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基于声发射技术的损伤检测应用研究

梅明星  
【摘要】:材料发生损伤时,局部能量快速释放产生声发射信号,通过采集、分析声发射信号可以动态检测材料缺陷的萌生和发展。声发射技术作为一种无损检测技术在安全预警、设备运行监测方面有重大现实价值,广泛应用在交通运输、航空材料和石油化工等领域。但是,由于声发射信号本身的复杂性,容易受到外部坏境影响,材料截面形式不同声发射信号亦呈现不同的特点。本文对声发技术在不同预设损伤金属材料的损伤检测中的应用进行了研究,主要研究内容如下:(1)介绍了声发射技术在材料损伤检测中的应用及声发射信号在材料中的传播特性,阐述了声发射检测技术的主要特点、发展历程和基本原理,并论述了声发射技术在金属材料检测中的研究及应用情况。(2)实际中,结构无损检测常受到各种噪声的干扰,为保证检测结果的准确性,必须对包含噪声干扰的声发射信号进行降噪处理。文中对常用的声发射信号消噪方法进行介绍,重点介绍了小波降噪方法在降噪中的应用,并采用小波降噪方法对试验中采集的声发射信号进行降噪处理。(3)对三种不同的预设损伤试件进行拉伸试验,用声发射仪器对拉伸进行全程监测并采集材料损伤声发射数据。对采集到的数据采用多种分析方法比较分析不同预设损伤试件在损伤演化不同阶段的声发射信号特点。根据声发射参数间的相关性,提出了用相关性较大的两组参数能量-持续时间的回归线斜率研究材料损伤。(4)在声发射特性研究基础上,本文对声发射技术在金属材料损伤定量分析中的应用也做了深入探讨,选取合适的特征参数建立金属材料的损伤模型。在主成分融合原理的基础上,提出了基于主成分融合数据建立损伤模型,发现基于融合值建立的模型能够更好地对金属材料损伤进行定量分析。(5)对声发射技术在声源定位的应用作了进一步的探索,研究了试件在不同拉伸阶段的损伤定位特征,阶段定位特征与总定位特征的关系;建立有限元模型,分析金属材料的损伤,并将试件不同阶段损伤的声发射定位特征图与有限元模拟的损伤结果作对比分析。本文完善了声发射技术对金属材料的损伤识别,为声发射检测技术有效地应用于实际工程奠定了良好的基础。


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