焊接裂纹声发射信号特性实验研究

发布时间：2017-08-08 10:05

  本文关键词：焊接裂纹声发射信号特性实验研究

  更多相关文章： 焊接结构裂纹 声发射信号 谐波分析 频域特性 信号分离

【摘要】：声发射检测技术是焊接过程结构裂纹检测的有效手段。由于焊接过程中采集到的结构裂纹形成及状态变化所产生的声发射源信号具有多模态、非线性的特点,加上声发射测试中受到试件与夹具连接的摩擦、电弧冲击的干扰,声发射信号呈现出多声发射源共存、特征微弱的特点。如何实现焊接过程焊接结构裂纹激励源声发射信号多源信号分离与提取,为焊接过程结构裂纹声发射检测提供理论与方法,是实现焊接结构裂纹声发射检测的关键,具有理论研究与工程应用价值。本文通过研制焊接过程裂纹模拟声发射测试平台,结合声发射信号时域采集系统,构成焊接过程结构裂纹模拟声发射测试平台,在此基础上,进行了声发射信号采集实验与特性分析,并应用提出的基于谐波分析的多源声发射信号分离方法,对焊接过程焊接结构裂纹声发射源信号进行了分离与提取,研究的主要内容如下:(1)研制横向拘束应力可调实验装置,结合声发射信号在线采集系统,搭建了焊接过程裂纹声发射信号测试平台。结合不同焊接工艺实验如手工焊接、铝合金MIG焊等,该平台可以模拟不同焊接工艺焊接结构变形、裂纹产生等物理过程,并同步进行多通道声发射信号采集与测试。(2)提出了基于谐波分析的多源声发射信号分离方法,该方法通过将信号片段拟合为AR矩阵,并使用SVD分析方法对重构矩阵进行分析确定信号有效谐波的层数,然后通过FFT谐波分离法将有效谐波分离出来然后进行重构得到有效信号,同时可以获取信号谐波幅频特性。通过对模拟、仿真信号进行了分析,验证了该方法能有效实现多源信号的有效分离。(3)分别进行摩擦激励源、焊接电弧冲击激励源、焊接结构裂纹激励源声发射信号测试实验,并对采集到的各种激励源声发射信号进行有效提取与频谱分析,获取了相应单一激励源的声发射信号频域特性。(4)进行手工焊接实验,并同步采集焊接加热与焊接冷却过程中混合激励源声发射信号。根据不同激励源声发射信号频域特性,应用基于谐波分析的多源声发射信号分离方法,分别对焊接加热与焊接冷却过程试验采集到的声发射信号进行分离与提取,有效实现了焊接结构裂纹声发射信号提取。
【关键词】：焊接结构裂纹 声发射信号 谐波分析 频域特性 信号分离
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG441.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 声发射技术在焊接结构裂纹检测中的应用11-12
• 1.2.2 横向可变拘束热裂纹试验方法12-13
• 1.2.3 声发射信号分析与处理13-14
• 1.3 存在的问题14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-18
• 第二章 焊接过程裂纹声发射信号测试平台18-32
• 2.1 实验平台总体构成18-22
• 2.2 焊接可调拘束实验装置的设计22-27
• 2.2.1 焊接横向拘束应力可调实验装置台身的设计23-24
• 2.2.2 焊接横向拘束应力可调实验装置压力施加夹具的设计24-26
• 2.2.3 焊接横向拘束应力可调实验装置焊件安装夹具的设计26-27
• 2.3 焊接过程声发射信号采集实验27-31
• 2.3.1 实验目的27
• 2.3.2 实验信号采集27-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 基于谐波分析的多源声发射信号分离方法32-44
• 3.1 奇异值分析（ SVD）32-34
• 3.1.1 SVD分析的理论32-33
• 3.1.2 SVD分析算法实现33-34
• 3.2 基于FFT的有效谐波提取34-35
• 3.2.1 FFT变换34
• 3.2.2 基于FFT的谐波提取34-35
• 3.3 基于奇异值分析和FFT的多源信号分离35-42
• 3.3.1 谐波分析有效信号提取方法35-36
• 3.3.2 仿真信号分离中的应用36-38
• 3.3.3 模拟信号分离中的应用38-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 焊接过程多源声发射信号特性分析44-58
• 4.1 实验方案设计与信号采集44-50
• 4.1.1 焊接摩擦源声发射信号采集45-46
• 4.1.2 焊接电弧冲击源声发射信号采集46-48
• 4.1.3 焊接结构裂纹源声发射信号采集48-50
• 4.2 焊件与夹具摩擦声发射信号幅频特性分析50-52
• 4.2.1 焊件与夹具摩擦源有效声发射信号提取50-51
• 4.2.2 焊件与夹具摩擦源声发射信号幅频特性分析51-52
• 4.3 焊接电弧冲击源声发射信号幅频特性分析52-54
• 4.3.1 焊接电弧冲击源声发射信号提取52-53
• 4.3.2 焊接电弧冲击源声发射信号幅频特性分析53-54
• 4.4 焊接结构裂纹源声发射信号幅频特性分析54-56
• 4.4.1 焊接结构裂纹源声发射信号提取54-56
• 4.4.2 焊接结构裂纹源声发射信号幅频特性分析56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 焊接过程多源声发射信号分离与提取58-70
• 5.1 焊接加热过程多源声发射信号分离58-64
• 5.1.1 焊接加热过程声发射信号采集58-60
• 5.1.2 焊接加热过程声发射有效信号提取60-62
• 5.1.3 焊接加热过程多源声发射信号分离62-64
• 5.2 焊接冷却过程多源声发射信号分离64-69
• 5.2.1 焊接冷却过程声发射信号的采集64-66
• 5.2.2 焊接冷却过程声发射信号特征提取66-68
• 5.2.3 焊接冷却过程多源声发射信号分离68-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 结论70-72
• 6.1 研究结论70-71
• 6.2 工作展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 附录 攻读学位期间参研项目和发表论文目录78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 罗怡;朱成华;李京龙;;电阻点焊熔核形核信息的声发射信号表征[J];焊接学报;2013年07期

2 郭民臣;梅勇;马英;陈文飞;王卜平;;基于LabVIEW的声发射信号小波降噪方法研究[J];动力工程学报;2012年06期

3 任达千;杨世锡;吴昭同;严拱标;;LMD时频分析方法的端点效应在旋转机械故障诊断中的影响[J];中国机械工程;2012年08期

4 李卿;邵华;陈群涛;杨明伦;;基于独立分量分析的切削声发射源信号分离[J];工具技术;2011年06期

5 ;Fatigue damage characterization of carbon fiber reinforced polymer bridge cables:Wavelet transform analysis for clustering acoustic emission data[J];Science China Technological Sciences;2011年02期

6 孙国豪;柏明清;王希;李建宏;潘家祯;;缺陷试板拉伸过程声发射信号特性的相关性分析[J];无损检测;2010年08期

7 孙朝明;汤光平;唐兴;王增勇;;抗氢钢焊缝的声发射检测分析[J];压力容器;2010年05期

8 ;Applications of Wigner high-order spectra in feature extraction of acoustic emission signals[J];Engineering Sciences;2009年03期

9 孙国豪;张雪涛;李建宏;詹颖钧;潘家祯;;常温下16MnR板材焊接缺陷声发射特性研究[J];实验力学;2009年04期

10 刘国华;黄平捷;杨金泉;刘远;周泽魁;;基于高阶谱的混凝土材料断裂声发射特征提取[J];吉林大学学报(工学版);2009年03期

，

本文编号：639400