本文關鍵詞：基于聲發(fā)射的裂紋建模與診斷，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：工程結構失效引發(fā)的災難性事故時有發(fā)生，結構失效通常由腐蝕、溫度、裂紋等引起，而裂紋是首要因素。當前裂紋是工程界得到廣泛研究，但因為裂紋發(fā)展過程難以直接觀測，所以對裂紋萌發(fā)和擴展的動態(tài)過程還知之甚少。裂紋活動時會產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象，聲發(fā)射信號包含了大量與動態(tài)裂紋直接相關的信息，因而可以用于動態(tài)裂紋研究。本論文基于聲發(fā)射開展裂紋的建模與診斷。 （1）首先，研究了聲發(fā)射波動的機理。采用彈性動力學原理建立了聲發(fā)射波動方程，利用方程的格林函數(shù)解建立了聲發(fā)射波動的一般模型�；谠撃Ｐ蛯﹄A躍脈沖、矩形脈沖、高斯脈沖、落球沖擊脈沖激發(fā)的聲發(fā)射波形進行了仿真，其中，落球聲發(fā)射仿真波形與試驗波形吻合，，表明建立的聲發(fā)射波動模型是正確的。 （2）然后，開展了鋼結構裂紋聲發(fā)射試驗研究。裂紋發(fā)展時經(jīng)歷了塑性變形、裂紋萌發(fā)和裂紋擴展三個階段，整個過程中的可觀測到三種聲發(fā)射波型：突發(fā)型、連續(xù)型和混合型。裂紋塑性變形階段主要為連續(xù)型波；裂紋萌發(fā)時會出現(xiàn)突發(fā)型波和混合型波；裂紋擴展階段主要出現(xiàn)混合型波和低頻連續(xù)型波，其中低頻連續(xù)型波主要是由裂紋面摩擦產(chǎn)生。 （3）基于上述分析，對裂紋進行建模研究。分別采用點應力和矩張量描述裂紋的萌發(fā)和擴展，分別建立了裂紋萌發(fā)和擴展的聲發(fā)射正演模型，并對裂紋萌發(fā)、I、II型裂紋擴展的聲發(fā)射波形進行正演仿真分析�；诼暟l(fā)射正演模型和逆褶積方法建立了裂紋萌發(fā)和擴展的聲發(fā)射反演模型。將上述模型應用于斷鉛聲發(fā)射波形反演研究，得到斷鉛聲發(fā)射源函數(shù)。對該函數(shù)進行分析發(fā)現(xiàn)：裂紋萌發(fā)時，裂紋區(qū)的應力不斷上升，在裂紋擴展時，裂紋區(qū)的應力不斷下降。根據(jù)應力下降時間計算得到裂紋擴展速度為0.0943mm μs。 （4）最后，進行了裂紋診斷方法的研究。針對聲發(fā)射時差定位中初至時刻拾取的問題，提出了基于包絡H lder指數(shù)的初至時刻拾取方法，將其應用于斷鉛和鋼結構裂紋聲發(fā)射信號，初至時刻拾取誤差不超過2μs。針對裂紋位置準確識別的問題，構造了聲發(fā)射活動性評價指標，結合模糊聚類法對鋼結構裂紋擴展位置進行了有效識別。針對裂紋類型診斷的問題，采用矩張量診斷方法對鋼結構裂紋擴展類型進行了判定，并定量地計算出裂紋擴展的方向角。
【關鍵詞】：裂紋萌發(fā) 裂紋擴展 聲發(fā)射 建模 診斷
【學位授予單位】：三峽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH165.3
【目錄】：

• 內(nèi)容摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 常用聲發(fā)射信號處理方法11-12
• 1.2.2 聲發(fā)射在裂紋建模中的發(fā)展12-14
• 1.2.3 聲發(fā)射診斷法的發(fā)展與應用14-15
• 1.3 論文結構安排15-16
• 2 聲發(fā)射波動特性16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 聲發(fā)射波動特性16-20
• 2.2.1 聲發(fā)射波的來源16-17
• 2.2.2 聲發(fā)射波的特點17-18
• 2.2.3 聲發(fā)射波傳播規(guī)律18-20
• 2.3 聲發(fā)射波動方程20-30
• 2.3.1 波動方程建立20-22
• 2.3.2 一般求解方法22
• 2.3.3 積分求解法與算例22-30
• 2.4 本章小結30-31
• 3 聲發(fā)射試驗與分析31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 聲發(fā)射信號采集試驗31-38
• 3.2.1 聲發(fā)射采集系統(tǒng)31-32
• 3.2.2 模擬源的聲發(fā)射試驗32-34
• 3.2.3 裂紋聲發(fā)射試驗34-38
• 3.3 裂紋聲發(fā)射信號分析38-46
• 3.3.1 統(tǒng)計參數(shù)分析方法38-41
• 3.3.2 波形特征分析方法41-46
• 3.4 本章小結46-47
• 4 基于聲發(fā)射的裂紋建模47-61
• 4.1 引言47
• 4.2 裂紋聲發(fā)射正演47-55
• 4.2.1 裂紋的兩種描述方法47-49
• 4.2.2 裂紋聲發(fā)射正演模型49-50
• 4.2.3 裂紋聲發(fā)射波形正演50-55
• 4.3 裂紋聲發(fā)射反演55-60
• 4.3.1 裂紋源函數(shù)反演模型55-56
• 4.3.2 裂紋源函數(shù)的反演56-59
• 4.3.3 動態(tài)裂紋機理分析59-60
• 4.4 本章小結60-61
• 5 基于聲發(fā)射的裂紋診斷61-75
• 5.1 引言61
• 5.2 裂紋位置診斷方法61-69
• 5.2.1 初至時刻拾取61-66
• 5.2.2 裂紋位置識別66-69
• 5.3 裂紋類型診斷方法69-74
• 5.3.1 基于聲發(fā)射的矩張量計算69-70
• 5.3.2 裂紋類型的矩張量診斷70-74
• 5.4 本章小結74-75
• 6 結論與展望75-77
• 參考文獻77-81
• 致謝81-82
• 附錄：攻讀碩士學位期間參與項目及取得成果82-83

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：基于聲發(fā)射的裂紋建模與診斷，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：325935