基于信息熵与D-S理论联合的焊缝缺陷磁记忆定量化研究

发布时间：2017-09-30 07:46

  本文关键词：基于信息熵与D-S理论联合的焊缝缺陷磁记忆定量化研究

  更多相关文章： 磁记忆检测 D-S证据理论 焊缝 信息熵 熵带

【摘要】：焊缝缺陷主要包含夹渣、气孔、未融合和未焊透等类型,这些缺陷的出现会降低焊缝的承载能力,产生应力集中引起裂纹,致使焊件破裂导致事故的发生。常规无损检测方法无法发现早期的应力集中,新兴的金属磁记忆检测技术不仅可以检测出试件宏观缺陷,而且还可检测出应力集中区及早期的损伤,可以避免由于早期损伤对设备造成的安全隐患问题。但由于载荷环境、焊接材质的不同,加上测量时噪声、提离变化及被测对象表面沉积物、支撑架等非缺陷因素的干扰,使得磁记忆数据呈现分散性、不确定性,给焊缝缺陷程度的识别带来困难。为了解决这一难题,本文首先引入D-S证据理论对焊缝缺陷类型进行识别,在此基础上利用信息熵结合D-S理论进一步对焊缝缺陷等级做出定量化的评定。首先进行了焊缝的疲劳试验,设计了Q235B母材的焊接试件,预制夹渣、气孔、未融合和未焊透四种缺陷类型,对比不同焊缝缺陷类型磁记忆信号发现,夹渣试件的磁记忆信号变化比较平缓;气孔缺陷的磁记忆信号会出现小的波动总体变化比较平缓;未融合缺陷的磁记忆信号出现剧烈的波动有明显的波峰和波谷,信号往复变化出现多个波峰和波谷;未焊透缺陷的磁记忆信号比其他3种缺陷拥有更加剧烈的波动,整体的磁记忆信号出现巨大的跳变,拥有突出的波峰和波谷。不同焊缝缺陷类型的磁记忆信号特征值,如峰峰值、梯度值、梯度状态极限系数、区域能量值和强度变化率,都有很大程度的重叠,难以区分缺陷类型。为此利用D-S证据理论将五种特征值组合构成证据体,进行可信度合成判断,解决了由于磁记忆特征值重叠造成焊缝缺陷类型识别困难的问题,提高了识别的精确性。为了进一步实现焊缝缺陷程度定量化的评定,对照X射线检测评价标准,引入能够反映缺陷处磁记忆信号特征的4种信息熵,即奇异谱熵、功率谱熵、小波空间状态特征谱熵和相对谱熵,建立焊缝缺陷四等级磁记忆定量化模型。通过焊缝疲劳损伤磁记忆检测试验,分别提取焊缝缺陷不同等级对应的4种信息熵及其熵带的临界特征值,利用数理统计方法得到各熵带的数学期望值,建立了基于信息熵带期望值的贴近度公式,联合D-S证据理论,以信息熵贴近度作为证据体,建立基本可信度分配函数,通过D-S证据理论的证据组合原理来将基本可信度进行信息融合,依据D-S诊断规则输出焊缝缺陷等级识别结果,建立了基于信息熵和D-S证据理论联合的焊缝缺陷等级评价方法,为实际工程中焊缝缺陷等级定量化评定提供新的思路和方法依据。
【关键词】：磁记忆检测 D-S证据理论 焊缝 信息熵 熵带
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG441.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景目的及意义10-11
• 1.2 磁记忆检测技术11-13
• 1.2.1 磁记忆检测技术与其他无损检测技术的对比11-12
• 1.2.2 磁记忆检测技术发展现状12-13
• 1.3 信息熵与D-S证据理论研究现状13-14
• 1.4 论文研究的内容14-16
• 第二章 焊缝磁记忆检测机理16-21
• 2.1 引言16
• 2.2 铁磁金属的性质16-18
• 2.2.1 磁畴和畴壁17
• 2.2.2 铁磁性材料的自发磁化17-18
• 2.3 磁记忆效应机理18-19
• 2.4 磁偶极子模型19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 焊缝疲劳试验21-29
• 3.1 引言21
• 3.2 实验方案21-23
• 3.2.1 实验材料和仪器21-22
• 3.2.2 实验方法22-23
• 3.3 实验结果及分析23-27
• 3.3.1 不同类型焊缝缺陷的磁记忆信号特征研究23-26
• 3.3.2 焊缝缺陷不同损伤等级磁记忆信号特征对比26-27
• 3.4 本章小结27-29
• 第四章 D-S理论研究与焊缝缺陷类型定量识别29-38
• 4.1 引言29
• 4.2 Dempstre-Shafer理论研究29-32
• 4.2.1 信度函数29-30
• 4.2.2 D-S理论融合规则30-32
• 4.3 基于D-S理论的焊缝缺陷类型识别32-37
• 4.3.1 D-S理论信息融合决策的基本方法32-33
• 4.3.2 磁记忆信号的特征值提取33-34
• 4.3.3 基于D-S证据理论的焊缝缺陷识别34-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第五章 基于熵与D-S理论联合的焊缝缺陷等级定量识别38-48
• 5.1 引言38
• 5.2 焊缝损伤等级定量化38
• 5.3 磁记忆信号的信息熵38-40
• 5.3.1 相对谱熵38
• 5.3.2 奇异谱熵38-39
• 5.3.3 功率谱熵39
• 5.3.4 小波空间能谱熵39-40
• 5.4 焊缝缺陷磁记忆信号的熵带及信息熵期望值40-44
• 5.4.1 焊缝试件不同缺陷等级磁记忆信号相对谱熵41-42
• 5.4.2 焊缝试件不同缺陷等级磁记忆信号奇异谱熵42-43
• 5.4.3 焊缝试件不同缺陷等级磁记忆信号功率谱熵43
• 5.4.4 焊缝试件不同缺陷等级磁记忆信号小波空间能谱熵43-44
• 5.5 基于熵与D-S理论联合的焊缝缺陷等级定量识别44-47
• 5.5.1 信息熵贴近度45
• 5.5.2 基于信息熵的基本可信度分配函数的构造45
• 5.5.3 基于信息熵与D-S理论联合诊断后的结果分析45-47
• 5.6 本章小结47-48
• 结论48-50
• 参考文献50-54
• 发表文章目录54-55
• 致谢55-56

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本文编号：946986