典型力学响应的声发射信号特征研究

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本文是在国家自然科学基金(No.51675258)、国家重点研发计划项目(No.2016YFF0203000)的资助下展开研究,江西省教育厅科技计划重点项目(No.GJJ150699)的资助下展开研究。能源是社会发展的重要支撑,人们对石化能源以及风电能源的利用已有很长的历史。在石油化工产业中,管路系统泄漏的情况经常发生。管路中流体的泄漏不仅产生严重的资源浪费,还会影响生产环节的产品质量,甚至会引起爆炸、火灾、毒气泄漏等安全事故。在风电能源的生产过程中,风力发电机所处的环境比较恶劣,且塔筒在运行时所承受的载荷十分复杂,塔筒倒塌的事故时有发生,给企业带来了极大的经济损失。声发射技术是一种实时动态的无损检测技术,具有检测效率高、有效检测范围大、对检测环境要求低、可发现早期损伤状态等优点。因此,声发射技术在工程应用方面有很大潜力,已广泛应用于工业生产的许多检测领域。论文从管路系统气体泄漏和在役风机塔筒运行状态两方面开展实验研究,通过声发射技术进行分析,获得管路系统中是否发生泄漏及泄漏发生位置的信息,以及塔筒的应力集中状态信息。在管路系统气体泄漏的实验研究中,分析了管道内压力、泄漏孔尺寸和信号传播距离对声发射信号的影响规律。(1)泄漏尺寸的增大,将会使声发射信号幅度、信号平均电平和均方根电压产生一定程度的增长;在0.2MPa以下时,振铃计数可以很好地反映泄漏时的压力;信号传播距离的增大,将会使各项声发射参数减小。(2)使用BP神经网络和支持向量机对管路系统中是否发生泄漏及泄漏发生位置进行了判断。在在役风机塔筒运行状态的实验研究中,分析了不同风况下,塔筒应力集中状态与声发射信号的关系,研究了使用声发射技术进行监测的方法。结果显示,(1)使用声发射方法进行应力集中位置的判断,效果良好,使用磁记忆方法进行复验可以极大提高应力集中部位的判断准确性。(2)随着应力集中程度的增加,声发射信号的振铃计数、幅度和能量均不断减小;在100k Hz以上部分的频率范围内,声发射信号幅值不断增加,且主频带从180k Hz左右变化到250k Hz左右;磁记忆信号的峰峰值对应力集中程度的判断也有明显帮助。
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