界面结构声发射信号传播特性及应用研究

发布时间：2017-08-09 17:24

  本文关键词：界面结构声发射信号传播特性及应用研究

  更多相关文章： 声发射 界面结构 传播特性 数值仿真 小波包 材料成分检测

【摘要】：声发射作为一种动态无损检测技术,在机械设备故障诊断领域得到了较为广泛的应用。缺陷检测时,由于机械设备大量界面结构的存在,导致故障与特征信号间的映射关系错综复杂,故障检测的准确度不高。针对此问题,本文开展界面结构声发射信号传播特性仿真研究及信号传播方向、接触面积、构件厚度等因素下声发射信号传播特性的实验研究,最后把传播特性应用于材料成分分数的检测。所做的主要工作如下:(1)界面结构声发射信号的传播特性仿真研究。基于有限差分法对界面结构声发射信号波反射透射特性、界面不同接触长度及不同试件厚度对声发射信号传播特性的影响进了数值仿真,并通过幅值及能量的相对衰减率对仿真结果进行比较分析。(2)界面结构声发射信号传播特性实验研究。通过实验探究了界面结构信号传播方向、不同接触面积及不同接触厚度对声发射信号传播特性的影响。发现信号由大向小构件传播衰减比由小向大构件传播大。随着接触面积的增大,信号幅值及能量衰减变小,但在面积比小于9时衰减趋势变化明显,面积比大于9时衰减趋势较平缓;与界面不同接触长度数值仿真结果相比,能量衰减趋势相似,但幅值的衰减实验中更明显。随着试件厚度的不断变大,声发射信号的幅值及能量衰减量都逐渐增大;与不同试件厚度仿真结果相比,幅值及能量衰减曲线的趋势很相似,但仿真中幅值及能量的衰减量均比实验中的大。(3)声发射信号传播特性的应用研究。由于微晶石墨含量不同导致单位体积中PVA基体与石墨间的界面数量不同,以微晶石墨/聚乙烯醇(PVA)复合材料为对象,提出基于声发射信号传播特性的微晶石墨成分分数检测方法。从声发射原始信号及特征小波包传播特性两个方面,研究它们与材料成分分数间的关系,并对该关系进行验证。发现对于原矿微晶石墨/PVA复合材料以此特征小波包计算原矿微晶石墨质量分数误差为2.2%,比用原信号计算误差低1.6%;对于提纯微晶石墨/PVA复合材料以此特征小波包计算提纯微晶石墨质量分数误差为2.4%,比用原信号计算误差低2.0%,检测结果与材料实际成分分数吻合度较高,为材料成分分数检测提供了一种新的手段。
【关键词】：声发射 界面结构 传播特性 数值仿真 小波包 材料成分检测
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.28
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 声发射技术概述11-13
• 1.2.1 声发射检测原理11-12
• 1.2.2 声发射技术的发展及应用12-13
• 1.3 声发射信号传播特性研究现状13-19
• 1.3.1 声发射信号的传播13-14
• 1.3.2 声发射信号的衰减机制14-16
• 1.3.3 声发射传播特性研究现状16-17
• 1.3.4 声发射信号处理技术17-19
• 1.4 本文主要研究的内容19-21
• 第二章 界面结构声发射信号传播特性数值仿真21-39
• 2.1 引言21
• 2.2 波的反射透射理论21-23
• 2.3 数值仿真分析23-37
• 2.3.1 仿真方法23-24
• 2.3.2 界面结构声发射信号叠加情况数值仿真24-27
• 2.3.3 界面结构不同接触长度仿真27-32
• 2.3.4 界面结构不同厚度仿真32-37
• 2.4 结论37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 不同因素对界面结构声发射传播特性影响的研究39-55
• 3.1 引言39-40
• 3.2 信号传播方向对声发射传播特性影响的研究40-44
• 3.2.1 实验40-41
• 3.2.2 实验结果与讨论41-43
• 3.2.3 实验结论及分析43-44
• 3.3 不同接触面积对声发射传播特性影响的研究44-48
• 3.3.1 实验44-45
• 3.3.2 实验结果与讨论45-47
• 3.3.3 实验结论及分析47-48
• 3.4 不同厚度对声发射传播特性影响的研究48-53
• 3.4.1 实验48-49
• 3.4.2 实验结果与讨论49-52
• 3.4.3 实验结论及分析52-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 声发射信号传播特性应用研究55-64
• 4.1 引言55
• 4.2 小波包分析55-56
• 4.3 实验56-58
• 4.4 实验结果及分析58-62
• 4.5 结论62
• 4.6 本章小结62-64
• 总结与展望64-66
• 总结64-65
• 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 附录A（攻读学位期间取得研究成果）71-72
• 附录B（攻读学位期间参与的课题项目）72

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本文编号：646455