發(fā)布時(shí)間：2017-08-08 10:05

  本文關(guān)鍵詞：焊接裂紋聲發(fā)射信號(hào)特性實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是焊接過程結(jié)構(gòu)裂紋檢測(cè)的有效手段。由于焊接過程中采集到的結(jié)構(gòu)裂紋形成及狀態(tài)變化所產(chǎn)生的聲發(fā)射源信號(hào)具有多模態(tài)、非線性的特點(diǎn),加上聲發(fā)射測(cè)試中受到試件與夾具連接的摩擦、電弧沖擊的干擾,聲發(fā)射信號(hào)呈現(xiàn)出多聲發(fā)射源共存、特征微弱的特點(diǎn)。如何實(shí)現(xiàn)焊接過程焊接結(jié)構(gòu)裂紋激勵(lì)源聲發(fā)射信號(hào)多源信號(hào)分離與提取,為焊接過程結(jié)構(gòu)裂紋聲發(fā)射檢測(cè)提供理論與方法,是實(shí)現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)裂紋聲發(fā)射檢測(cè)的關(guān)鍵,具有理論研究與工程應(yīng)用價(jià)值。本文通過研制焊接過程裂紋模擬聲發(fā)射測(cè)試平臺(tái),結(jié)合聲發(fā)射信號(hào)時(shí)域采集系統(tǒng),構(gòu)成焊接過程結(jié)構(gòu)裂紋模擬聲發(fā)射測(cè)試平臺(tái),在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)與特性分析,并應(yīng)用提出的基于諧波分析的多源聲發(fā)射信號(hào)分離方法,對(duì)焊接過程焊接結(jié)構(gòu)裂紋聲發(fā)射源信號(hào)進(jìn)行了分離與提取,研究的主要內(nèi)容如下:(1)研制橫向拘束應(yīng)力可調(diào)實(shí)驗(yàn)裝置,結(jié)合聲發(fā)射信號(hào)在線采集系統(tǒng),搭建了焊接過程裂紋聲發(fā)射信號(hào)測(cè)試平臺(tái)。結(jié)合不同焊接工藝實(shí)驗(yàn)如手工焊接、鋁合金MIG焊等,該平臺(tái)可以模擬不同焊接工藝焊接結(jié)構(gòu)變形、裂紋產(chǎn)生等物理過程,并同步進(jìn)行多通道聲發(fā)射信號(hào)采集與測(cè)試。(2)提出了基于諧波分析的多源聲發(fā)射信號(hào)分離方法,該方法通過將信號(hào)片段擬合為AR矩陣,并使用SVD分析方法對(duì)重構(gòu)矩陣進(jìn)行分析確定信號(hào)有效諧波的層數(shù),然后通過FFT諧波分離法將有效諧波分離出來然后進(jìn)行重構(gòu)得到有效信號(hào),同時(shí)可以獲取信號(hào)諧波幅頻特性。通過對(duì)模擬、仿真信號(hào)進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了該方法能有效實(shí)現(xiàn)多源信號(hào)的有效分離。(3)分別進(jìn)行摩擦激勵(lì)源、焊接電弧沖擊激勵(lì)源、焊接結(jié)構(gòu)裂紋激勵(lì)源聲發(fā)射信號(hào)測(cè)試實(shí)驗(yàn),并對(duì)采集到的各種激勵(lì)源聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行有效提取與頻譜分析,獲取了相應(yīng)單一激勵(lì)源的聲發(fā)射信號(hào)頻域特性。(4)進(jìn)行手工焊接實(shí)驗(yàn),并同步采集焊接加熱與焊接冷卻過程中混合激勵(lì)源聲發(fā)射信號(hào)。根據(jù)不同激勵(lì)源聲發(fā)射信號(hào)頻域特性,應(yīng)用基于諧波分析的多源聲發(fā)射信號(hào)分離方法,分別對(duì)焊接加熱與焊接冷卻過程試驗(yàn)采集到的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分離與提取,有效實(shí)現(xiàn)了焊接結(jié)構(gòu)裂紋聲發(fā)射信號(hào)提取。
【關(guān)鍵詞】：焊接結(jié)構(gòu)裂紋 聲發(fā)射信號(hào) 諧波分析 頻域特性 信號(hào)分離
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG441.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 聲發(fā)射技術(shù)在焊接結(jié)構(gòu)裂紋檢測(cè)中的應(yīng)用11-12
• 1.2.2 橫向可變拘束熱裂紋試驗(yàn)方法12-13
• 1.2.3 聲發(fā)射信號(hào)分析與處理13-14
• 1.3 存在的問題14-15
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容15-18
• 第二章 焊接過程裂紋聲發(fā)射信號(hào)測(cè)試平臺(tái)18-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體構(gòu)成18-22
• 2.2 焊接可調(diào)拘束實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)22-27
• 2.2.1 焊接橫向拘束應(yīng)力可調(diào)實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)身的設(shè)計(jì)23-24
• 2.2.2 焊接橫向拘束應(yīng)力可調(diào)實(shí)驗(yàn)裝置壓力施加夾具的設(shè)計(jì)24-26
• 2.2.3 焊接橫向拘束應(yīng)力可調(diào)實(shí)驗(yàn)裝置焊件安裝夾具的設(shè)計(jì)26-27
• 2.3 焊接過程聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)27-31
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>27
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)信號(hào)采集27-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 基于諧波分析的多源聲發(fā)射信號(hào)分離方法32-44
• 3.1 奇異值分析（ SVD）32-34
• 3.1.1 SVD分析的理論32-33
• 3.1.2 SVD分析算法實(shí)現(xiàn)33-34
• 3.2 基于FFT的有效諧波提取34-35
• 3.2.1 FFT變換34
• 3.2.2 基于FFT的諧波提取34-35
• 3.3 基于奇異值分析和FFT的多源信號(hào)分離35-42
• 3.3.1 諧波分析有效信號(hào)提取方法35-36
• 3.3.2 仿真信號(hào)分離中的應(yīng)用36-38
• 3.3.3 模擬信號(hào)分離中的應(yīng)用38-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 焊接過程多源聲發(fā)射信號(hào)特性分析44-58
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與信號(hào)采集44-50
• 4.1.1 焊接摩擦源聲發(fā)射信號(hào)采集45-46
• 4.1.2 焊接電弧沖擊源聲發(fā)射信號(hào)采集46-48
• 4.1.3 焊接結(jié)構(gòu)裂紋源聲發(fā)射信號(hào)采集48-50
• 4.2 焊件與夾具摩擦聲發(fā)射信號(hào)幅頻特性分析50-52
• 4.2.1 焊件與夾具摩擦源有效聲發(fā)射信號(hào)提取50-51
• 4.2.2 焊件與夾具摩擦源聲發(fā)射信號(hào)幅頻特性分析51-52
• 4.3 焊接電弧沖擊源聲發(fā)射信號(hào)幅頻特性分析52-54
• 4.3.1 焊接電弧沖擊源聲發(fā)射信號(hào)提取52-53
• 4.3.2 焊接電弧沖擊源聲發(fā)射信號(hào)幅頻特性分析53-54
• 4.4 焊接結(jié)構(gòu)裂紋源聲發(fā)射信號(hào)幅頻特性分析54-56
• 4.4.1 焊接結(jié)構(gòu)裂紋源聲發(fā)射信號(hào)提取54-56
• 4.4.2 焊接結(jié)構(gòu)裂紋源聲發(fā)射信號(hào)幅頻特性分析56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 第五章 焊接過程多源聲發(fā)射信號(hào)分離與提取58-70
• 5.1 焊接加熱過程多源聲發(fā)射信號(hào)分離58-64
• 5.1.1 焊接加熱過程聲發(fā)射信號(hào)采集58-60
• 5.1.2 焊接加熱過程聲發(fā)射有效信號(hào)提取60-62
• 5.1.3 焊接加熱過程多源聲發(fā)射信號(hào)分離62-64
• 5.2 焊接冷卻過程多源聲發(fā)射信號(hào)分離64-69
• 5.2.1 焊接冷卻過程聲發(fā)射信號(hào)的采集64-66
• 5.2.2 焊接冷卻過程聲發(fā)射信號(hào)特征提取66-68
• 5.2.3 焊接冷卻過程多源聲發(fā)射信號(hào)分離68-69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 第六章 結(jié)論70-72
• 6.1 研究結(jié)論70-71
• 6.2 工作展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-78
• 附錄 攻讀學(xué)位期間參研項(xiàng)目和發(fā)表論文目錄78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：639400