弹道扩散机制下热波传递的蒙特卡罗模拟

超短脉冲激光技术在精细加工和微纳米材料热物性测量方面的广泛应用,要求对超快速导热过程有更系统深入的了解。本文利用蒙特卡罗模拟方法研究了声子主导的超快导热过程,并和经典热波模型的结果进行了对比分析。经典热波方程预测了无色散的耗散波;兰贝特边界发射的蒙特卡罗模拟预测了色散的耗散波,而且不同的边界声子发射的模拟结果不同。利用声子玻尔兹曼方程分析了模拟中不同发射方式下热波的色散关系。热波传递过程中的能量均方位移时间关系表明中声子以弹道扩散形式传递。     

基于光纤光栅的冲击激励声发射响应机理与定位方法研究

在对冲击激励声发射应力波在铝合金板上的传播机理进行分析的基础上,利用ABAQUS软件构建了钢球冲击铝合金板几何模型,仿真分析了冲击应力波传播过程.理论分析了冲击应力波与FBG传感器的作用机理,基于边缘滤波原理构建了声发射传感系统,采集冲击激励声发射应力波,建立了声发射区域定位模型,提出了基于扩散映射与支持向量机(SVM)的声发射区域定位方法并进行了实验验证.在300 mm×300 mm×2 mm的铝合金板上对36个测试区域进行了多次声发射区域定位实验,实验结果表明,扩散映射结合SVM的定位结果较优,区域定位精度为30 mm×30 mm,定位正确率为97.5%,耗时0.781 s.研究结果为声发射区域定位检测提供了一种有效方法.     

三点弯曲试验 条件下花岗岩声发射横纵波特征及损伤演化*

开展花岗岩三点弯曲试验,利用横纵波两种传感器接收花岗岩破坏过程的声发射信号,对比分析声发射横纵波信号的时频特征,在此基础上,基于声发射横纵波建立损伤变量,探讨花岗岩三点弯曲条件下损伤演化规律。研究结果表明：花岗岩破坏过程声发射横纵波事件率变化趋势较为相似,临近峰值载荷时均加速上升,破坏时达到峰值,但纵波事件率加速点早于横波事件率;声发射横纵波能率变化趋势一致,呈现峰前低水平稳定变化、峰后陡升到峰值的特征。声发射横纵波主频在临近峰值载荷逐渐形成主频条带,但其频率存在差异,纵波主频分布在0~10 kHz、30~50 kHz和100~110 kHz,而横波主频集中分布在0~10 kHz。相比纵波损伤变量,横波损伤变量能够刻画峰后损伤急速发展的过程,能较好地表征花岗岩三点弯曲作用下损伤变化规律。     

正交异性钢桥面板声发射波三维谱元法模拟及损伤定位*

针对大跨度桥梁正交异性钢桥面板的疲劳损伤评估与结构健康监测需求,开展基于声发射波场谱元法模拟的大型复杂板类结构损伤定位研究。采用Legendre高阶插值三维时域谱元法模拟声发射波在正交异性钢桥面板中的传播过程,验证了其内部显著的反射、衍射和频散现象,并代替人工预断铅实测试验获得大量声发射数据。然后,利用赤池信息准则判定声发射波到达各传感器的时间,通过高斯过程回归建立到达时差与声发射源位置的关系模型,用于未知损伤的定位监测。数值模型实验结果表明,赤池信息准则和高斯过程回归改进的时差图法在正交异性钢桥面板中的平均定位误差为37.3 mm(25 dB信噪比工况),平板的定位精度高于U肋。谱元法模拟有望代替繁琐的预断铅实测试验,提升声发射时差图系列损伤定位方法的实用性。     

Q235钢板局部腐蚀声发射信号特性研究

为解决腐蚀声发射源特征提取和识别的难题,直接从理论上证明了腐蚀声发射监测的有效性并推导出声发射信号特征。气泡破裂声发射信号幅值近似与气泡半径平方和液位高度成正比,频率与气泡半径成反比;钢板及其腐蚀产物开裂声发射信号幅值与开裂位置局部应力强度成正比,频率与裂纹扩展速度成正比,与裂纹扩展距离成反比。用低频和高频两套声发射系统,同时长时间监测Q235钢板在10%FeCl_3·6H_2O、10%FeCl_3·6H_2O加0.01 mol/L HCl混合液、5%CuSO_4·5H_2O溶液中的腐蚀情况,辅以监测钢板及钢板腐蚀产物开裂作为验证实验。通过对声发射信号的参数及谱分析,得出不同声发射源可以通过撞击数及功率谱在频域的分布来有效区分。实验结果与理论分析相吻合,研究结果对腐蚀声发射监测技术具有重要指导意义。     

腐蚀声发射信号降噪方法

为了从复杂背景噪声中有效地检测出腐蚀声发射信号,采用短时分形维数和离散分数余弦变换相结合的降噪方法,利用声发射检测系统,对6% FeCl₃·6H₂O溶液中Q235钢板的全面腐蚀和局部腐蚀声发射信号进行了降噪处理。实验结果表明,腐蚀声发射信号分别加入白噪声、有色噪声和粉红噪声,在输入信噪比为0~15dB的条件下,此方法降噪效果与标准离散余弦、离散分数余弦变换方法相比,输出信噪比最高可提升8 dB。所述降噪方法对检测腐蚀声发射信号以及对金属剩余寿命的评价具有一定意义。      

Q235钢板局部腐蚀声发射信号特性研究

为解决腐蚀声发射源特征提取和识别的难题,直接从理论上证明了腐蚀声发射监测的有效性并推导出声发射信号特征。气泡破裂声发射信号幅值近似与气泡半径平方和液位高度成正比,频率与气泡半径成反比;钢板及其腐蚀产物开裂声发射信号幅值与开裂位置局部应力强度成正比,频率与裂纹扩展速度成正比,与裂纹扩展距离成反比。用低频和高频两套声发射系统,同时长时间监测Q235钢板在10%FeCl₃·6H₂O、10%FeCl₃·6H₂O加0.01 mol/L HCl混合液、5%CuSO₄·5H₂O溶液中的腐蚀情况,辅以监测钢板及钢板腐蚀产物开裂作为验证实验。通过对声发射信号的参数及谱分析,得出不同声发射源可以通过撞击数及功率谱在频域的分布来有效区分。实验结果与理论分析相吻合,研究结果对腐蚀声发射监测技术具有重要指导意义。      

储罐底板声源辨识及定位方法研究

储罐底板腐蚀是多声源问题,即在不同位置的腐蚀源可能同时发射应力波。这些声源信号有时会重叠被传感器接收,从而影响定位的可靠性。为此本文基于平面声发射源能量定位方法的基本理论,进行了模拟储罐底板定位实验,提出了能量定位系数的修正方法。同时通过对实验数据分析,发现快速独立分量分析(FastICA)方法可以将同种声源混合信号进行有效分离,并且基本保持原有波形特征,相干系数法可以实现对分离后的同源信号进行聚类,进而应用改进能量定位方法对声发射源进行定位,从而对声源辨识,判断事件集中度提供依据。     

声发射衰减特性管道泄漏定位方法

声发射技术具有灵敏度高、实时性强、覆盖范围大等优点.泄漏产生的声发射波沿管壁传播会发生衰减,通过研究衰减系数与金属晶粒散射和热流损失的关系,建立准确的声发射能量衰减模型.在此基础上,针对声发射频带宽的特点对传统衰减定位模型进行改进,提出宽频带声发射源定位模型,该方法先通过实验确定泄漏信号频带,再将滤波后的信号经过小波包...     

铝与钢摩擦时声发射参数与正压强之间的关系

材料不同,声发射信号的特点不同。为了提高声发射技术在监测摩擦过程中的应用水平,研究不同材料的声发射信号的特点是必要的。本文研究了铝与45钢摩擦时产生的声发射信号的特点,实验研究结果表明:在铝与45钢的摩擦过程中,相对运动速度对于正压力与声发射信号之间的关系有较大的影响;低速下,正压力与声发射信号之间无规律可言;高速下,随着正压力的增加,声发射信号各参数是增加的。     

加工及装配过程中炸药部件声发射特性的在线监测

声发射是材料局部因能量的快速释放而发出瞬态弹性波的现象,反映被检测材料在外力作用下的动态损伤特性。炸药件在加工和装配过程中受到外力的作用也会出现声发射想象。对产品进行实时监测有利于及时发现异常状态并改进工艺,提高过程安全性和产品质量。     

蒸养再生骨料混凝土断裂声发射特征*

为研究蒸汽养护对再生骨料混凝土断裂过程损伤特征的影响,开展了再生骨料混凝土三点弯断裂试验,并采用声发射技术对损伤过程进行了监测分析。结果表明,蒸养降低了再生骨料混凝土断裂峰值荷载,断裂过程中声发射信号强度低于标准养护试件。声发射振铃计数、撞击数、b值等参数能够准确反映再生骨料混凝土断裂过程损伤演变规律。加载上升阶段,声发射信号活动性很低,试件内以微裂纹的形成为主,加载至荷载峰值,声发射振铃计数累计值增长呈现平缓阶段,混凝土内微裂缝的聚合会持续一段时间。峰值后荷载迅速降低阶段声发射信号最活跃,为裂缝迅速发展的过程。峰后荷载缓慢降低的过程,声发射信号活跃性降低,裂缝扩展至试件顶部区域,主要是宏观裂缝的开展,不再产生新的裂缝。     

304不锈钢点蚀声发射监测研究

为研究304不锈钢在高于常温条件下的点蚀声发射特性,对70℃下6%氯化铁溶液中304不锈钢点蚀过程进行了声发射监测。采用参数和波形分析相结合的方法处理信号,并通过点蚀形貌观察进行验证。结果表明声发射撞击和能量随时间逐渐增加,在某一时段达到峰值,随后下降并维持平稳状态。信号波形主要由幅度、能量较大的低频段(<100kHz)弯曲波和幅度、能量较小的高频段(>100 kHz)扩展波构成。研究结果对304不锈钢高于常温条件下声发射点蚀监测具有一定意义。      

1．053μm激光在腔靶中产生的非线性过程

波长１．０５３μｍ、脉宽约１ｎｓ、能量３００～６００Ｊ激光在亚毫米的腔靶中可以产生十分丰富的非线性过程。我们直接测量了受激Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ散射、受激Ｒａｍａｎ散射：通过谐波间接测量了共振吸收、离子声衰变和双等离子体衰变。其中受激Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ散射和受激Ｒａｍａｎ散射是腔靶中的主要非线性过程，它散射掉约４０％的入射光能量。激光激发的电子等离子体波是产生超热电子的根源，产生电子等离子体波的非线性过程是受激Ｒａｍａｎ散射、双等离子体衰变、共振吸收和离子声衰变。其中受激Ｒａｍａｎ散射是激发电子等离子体波的主要过程，它产生约占入射激光能量１０％的超热电子。各非线性过程发射的光谱与激光参数和等离子体状态有密切关系，仔细测量和研究这些谱的特性可以获得等离子体温度、密度的信息。     

光纤Sagnac传感器对材料频率特性的实验研究

不同的材料由于物理性质不同,在断裂时会产生不尽相同的声发射信号。光纤声发射传感器以其频带宽,抗电磁干扰,灵敏度高,体积小等优点在声发射（AE）信号探测方面有着广泛的应用前景。本文采用光纤Sangac传感器,对不同材料断裂过程的声发射信号进行检测,通过快速傅立叶变换分析其频谱。实验得知同一种材料断裂的声发射信号具有相同的...     

FCM-FastICA的点蚀声发射信号分离识别方法

金属点蚀是一种破坏性和隐患较大的设备损伤形式。点蚀会产生声发射信号。点蚀过程中产生的多种声源类型会造成信号混叠,影响腐蚀进程的判断。针对点蚀信号混叠问题,提出一种模糊C均值聚类与快速独立分量分析算法相结合的点蚀信号分离识别方法。通过分析单、双点蚀声发射数据将点蚀分为钝化膜破裂阶段、点蚀诱导成核及发展阶段,由聚类确定信号类别并用快速独立分量分析分离混合信号,利用相关性函数验证分离效果。结果表明：单点蚀过程存在3类原信号,双点蚀过程存在7类信号,其中包含单个信号与混合信号;单个信号与原信号相关性极高,达到0.8以上,混合信号的分离分量与原信号相关性达到0.6以上,分离效果较好。该方法可对点蚀混合信号进行有效分离和识别,为腐蚀进程判断提供支持。     

光声显微镜——热弹波的一种应用

当物体某部分温度起伏时,发生热弹振动并发射弹性波,称为热弹波(Thermal wave或Thermoelastic wave)。热弹波的应用是很广泛的。热能的变化可以是不同类型的能量转换而来,不同形式的能都有可能成为热弹波的能源,其中光能是很早以前就被发现并用作热弹波的能源的,最近又有用扫描电镜的电子束作能源来照射样品产生热弹波从而成像的实验,因而,除电镜显微像外,同时又获得一种新信息——热弹像。 一束强度被调制的光束照射在样品上,产生频率与调制频率相同的声波(即热弹波),这一现象称为光声效应(Photoacoustic effect)。当然光能变为声能的过程中是经过了热能这个阶段的,而且反映了样品的吸收光谱特性。早期光吸收谱的研究仅限于透光物质,自1880年光声     

油罐声发射检测信号数据库研究及应用

分析了油罐声发射检测技术特点和弱点,基于对检测影响因素的分析研究提出了油罐声发射信号特征数据库系统。采用盐水腐蚀真实罐底板,模拟油罐腐蚀。以Matlab软件为基础,提取全波形文件中被识别为腐蚀类别的特定帧信号,选取合适的自适应阈值电压得到信号特征参数,将全波形信号和信号特征参数入库。根据数据库特征参数训练支持向量机分类器,应用到实际油罐检测中并与开罐检测结果作对比,达到预期油罐分类效果。     

金刚石单晶生长的声发射实时检测初探

采用声发射检测技术,对高温高压下人造金刚石单晶的生长过程进行了检测和分析。利用由PCI-8型声发射仪和LMD-800型铰链式六面顶压机组成的声发射检测系统,检测了金刚石单晶的生长过程。将金刚石单晶生长和不生长过程中检测到的声发射信号进行对比和频谱分析,结果表明:声发射信号与金刚石单晶生长过程存在对应关系;金刚石单晶生长对应的声发射信号是一种低频信号,可以利用声发射信号的变化规律研究金刚石单晶在高温高压条件下的原位反应机理。     

高强度钢手工焊接后过程的声发射实时监测研究

本针对实际工艺中使用的高强度钢，重点对手工焊接的冷却过程利用声发射技术进行实时监测。本次试验是和先前在不同型号的钢板在手工焊接过程中所产生的声发射信号进行比较的基础上进行的，主要目的是寻找高强度钢在手工焊接的冷却中所产生的活性裂纹在冷却阶段的声信号特征。