基于小波的金属材料裂纹声发射信号特征

为对车载CNG气瓶因裂纹引起的安全事故进行控制,研究了气瓶裂纹声发射信号的特征。分析了气瓶失效的机理,提出在实验室条件下拉伸金属试件的方法,并对之进行模拟与声发射信号采集。通过对信号的分析显示出其时域与频域分析在特征分析时所具有的局限性,从而引出小波分析的信号分析方法,结果得出不同类型的声发射信号在相同频率段内所占的能量比例系数不同的结论。因此利用信号能量比例作为该信号的特征值,并在此基础上进行神经网络识别,取得了理想的结果,表明基于小波的金属材料信号特征能够对信号进行较好地表征。     

基于声发射多特征融合的搅拌摩擦焊缺陷监测

搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)是一个多物理场耦合过程,焊接过程中声发射信号与焊接缺陷具有关联性. 基于声发射检测与多特征融合研究FSW缺陷监测方法,实时检测固态介质中的声发射信号,利用短时傅里叶变换、小波变换、梅尔频谱对声发射信号进行分析,确定焊接缺陷与声发射信号之间的相关性,最后通过concat融合方法构建多特征向量. 结果表明,FSW在预制缺陷处具有不同的声发射信号特征. 短时傅里叶、小波变换的主要频段集中在20 kHz,出现缺陷时功率分别达到?40,0.8 dB以上,梅尔频谱的主要频段集中在3.5 kHz出现缺陷时功率达到?40 dB以上. 应用多层神经网络分别建立基于单特征、多特征向量的焊接缺陷识别模型,多特征向量的焊接缺陷识别模型在数据集中的平均识别率达到97%,比基于单一特征缺陷识别模型提高18%. 研究的多特征缺陷识别模型能更准确地对焊接状态进行识别与监测.     

基于数字图像和声发射技术的4130X钢拉伸断裂损伤状态监测

4130X钢是压缩天然气高压气瓶组的主要材料,为得到其受载作用下的损伤演化规律,采用数字图像相关技术(DIC)与声发射技术相结合,开展了 4130X钢拉伸断裂损伤状态监测试验.采用拉伸试件表面应变标准差(SD)表征其损伤演化规律,并与损伤过程声发射信号特征参数经历分析相结合,得到了 4130X钢在弹性微损伤、塑性损伤、...     

Q345R疲劳损伤过程声发射信号特征分析

制冷系统压力容器应用非常广泛，对于该类在役压力容器还没有可靠的实时动态监测方法。提出采用声发射检测技术对制冷系统压力容器进行实时监测，通过对容器制造材料Q345R钢的疲劳载荷试验，采集材料损伤全过程的声发射信号进行特征参数分析、波形和频谱分析，发现材料从裂纹萌生到断裂失效过程的转折点，并对不同损伤阶段声发射信号波形和频谱的特性进行对比研究，找出各个阶段声发射信号的特征，为实现Q345R声发射动态监测和评价提供可靠依据。     

4种C/E复合材料NOL环试样拉伸试验过程的声发射特性

通过对4种C/E(碳纤维环氧树脂)复合材料NOL(美国海军军械实验室)环试样拉伸断裂过程的声发射特性研究发现,材料强度、模量以及缠绕工艺均会对材料损伤过程的声发射计数、信号幅度、持续时间等特征值产生显著影响。在材料的声发射特性试验中,准确得到材料损伤的特点和变化趋势是优化复合材料制造工艺、指导结构强度设计与检测的重要途径。     

飞机复合材料拉伸过程损伤的声发射特性分析

利用声发射技术开展对拉伸载荷下飞机复合材料T型结构件的损伤发生过程研究,对复合材料试件拉伸载荷下损伤产生过程的机理进行了初步探讨。采用参数分析方法对拉伸试验采集到的声发射信号进行分析,得到该T型结构件拉伸过程中基体开裂、分层、纤维断裂至完全丧失承载能力时的声发射信号特征及其对应的载荷。结果表明,声发射技术能够准确预测复合材料T型结构件拉伸载荷下的损伤发生过程,可为该类结构件的检测提供参考。     

管道声发射泄漏检测技术研究进展

声发射检测的目的是获得声发射源的有关信息(如声发射源的特征和位置等)。管道泄漏声发射信号既携带结构的某些特征信息(泄漏孔大小和位置等)，同时又有很大的随机性和不确定性，属于一种非平稳随机信号。在分析管道泄漏声发射信号特点基础上，着重对管道声发射泄漏检测技术及信号处理方法的最新研究进展进行了回顾。模态声发射能够解决常规声发射技术发展中的问题，是一种潜在的能够实现管道泄漏定量检测的方法。     

T700型碳纤维复合材料拉伸损伤的声学评价方法

利用非线性超声和声发射检测技术对T700型碳纤维复合材料加卸载试验过程中的损伤变化过程进行了研究。重点分析了试件不同载荷阶段的超声非线性系数的演化规律,并结合声发射特征参量分析了Felicity比,将Felicity比和非线性系数变化曲线与不同加载阶段的对应关系相互验证。试验结果表明,超声非线性系数对T700型碳纤维复合材料损伤有较高的敏感性,通过其时域经历能反映出损伤的动态变化规律,且与声发射Felicity比有较好的一致性,因此可以将超声非线性系数作为评价静拉伸试验过程中损伤严重性的新方法。     

长管拖车气瓶声发射检测技术

为发现长管拖车气瓶实际使用中存在的裂纹、腐蚀等危险缺陷,保障长管拖车的安全运行,根据长管拖车气瓶结构、尺寸和材料特点,制定了相应的声发射检测方案。加工了裂纹和腐蚀减薄等人工缺陷,对长管拖车气瓶进行了整体声发射检测试验。模拟了裂纹、线腐蚀、点腐蚀和面腐蚀等四种不同缺陷的监测过程和定位结果,并对这些声发射源的定位、分布和关联特性分别进行了分析。     

钢丝绳声发射信号传播特性分析

针对钢丝绳断丝缺陷的在役动态监测需要,提出采用COMSOL软件对钢丝绳的声发射检测信号传播特性进行研究。首先建立钢丝绳结构模型,然后模拟不同频率、不同位置的断丝声发射信号在结构中的传播过程,获得不同位置的信号位移场及能量变化,最后根据导波理论,采用模态特征曲线结合小波变换分析不同类型声发射源的特征频率与模态成分。结果表明:声发射信号传播过程中,对于不同频率和激发方向的声发射源,其主要模态成分和特征频率的差异较大,可根据不同位置的时频分析结果,结合理论频散曲线判别声发射源信号的主要模态特征,并确定结构中声发射源的不同振动方向与中心频率。该研究结果可为钢丝绳损伤声发射检测提供理论参考依据。     

拉伸载荷下陶瓷基高温复合材料损伤状态特征分析

基于声发射(AE)信号和计算机断层扫描(CT)成像技术,开展了高温复合材料的内部损伤状态分析。通过声发射技术获得复合材料损伤时的宏观应力波信号,分析得到声发射信号的频率等波形特征参数;通过计算机断层扫描得到复合材料结构内部微细观三维损伤图像,判断存在的损伤类型。结果表明,不同工艺陶瓷基高温复合材料在拉伸载荷下,内部会产生不同类型的损伤,纤维束与基体之间的脱黏开裂所对应的声发射信号特征频率为44 kHz,基体失效的特征频率为150 kHz,纤维束断裂损伤的特征频率为250 kHz。     

蜂窝夹层复合材料的压缩损伤声发射特征

应用声发射技术对蜂窝夹层复合材料压缩损伤过程进行了试验研究。分析载荷与声发射信号关联图,依据其损伤过程和声发射特征,发现随着加载条件下载荷的增加,复合材料的损伤逐步增大。在加载初始阶段,仅有少量声发射信号,各种表征信号量小幅度增加;在加载中期,声发射信号增多,各种表征信号量不断增大;在加载后期,声发射信号有明显突增,各种表征信号量急剧增加。复合材料压缩损伤破坏与声发射的幅值、能量、撞击、上升时间、持续时间和计数等参量特征相关。根据各阶段特征参量滤波后所得信号分布与实际断裂位置相吻合。     

防喷器材料在拉伸过程中的声发射信号特性

用声发射技术研究防喷器材料ZG25CrNiMo裂纹试件的拉伸损伤与断裂行为。声发射仪器记录了ZG25CrNiMo裂纹试件在拉伸破坏过程中的声发射信号,运用声发射参数分析方法和波形分析方法对zG25crNiMo裂纹缺陷试件的声发射数据进行分析,得出材料在拉伸过程中的损伤类型以及各阶段所呈现的特性。试验结果表明,拉伸过程中破坏机制对声发射信号的特征具有显著影响,不同损伤阶段的信号频谱特征存在差异。     

高强螺栓应力锈蚀的声发射特征

高强螺栓是钢结构的重要连接构件,其在高应力服役过程中易因锈蚀而出现断裂。为了研究其在应力锈蚀下的损伤演化规律,利用声发射技术对其损伤过程进行了实时监测。结合改进的K均值算法和动态门槛,对声发射损伤信号进行聚类,并进一步对聚类的声发射信号进行锈蚀损伤阶段划分。试验结果表明,高强螺栓的损伤信号可以分为3类,进一步划分其中第三类信号的损伤阶段,最终得到应力锈蚀的4个阶段,验证了提出的声发射方法的有效性,并可使用该声发射方法实时监测高强螺栓的健康状况。     

2D-C/SiC陶瓷基复合材料拉伸试验的声发射特性

对2D-C/SiC陶瓷基复合材料试样在室温条件下单调拉伸试验和循环拉伸试验的损伤声发射信号进行研究,利用无监督层次聚类分析方法对单调和循环拉伸试验的声发射信号进行损伤模式识别,得出了两种拉伸试验下试样都有相同的损伤分类。对每次单调加/卸载试验分别进行应力和声发射信号分析,得到了在循环加载区间和卸载区间试样的损伤情况。对比分析两种拉伸试验的声发射信号,得到两次试验中首次加载相同应力时,两个试样有同一种类的声发射损伤信号,从而说明循环加载对试样的主要损伤影响较小。     

飞机蜂窝复合材料板压缩过程的声发射定位研究

声发射检测的主要目的是发现声发射源和有关源的信息,声发射源定位是声发射检测中至关重要的指标,其准确程度反映了声源的检测位置与实际缺陷源位置的符合程度。本研究针对复合材料的特性,结合实际情况进行了声速和衰减测量实验,并通过断铅实验对复合板进行声发射定位。通过对复合材料板压缩实验的在线监测,基于声发射信号参数的提取及关联图分析,给出了各损伤阶段的参数特征,以及声发射监测区域内的裂纹萌生扩展断裂的时间和位置。研究结果表明,复合板实际断裂位置与声发射监测得出的位置相吻合。     

基于HHT的预应力钢筋混凝土梁断裂AE信号分析

针对混凝土材料损伤所产生的声发射信号复杂的特点,提出了基于Hilbert—Huang变换的分析混凝土声发射信号的新方法。利用全波形声发射技术记录了预应力混凝土梁在三点弯曲荷载试验下整个破坏过程的声发射信号,研究了声发射累计能量随时间变化的关系曲线,分析了梁在不同破坏阶段产生的实测声发射信号,获得了信号的Hilbert谱。通过与小波分析结果进行比较,显示出该方法具有处理精度高、自适应性强的特点,能有效地提取声发射信号中损伤的主要特征,为声发射信号处理提出了一种新的途径。     

基于强度型光纤传感技术的复合材料薄板损伤声发射定位法

声发射具有对缺陷起始和扩展探测灵敏的特点,适用于复合材料薄板损伤检测,其中定位方法的研究是关键技术之一。文章结合光纤传感技术,设计并构建了声发射检测系统,实现了复合材料薄板的损伤源定位。基于三角定位原理,进行分布式光纤传感布置,在复合材料薄板上方获取损伤信号。然后将测得的信号依次利用DaubechieslO小波和Gabor小波进行背景去噪和信号峰值提取,从而获得损伤源释放的AO模态兰姆波传播到各个传感器的精确时间。最后由到达时间依据三角损伤定位算法建立非线性方程组,通过计算即可求出损伤源位置。相比其它方法,该方法具有非接触、无需测量对象材料参数的优点,在复合材料薄板损伤检测应用中有重要意义。     

利用声发射技术检测储罐的腐蚀损伤状态

研究了采用声发射技术检测大型氧化剂储罐腐蚀损伤状态的可行性。根据液体火箭氧化剂储罐主要的结构材料5A03铝合金在实际使用中的腐蚀机理,选取不同浓度的硝酸作为腐蚀介质,建立5A03铝合金腐蚀的试验方案,利用声发射技术对腐蚀过程进行监测,获得了各浓度水平下的声发射信号。试验结果表明,声发射信号撞击数的多少能够反映合金不同的腐蚀损伤程度,不同浓度硝酸中5A03铝合金腐蚀声发射信号的上升时间、持续时间、振铃计数、能量等特征参数的分布具有较大差异,可通过90％的分布区间加以区分。利用所建立的BP神经网络能够以很高的正确率对5A03铝合金储罐腐蚀损伤程度进行模式识别。     

胶合板拉伸过程中的声发射特征

针对传统的力学试验方法对胶合板破坏过程的表征不足,提出了用声发射检测技术全程监测胶合板拉伸破坏过程。试验表明,材料的损伤破坏具有阶段性,不同阶段的声发射信号特征有明显的区别。研究发现声发射特征参数能够表征材料受载过程中的损伤演化规律和损伤类型,能直观地反映材料的损伤特征。因此,声发射检测技术可作为材料测试、质量评定的有效手段,也是传统力学方法的有益补充。