基于稀疏分解的脆性去除过程声发射信号监测技术研究

发布时间：2021-11-11 14:57

　　目前,硬脆性材料在信息、医疗、半导体、数码科技、军事等领域应用越来越广泛,随着硬脆性材料需求量的不断提升,对其加工精度、加工效率等技术指标的要求也在不断提高,硬脆性材料的高质高效加工技术成为当前研究的热点。通过在线监测加工过程,可有效保证加工质量,提高加工效率。声发射（AcousticEmission,AE）能够反映脆性材料内部裂纹的形成、扩展和断裂等变化规律,是目前常用的加工过程监测手段。本文利用金刚石压头模拟单磨粒磨削运动,运用声发射技术对压头磨损以及BK7玻璃、蓝宝石和碳化硅的划刻实验过程进行监测。基于移不变稀疏编码算法对AE信号进行特征提取,获取脆性材料裂纹生成扩展、碎片脱落等事件发生的时间和能量信息,实现材料脆性去除过程更简洁、直观的表达。具体进行了以下工作:（1）搭建划刻实验平台和信号采集系统,分析AE传感器安装位置对AE信号采集的影响;对比金刚石压头顶端角度对脆性材料去除效果。（2）开展BK7玻璃斜坡划刻和等深划刻实验。实验研究表明力信号和声发射信号与划痕深度呈线性上升关系,划痕越深,脆性去除现象,如裂纹、崩碎等越明显,力信号的波动幅度越大,突发式声发射信号出现频次更高,... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．２压痕断裂力学模型??

３．１实验平台与信号采集系统搭建??３．?１．１划刻实验平台??本文实验装置完整结构如图３．１所示，金刚石划刻实验平台以四轴精密机床??为基础，金刚石压头通过自行设计连接件实现与机床主轴的连接。声发射传感器??通过磁力座吸附。工件通过热熔胶粘结固定在铁板上，铁板通过螺纹安装在测力??仪上。测力平台由４个力传感器组合搭建，整体吸附在机床磁性工作台。声发射??传感器型号为Ｒ５０Ａ，采用美国ＰＡＣ公司的ＰＣＩ－２声发射检测系统，声发射信号??采样频率为１ＭＨｚ。测力平台装置来自德国ＨＢＭ公司，力传感器型号为Ｓ２Ｍ，??采集卡型号为ＱｕａｎｔｕｍＸ?４４０Ｂ。形貌分析使用ＫＥＹＥＮＣＥ超景深三维显微系统??ＶＨＸ－５０００。??：：：：：：．??樣＃戀??图３．１划刻实验平台??２５??

?１５０?１５０??两组实验采集到的声发射信号波形如图３．３所示。??０．?０６，?．?＜?．?＜?０．?１５｜—?．?．?？?．???〇６０?０．２?０．４?０．６?０．８?１?￣°＇?２０?０．２?０．４?０．６?０．８?１??时间（ｓ）?时间（ｓ）??（ａ）安装在主轴位置?（ｂ）安装在工件附近??图３．３不同安装位置采集到的ＡＥ信号波形图??对比图３．３，在划痕深度相同的情况下，由于ＡＥ传感器安装在工件附近，??离声发射源更近，所以采集到的ＡＥ信号幅值要大于传感器安装在主轴时的ＡＥ??信号幅值。同时，对于安装在工件附近的传感器来说，它与声发射源的相对位置??并不固定，会随着机床主轴的进给运动不断发生变化。而当ＡＥ传感器安装在机??床主轴时，在划痕运动中始终保持与信号源的相对位置不变。这也是图３．３中（ａ）??整体幅值变化相对平稳而（ｂ）整体幅值随时间不断变化的原因。理论上，传感??器安装位置离声发射源越近


本文编号：3489062