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航空发动机构件及耦合界面声发射信号传播特性研究

王小敏  
【摘要】:航空发动机组成零件复杂多样,在利用声发射技术进行故障检测时构件及其连接界面处会出现反射、透射、衍射等现象,使得故障信号波形及其特征参数发生变化。为了提高诊断结果的精确程度,研究传播过程中信号特征变化情况是很有必要的。鉴于此,本文对航空发动机基础构件及其耦合界面处信号的传播特性进行研究,具体工作如下:(1)连接界面形状对声发射信号传播特性影响的仿真研究。分别建立正方形、矩形、圆形及圆环状平板结构模型,通过波形分析、小波时频分析与频散曲线相结合的方法,得到界面形状对信号的影响规律,即边界形状相似的正方形和矩形平板中信号传播特性也相似;同时,同样边界形状的结构中传播过程信号衰减程度随着散射面积的增加而增加。(2)连接界面形貌对声发射信号传播特性影响的仿真研究。为了近似表征实际工件表面形貌,在构件耦合界面处分别建立不同形状的变规格微凸体结构,通过波形分析、小波时频分析和特征参数分析的方法,得到信号在界面凸体接触位置的衍射规律,结果表明,凸体界面规格与波长之间的差距越大信号越容易发生衍射;通过对比条形凸体与方形凸体结构得到同等接触面积条件下方形凸体衍射效果略强于条形凸体结构。(3)构件及其耦合界面声发射信号传播特性实验研究。分别建立单板结构及其双板耦合连接结构,对上述仿真研究结果进行验证;在此基础上,构造与能量和幅值等相关的特征系数表征信号在界面处产生衰减变化与信号频率之间的关系,通过试验研究,验证了轴承结构中存在适量的润滑油会增大界面信号透射能力的规律。


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