服刚性试验机上,对早古生代志留系下统小河坝组(S1x)砂岩进行单轴压缩下的声发射试验,结合声发射特征参数、应力应变关系以及分形特性,对岩石整个失稳破坏过程进行分析。结果表明:小河坝组砂岩声发射及分形特征、力学特性在岩石损伤破裂过程中具有一致性,以应力比0.6~0.8之间振铃计数率的变化趋势段作为岩体失稳与破坏的识别方法;相空间维数的选取对关联维数有一定影响,随相空间维数m的增加,关联维数D呈现出增加-稳定-发散的发展过程;声发射序列在应力比为0.3~0.5时,关联维数D值最大;声发射序列关联维数曲线表现为"波动-上升-下降-波动"的演化模式,在较高应力比0.7~0.8时,关联维数D在介于0.9~1.4之间小幅波动。据此,可为工程中岩体失稳与破坏的监测预报提供一定的理论基础与数据支撑。     

机械故障诊断中的声发射信号处理方法研究

由于声发射换能器的输出信号经过硬件滤波后还含有大量的噪声信号,而且其频谱可能和噪声信号的频谱重叠,因此提取能反映实际物理状态的信号是声发射检测工程应用的关键技术之一.设计了自适应噪声对消器,以消除环境噪声的干扰,再通过数字带通滤波以进一步抑制不需要的信号.在声发射信号的处理中使用了时频分析工具-小波包,将信号在不同尺度上分解,以便确定信号在奇异点处的时频特征信息.     

基于DSP的声发射信号采集及分析系统的研究

本文主要阐述了利用DSP(数字信号处理器)技术的声发射检测系统的硬件构成和部分软件设计,并用所研究系统对在1.7MPa大气压力下的液化石油气储罐的声发射现象进行检测,检测得到声发射参数、声发射信号时域幅值图和声发射源大致定位.结果令人满意,说明利用DSP技术可以对声发射信号进行高频采样,并结合计算机做数字信号处理获得声发射信号的相关情况,从而判断物体内部的微小裂纹的产生和发展.这对于发展声发射无损检测技术有重要的意义.     

基于代数网络和混沌参数的碰摩声发射源定位方法研究

针对时差定位法受不同模式波速度差异及波形传播畸变等因素影响的问题,将神经网络技术应用到声发射源定位中.为了克服传统BP算法训练时间长和精度不够高的缺点,提出代数神经网络概念,在网络训练阶段引入代数算法.将复杂的非线性优化问题转化为简单的代数方程组求解问题,直接获得最优点,大大缩短了网络的学习时间.同时作为定位特征研究分析了转子碰摩声发射信号的非线性动力学特性,提出了关联维数、最大Lyapunov指数和Kolmogoroy熵等声发射源的非线性动力学新特征,并将其作为神经网络的输入定位特征.实验结果表明,利用这些声发射源的非线性动力学特征和神经网络结合能较好地解决了碰摩声发射源定位问题,为转子碰摩故障诊断提供依据,具有良好的应用前景和进一步研究的价值.     

利用声发射信号与速率过程理论对混凝土损伤进行定量评估

混凝土性能退化过程伴随着混凝土材料中的孔隙、微裂缝和裂缝的发展,而声发射是材料不均匀变形或裂缝开裂及扩展过程的伴生现象。在损伤力学和声发射速率过程理论的基础上建立了在单轴受压状态下混凝土材料的声发射特征参数与损伤演化间关系的方程,从而实现运用测量得到的声发射特征参数最终量化评估混凝土的损伤大小。对某实际桥梁混凝土芯样进行了单轴压力下的声发射试验,得出了混凝土的实际损伤量;通过对声发射Kaiser效应和Felicity效应的分析,评价了混凝土芯样的受力历史;试验结果证明了声发射技术在混凝土损伤评估应用中的有效性和准确性。     

基于混沌理论的心音信号非线性动力学分析

摘要：为了从非线性动力学的角度对心音进行分析,提出了一种基于混沌理论的心音信号的分析方法。首先,计算心音信号的关联维数及最大Lyapunov指数,获取了心音信号递归图和递归定量分析参数;然后,通过13例健康人和13例二尖瓣狭窄病人的心音对其进行分析验证。结果表明：正常及二尖瓣狭窄心音信号的混沌特征具有显著性差异,该方法为实现二尖瓣狭窄的早期辅助诊断提供了依据。     

基于改进VMD的岩石破裂声发射信号滤波算法

在岩体损伤演化的过程中会释放出带有大量信息的声发射(Acoustic Emission,AE)信号,针对AE信号的非平稳性和非线性等特点以及在采用变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)算法对岩石AE信号去噪时分解参数K和惩罚因子α难以确定的问题,将VMD算法应用于岩石破裂AE信号滤波中,对岩体AE信号进行预处理,利用Tent混沌优化的麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)对VMD算法的参数K和α进行优化搜索,其适应度函数为包络熵最小值。之后根据搜索结果来确定VMD的分解参数K和惩罚因子α,并利用优化后的VMD对岩石破裂AE信号进行滤波。经仿真和实验分析可知,Tent-SSA的优化速度和优化精度较为优越,Tent-SSA-VMD的滤波效果优于常规滤波算法。     

Measuring Transformations of Acoustic Emission Signals

Methods are presented for the selection and measuring transformation of acoustic emission signals from materials and structures. The probabilistic characteristics of the signal are considered and algorithms are given for estimating the amplitude distribution parameters and the damping parameters of acoustic emission signal, and the errors of the estimates are also given.     

基于小波变换的金刚石单晶生长声发射信号的降噪分析

依据小波变换的基本原理和方法,采用阈值降噪法对高温高压条件下金刚石单晶生长过程的声发射信号进行了小波降噪处理。结果表明:采用小波阈值降噪法能较好地消除金刚石单晶生长过程中声发射信号中的噪声,而且还保证了本身的声发射特性没有被破坏,从而可以更加准确地分析金刚石单晶的生长过程。     

涂层接触疲劳损伤过程中的声发射小波分析

采集铁基合金涂层在不同接触疲劳损伤阶段的声发射信号,并采用dB10基本小波对其进行5层小波分解和重构,分析了疲劳损伤声发射信号的波形和频率特征.结果表明:裂纹萌生阶段的原始声发射信号以连续型为主,裂纹的稳定扩展阶段以混合型为主,裂纹的失稳扩展阶段以突发型为主;通过小波变换实现了将疲劳损伤声发射信号与干扰波分离,获得了高信噪比的疲劳损伤特征信息;在不同的疲劳损伤阶段,声发射信号的频率分布各不相同.随着疲劳损伤的加剧,各层的波形幅值呈增大的趋势,并且疲劳损伤频率分布范围也更加的广泛.     

高强钢丝断裂声发射试验研究

通过对单根高强钢丝和拉索的张拉破坏试验,获得了单根钢丝中裂纹扩展、钢丝破断及索中断丝点附近和远离声源处的声发射全波形。比较不同声源的波形、频谱及时频特征,结果可以看到,钢丝破断的全波形能量及持续时间都要远高于裂纹扩展信号,但其幅值与裂纹扩展的最大幅值相当;钢丝破断声源频谱峰值突出,基本都在43KHz,在全波形持续时间范围内,绝大部分能量都分布在一条43KHz的等频率时间带上;裂纹扩展波形包含几个频带,最大峰值出现在50-60KHz,高频部分出现在波形初至段,随时间增长,高频部分快速消失;断丝声源在索中传播一段距离后,能量会出现衰减,低频部分所包含的能量相对增多。     

基于小波包分析的声发射信号界面的衰减研究

在声发射的应用场所中,采集的声发射信号很多都经过界面传输.主要研究构成不连续界面的两个构件尺寸对信号传输的影响,利用小波包技术分析信号在不同频率范围内的衰减特性.研究表明,不连续界面对信号存在衰减,构成界面的构件相对尺寸的大小对衰减影响较大,构件尺寸相差较大时,由于波在小构件上的多次反射作用,使得采集信号能量反向增强,信号畸变程度增大.建议在经过界面采集信号时,尽量选择在构件相对尺寸相当且结构较简单的部位进行.     

DP780高强钢胶接点焊过程声发射信号特征及接头强度预测

针对1.2 mm厚的DP780高强钢板进行胶接点焊正交实验,采集胶焊过程的声发射信号,辨析其信号特征,建立接头强度与声发射信号特征参数之间的关系.结果表明:胶焊过程的电极加载、熔核形核和电极卸载三个物理阶段产生三段声发射信号;相比电阻点焊过程,由于胶焊过程存在胶层的烧灼与气化,其熔核形核阶段前段产生的声发射信号的振铃计数和幅值大于电阻点焊,并且飞溅出现时,声发射信号幅值增大;对于未发生飞溅的胶焊过程,焊接接头的失效载荷与熔核形核阶段声发射信号特征参数的振铃计数和正峰值具有较好的线性正相关性,据此可为胶接点焊过程焊接质量的在线检测与控制提供依据.     

压缩载荷下陶瓷材料声发射特性的实验研究

对陶瓷材料在两种压缩加载下破坏过程中的声发射特性进行实验研究.三点弯曲和巴西劈裂实验中,采用多通道声发射系统监测了陶瓷试件的破坏过程.对声发射信号进行分析,结果表明,声发射能量数、事件数、振铃数等参数都反映了材料内部损伤演化扩展直至试件宏观断裂的过程.利用声发射参数可以定位陶瓷试件的破坏位置;试件断面的宏细观分析表明,陶瓷的脆性破坏机制主要是颗粒附近的微裂纹开裂.     

金刚石刀具研磨声发射信号的非高斯性特征分析

为确保金刚石刀具的制备效率和质量,采用声发射信号作为监测手段对金刚石刀具的精密研磨辅助进行过程调控.然而,该声发射信号的有效特征不能通过传统的信号处理方法辨识,实际研磨中仅能通过人工监听和操作经验定性判断.因此,本文从砂轮磨粒与刀具研磨面的微观接触特点出发,采用泊松过程模型对金刚石刀具研磨中声发射信号的激励机制进行了分析,阐明该信号具有非高斯性特征,采用线性系统理论阐明这一特征可被不失真地传输和接收,同时也给出了该信号高斯化近似的约束条件.最后通过工艺实验验证了该声发射信号的非高斯性特征在金刚石刀具研磨过程中的存在性,也证实了这一特征不受研磨速度和研磨压力等工艺参数的影响,而是与刀具研磨面的耐磨方向存在固有关联关系,从而为声发射信号监测在金刚石刀具研磨自动化系统中的合理应用奠定了方法基础.     

纤维增强铝基复合材料变形损伤过程声发射研究

采用声发射（ＡＥ）技术，通过测定ＡＥ事件数、幅度和持续时间等发射特征参数以及恒载 Ｆｅｌｉｅｉｔｙ效应，对ＳｉＣ／Ａｌ和Ｃ／Ａｌ两类束丝纤维增强铝昨合在拉伸变形过程中的损失失效特征进行了分析探讨。实验结果表明，纤维种类、界面状况对复合材料损伤过程有着显著的影响，声发射技术是表征这类复合材料损伤特征很有潜力的方法。     

Grinding of Toroidal and Cylindrical Surfaces on SiC Using Diamond Grinding Wheels

This paper presents the methods and experimental results for grinding toroidal and cylindrical surfaces made of silicon carbide using diamond grinding wheels and an inexpensive CNC machining center. The mirrors were successfully obtained by automatic grinding operations with good shape accuracy, mirror surface finish, and low roughness heights. The time consumed in the process is very short. Industrial manufacture of lenses usually involves three operations — grinding without dressing, lapping, and polishing. In the laboratory studies, however, mirrors and lenses have been manufactured only with grinding process, because of 100% ductile-mode material removal in grinding with dressing. These processes were individually evaluated for surface roughness and surface integrity using surface roughness testers and a scanning electron microscope.