声发射技术在采矿工程中的应用

论述了岩体声发射技术的基本原理,介绍了其在采矿工程中的若干应用地应力测量、高应力区圈定、冒顶预测预报、岩爆预测预报及稳定性评价.     

声波的多尺度分解与搅拌釜中浆液浓度的测量

利用声发射检测技术,根据固体和液体碰撞壁面产生不同频率的声发射信号的机理,结合小波分析,建立了搅拌釜中浆液浓度的预测模型,模型可以定量描述特征频段的声能量值随浆液浓度和搅拌转速的变化规律.以水-沙子体系为例,分别考察了浆液浓度为0～0.4 g·ml^-1、搅拌转速为350～550 r·min^-1条件下的声发射信号.实验发现,在完全悬浮的条件下,将声发射信号在0～30 kHz频率范围内作8尺度小波分解,第4、5、6等3个频段的声发射信号的能量值之和随浆液浓度的增加线性增加,随转速的增加呈三次方关系增加.而浆液浓度预测模型的计算值与实验值之间的平均相对误差为7.62%.研究表明,声发射检测技术能快速、准确地实现浆液浓度的在线检测.     

流化床声发射机理及其在故障诊断中的应用

引　言流化床反应器能否长期稳定运行是一个十分严重的挑战 ,如果不彻底掌握流化质量的控制规律 ,对诸如强放热聚合反应过程 ,床层中流化粒子易于聚集、结块 ,甚至导致流化床崩溃而被迫停车 .因此 ,流化床故障诊断一直是工业界和学术界共同面临的难题 .流化系统一旦出现故障就会有反映流动规律本质的特征物理量出现较大变化以至突变 ,只是有些物理量对这些变化存在空间或时间上的不敏感性 .如压力信号就存在时间上的不敏感性 ,即往往压力信号出现显著变化时 ,床层流化质量已无法通过改变操作条件来改善 ;而光纤测量则存在空间上的不敏感性 ,…     

砂轮精确修整时的声发射检测方法

砂轮修整状态严重地影响砂轮的磨削性能,这在精磨及成形磨削过程中显得尤为突出。本文提出了一种砂轮精确修整的新方法,利用声发射试验检测系统实时提取砂轮修整过程中声发射信号的特征参量,有效地实现了砂轮型面的精确修整。     

基于深度神经网络和门控循环单元的动态图表示学习方法

学习图中节点的潜在向量表示是一项重要且普遍存在的任务,旨在捕捉图中节点的各种属性。大量工作证明静态图表示已经能够学习到节点的部分信息,然而,真实世界的图是随着时间的推移而演变的。为了解决多数动态网络算法不能有效保留节点邻域结构和时态信息的问题,提出了基于深度神经网络（DNN）和门控循环单元（GRU）的动态网络表示学习方法DynAEGRU。该方法以自编码器作为框架,其中的编码器首先用DNN聚集邻域信息以得到低维特征向量,然后使用GRU网络提取节点时态信息,最后用解码器重构邻接矩阵并将其与真实图对比来构建损失。通过与几种静态图和动态图表示学习算法在3个数据集上进行实验分析,结果表明DynAEGRU具有较好的性能增益。     

单轴压缩下含孔洞裂隙砂岩力学特性试验分析

利用岩石力学伺服试验机与岩石声发射仪,对含孔洞裂隙砂岩(尺寸为60 mm×120 mm×30 mm)的力学特性进行单轴压缩试验。基于试验结果,首先分析含孔洞裂隙砂岩岩样的强度和变形特性,结果表明,含孔洞裂隙砂岩岩样的力学参数均显著低于完整岩样,但降低幅度与孔洞直径及缺陷对称分布密切相关,随着孔洞直径的增加,含单孔洞砂岩的峰值强度与峰值应变均呈衰减趋势,而不对称分布的孔洞裂隙砂岩岩样的力学参数均低于对称分布;然后基于含孔洞裂隙砂岩加载过程中的声发射特征,揭示声发射分布显著受孔洞裂隙等缺陷分布的影响,这主要是由于含不同孔洞裂隙砂岩中裂纹扩展模式存在着显著差异;最后通过照相量测技术,探讨含不同孔洞裂隙砂岩的裂纹扩展特征,分析含缺陷砂岩裂纹扩展过程及其对宏观应力–应变曲线的影响规律。     

单轴压缩条件下岩石声发射特性的实验研究

利用MTS岩石力学试验系统和PAC声发射信号采集系统,研究了砂岩在单轴压缩条件下应力-应变全过程的声发射特征以及加载速率对其的影响。获得了岩石轴向应力与轴向应变、横向应变、体应变之间的关系曲线,以及全应力-纵向应变过程曲线中4个阶段的声发射特征;在初始压密和弹性阶段,声发射撞击数少、能量低、振幅小、无事件数产生;在应变硬化阶段,撞击数骤增、能量高、振幅大、有大量事件数产生;在应变软化阶段撞击数骤减、能量低、振幅小、有事件产生。由于岩石每个变形阶段具有不同的声发射特征,因此,可用声发射来表征岩石的微观损伤演化和预测现场工程岩体的宏观断裂失稳过程。另外,随着加载速率的提高,岩石裂纹扩展速率会加快,损伤加大,从而产生更多的声发射;但峰值处释放能量的最大值呈递减趋势,产生强烈声发射的应变值变小。     

三轴压缩煤岩破裂过程中声发射时空演化规律

利用MTS815岩石力学实验系统,开展不同围压（3.2、9.6、16.0、22.4 MPa）下煤岩的三轴压缩声发射定位实验,研究煤岩破裂过程中AE(Acoustic Emission)时序特征、能量释放与空间演化规律。实验发现：静水围压阶段,AE信号主要产〖JP2〗生于中前期,声发射源主要是裂隙的压密、摩擦与滑移,其强弱与试件的原生裂隙、孔隙的发育程度密切相关;施加轴压阶段,煤岩声发射时空演化过程与应力应变曲线具有良好的对应关系,在产生初始损伤、屈服及破坏时,AE特征均会产生明显的突变。AE时序参数、能量释放与定位信息的综合分析表明,煤岩破坏前兆点的应力强度百分比为92%~98%,均处于屈服点后的不稳定裂纹扩展阶段。同时,实验揭示了煤岩破裂过程中声发射的围压效应,并发现AE时空定位演化较好地对应了破裂事件从单一到复杂、从无序到有序的演化过程。     

Q235焊接钢板受剪声发射时频特性分析

Q235钢板在工程中应用广泛,为了研究焊接对于Q235钢板性能的影响,开展了焊接试样和完整试样的受剪实验,利用数字声发射系统对实验过程的声发射信号进行实时采集。根据声发射计数率划分不同阶段,采用魏格纳-维尔分布,平滑伪魏格纳-维尔分布,对信号进行时频分析。实验结果表明:受剪实验中,焊接试样与完整试样的声发射特性明显不同,主要表现在受剪过程的各阶段中声发射信号能量集中的频带不同,弹性变形阶段信号时频带主要集中在80~100 k Hz附近;钢板塑性变形阶段时频带集中在100~140 k Hz范围内;焊缝塑性变形阶段,时频能量主要集中的频带范围在300~350 k Hz之间,部分能量较弱的信号分布在100 k Hz附近频段。     

三轴应力下盐岩声发射特征研究（研究生论坛稿件）

利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统和PCI–2声发射(AE)三维定位实时监测系统,开展不同围压下盐岩的三轴压缩声发射定位试验,探讨盐岩轴向加载过程中声发射特征的围压效应。研究结果表明：盐岩AE定位点多少与振铃计数率大小、能率高低具有良好的一致性。声发射高计数、高能率、定位点集聚段等随围压增加而滞后。低围压下,盐岩发生剪切破坏,高计数、高能率、AE定位点集聚段主要出现在屈服阶段和峰值应力前阶段;高围压下,盐岩呈塑性大变形特征,高计数、高能率、AE定位点集聚段主要在峰值阶段及峰后阶段出现。围压增加,累计计数和定位点的总量呈减少趋势;最大能率和累计能量随围压增加而减小,5MPa约分别为30MPa的43倍和22倍。