基于双线性频率分离的梁类结构呼吸裂纹定位方法

针对梁类结构早期呼吸裂纹定位问题,基于含呼吸裂纹梁不同测点位置双线性程度的差异,提出了一种双线性频率分离的梁类结构呼吸裂纹定位方法。利用零点搜索、信号分割等技术将不同空间位置的结构响应,分解为双线性效应对应的正响应和负响应分量,分别反映了结构在裂纹张开状态及闭合状态下的动力学行为。不同测点分裂分量频率成分的差异与裂纹位置及深度有关,为此构造了双线性频率成分间的距离损伤指标,实现裂纹的定位。通过对裂纹位置、裂纹深度、激励频率和幅值、固有结构形状及噪声等影响因素的数值研究,表明了方法的有效性,可为实际工程应用提供理论依据。

基于声发射信号的风机叶片裂纹定位分析

为能够及时有效地监测并识别风机叶片裂纹的位置以及强度,讨论了风机叶片上声发射传感器测点优化布局方案,以及基于无线传感网络的信号采集实现,探讨了声发射信号分析和特征提取方法。在分析现有裂纹定位方法特点的基础上,提出了一种针对声发射信号进行小波分析判别风机叶片裂纹位置及其强度的方法。通过实验数据验证了该方法不仅能够实现裂纹位置及其强度的定位,而且与传统方法相比该方法提高了精确性。

基于共线异向混频技术的不可见疲劳裂纹定位

为了对金属构件中不可见疲劳裂纹进行有效的检测和定位,通过共线异向混频技术对金属构件内部不可见疲劳裂纹进行研究。当两列共线异向超声波在金属构件内相遇时,会与疲劳损伤发生非线性相互作用。研究结果表明,随着试件疲劳裂纹长度的增加,混频非线性系数单调递增,这与材料内部微观结构的变化密切相关。此外,通过控制两激励信号的延迟时间,使两列激励信号的相遇位置沿试件的水平方向由左向右移动,利用和/差频信号幅值最大值所对应的延迟时间对不可见疲劳裂纹进行定位。可见,利用共线异向混频技术可以对金属构件内部的不可见疲劳裂纹进行有效的检测和定位。

基于振动声调制和时间反转法的微裂纹定位检测研究

针对常规超声检测对闭合微裂纹不敏感的现象,开展了基于振动声调制技术的非线性超声检测研究,并引入时间反转法对检测信号中的非线性信号进行聚焦处理,实现闭合微裂纹的检测及定位。利用ABAQUS有限元软件仿真振动声调制技术检测铝管微裂纹,用有限长冲激响应滤波器提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号,在时域反转后重新加载到无裂纹铝管模型进行时反信号聚焦仿真。结果表明,振动声调制检测信号中的一阶旁瓣非线性信号能够在裂纹位置附近聚焦,管道径向布置的时间反转信号加载方式信号聚焦效果优于轴向布置,并且根据聚焦像的大小和位置可以对裂纹进行定量和定位。

基于S变换和互信息的梁类结构裂纹定位方法

实际使用中的梁类结构容易萌生裂纹,影响其使用寿命及安全可靠运行,准确判定其裂纹损伤位置对于实现梁类结构的快速准确维护处理具有重要意义,为此提出基于振动信号S变换和互信息值实现梁类结构裂纹的识别与定位。首先,基于测试获得梁类结构上分布点的振动信号;其次,利用S变换将振动信号变换到时频域,计算梁结构在裂纹损伤前后各对应位置点时频域振动信号的互信息值;最后,通过检索互信息值向量中分量的最小值位置实现裂纹区域的准确定位。为了避免引入附加质量的影响,利用机器视觉测振系统采集悬臂梁和小型复合材料叶片上的分布点振动信号,设置不同裂纹位置对梁类结构裂纹定位方法进行了验证,证明了方法的有效性。

考虑移动荷载随机性的裂纹梁动响应分析与裂纹定位

对简支裂纹梁在移动随机荷载作用下的位移响应及裂纹定位问题进行研究。发展了含横向开口裂纹的Euler-Bernoulli梁在单个匀速移动随机荷载作用下位移响应理论解,研究了移动荷载噪声标准差恒定情形下裂纹梁的随机动力响应问题,并采用Monte Carlo数值模拟法对提出的移动随机荷载作用下裂纹梁位移响应理论解的正确性进行验证。此外,提出了一种基于时–空转换的梁结构损伤统计定位方法,利用移动荷载的匀速性,将有限测点传感器采集的时域随机响应信号分别转换为梁结构的空间域随机响应,利用Daubechies离散小波变换揭示裂纹引起的空间域响应曲线突变可识别性与随机荷载噪声程度之间的关系,并通过一系列不同速度随机移动荷载下裂纹梁的空间域响应及其均值的离散小波变换分析,实现随机荷载噪声情况下的裂纹定位。

结合视觉测振与频响函数的梁裂纹定位方法

机器视觉测振技术具有多点测量的优点,且不会给被测对象带来附加质量。提出结合视觉测振与频响函数的梁裂纹定位方法,搭建机器视觉测振系统,并通过与基于激光位移传感器的测量结果精度对比进行验证。利用视觉测振系统测量得到的激励输入和多位置点振动信号,估计频率响应函数,描述激励点到各位置点之间的振动传递特性。基于裂纹产生前后频响函数的变化定义裂纹位置识别指数向量,通过辨识向量中分量最大值位置实现裂纹定位。在悬臂梁测振实验中设置不同的裂纹深度、不同的激励频率和不同的裂纹位置,对该裂纹定位方法的效果进行实验验证。

基于振动声调制的微裂纹定位成像研究

为了准确识别金属构件中的微裂纹,提出将振动声调制技术和延时叠加算法相结合的定位成像方法。通过基本原理分析,利用有限元软件对含有矩形微裂纹铝板模型进行振动声调制仿真,提取非线性损伤信号将其作为像素特征,使用延时叠加算法进行定位成像,并分析了成像的影响因素。实验中搭建了振动声调制检测系统对铝板里的圆形微裂纹进行定位成像,验证了上述方法的可行性。结果表明,成像结果与铝板上的原裂纹位置基本吻合,说明该定位成像方法能够实现微裂纹的有效定位。

基于风力机叶片固有频率的裂纹定位方法

针对风力机叶片裂纹定位问题,基于裂纹叶片固有频率差值比参数只与损伤位置相关的关系,提出了固有频率差值比的裂纹位置参数,通过数值仿真计算,建立裂纹位置参数数据库,提出裂纹定位参数及裂纹定位准则,实现了叶片裂纹所属区间定位;同时,研究叶片裂纹定位参数在裂纹区间内的变化规律,建立了裂纹定位参数与区间相对位置间的映射关系,实现了叶片裂纹区间内的精确定位。通过数值仿真分析验证了该方法的有效性,且定位精度较高,为实际的应用提供有力的依据。

基于小波包分析的道岔裂纹定位技术及其应用

针对城市轨道交通道岔裂纹难以监测定位的问题,利用声发射Lamb波的频散特性,提出使用单个传感器进行裂纹监测与定位,通过小波包分析算法提取同一模态下其中两个不同频率的Lamb波分量,分别获取它们到达传感器的时间差,以此可计算信号源的位置,从而实现裂纹定位。以地铁60 kg/m钢轨作为试验对象,定位准确度达到93%,表明采用该方法可比较准确地定位裂纹位置,与裂纹实际位置相对误差较小,可满足城市轨道交通道岔裂纹监测的要求。

升船机凸齿焊接裂纹位置检测智能定位方法

受水质和环境的影响升船机焊接区域极易出现损伤,严重的将引发安全事故造成大量经济财产损失,为此文中提出升船机凸齿焊接裂纹位置检测智能定位方法。通过互信息熵得出振动信号间的相似度,利用S变换生成时频域内的裂纹振动信号,运用LSTM神经网络检测识别出升船机凸齿中存在裂纹的区域,完成裂纹检测,通过计算凸齿焊接位置和带有裂纹的凸齿焊接位置振动响应信号的非线性评估值间差值,得出凸齿焊接裂纹位置,实现焊接裂纹位置检测智能定位。试验结果表明,文中方法的裂纹位置检测识别精准,智能化程度高。

微裂纹检测与定位的非线性超声仿真分析

金属浅表层的微裂纹直接影响金属的性能和使用寿命,非线性超声检测方法对于浅表层微缺陷检测有较好的效果。本文针对钢材浅表层微缺陷检测和定位问题,通过有限元仿真的方式研究裂纹检测与定位的非线性超声规律。在有限元仿真软件COMSOL Multiphsics中建立包含表层裂纹的二维混频表面波检测模型,研究超声波与钢材表层裂纹引起的非线性效应,总结缺陷尺寸与边频信号振幅的变化关系,采用基于时频分析的异侧混频激励方案研究裂纹的定位。仿真结果表明,当金属表面存在裂纹时,检测点接收的回波信号中将出现和频及差频信号;边频信号的信号强度随着裂纹宽度增大而增强,随着检测距离的增大而衰减,随着裂纹深度增加呈现先增后减趋势;通过时频分析实现了表面裂纹的定位。采用激励频率分别为0.5 MHz和0.8MHz、基频幅值均为10^(-5)m的超声信号能够满足浅表面裂纹检测需求,实现浅表面深度为0.2~2 mm、宽度为5~30μm的裂纹检测,定位准确率为88%。研究结果为钢材浅表层微缺陷的非线性混频超声检测和定位提供了参考依据。

基于非线性激光超声的微裂纹检测及定位

金属构件在加工及服役过程中,其表面及内部会产生微裂纹,外载荷作用下,微裂纹会逐渐扩展,成为影响构件安全运行的重大隐患,因而有必要对构件进行无损检测。提出一种基于非线性激光超声的微裂纹检测技术方法,通过提取激光超声波与微裂纹作用后非线性特征参数的改变量进行裂纹检测及定位。利用激光辐照构件激发超声波,根据构件时域动态响应信号重构状态空间,提出一种非线性特征参数提取方法对裂纹影响下状态空间改变量进行评估以识别裂纹,进而利用扫描激光法实现裂纹定位分析。搭建实验系统对铝合金表面不同宽度微裂纹进行检测,结果表明,所提方法能有效检测并定位构件表面微裂纹。

基于固有频率的风力机叶片裂纹精确定位与程度识别

针对叶片裂纹诊断问题,基于裂纹引起的叶片任意两阶固有频率变化之比只与损伤位置有关的性质,提出了基于任意两阶固有频率变化比的裂纹位置参数、裂纹定位参数及裂纹定位准则;将叶片表面划分多个区域,每次在区域边界植入单个裂纹,计算裂纹定位参数,实现叶片裂纹所属区间定位;同时,研究叶片裂纹定位参数在裂纹区间内的变化规律,建立了裂纹定位参数与区间相对位置间的映射关系,实现了叶片裂纹区间内的精确定位。基于完好叶片与裂纹叶片一阶固有频率变化量的平方与一阶固有频率之比只与损伤程度相关的性质,建立了叶片不同裂纹位置下裂纹损伤程度函数模型,实现叶片裂纹损伤程度的识别。通过数值仿真分析及试验验证了该方法的有效性,且识别精度较高,为实际的应用提供有力的依据。

基于光纤光栅传感的金属材料裂纹扩展检测研究

为快速、准确地检测金属材料中的裂纹,避免严重事故和重大经济损失,介绍了一种基于光纤布拉格光栅传感器的金属材料裂纹检测方法。该方法利用光纤布拉格光栅的高灵敏度和优良的光学传感特性,将光纤布拉格光栅传感器通过胶封装方式粘贴在含预制裂纹的金属试件上,通过拉伸试验获得金属材料扩展过程中的应力-应变关系,发现在裂纹扩展路径上,裂纹近端产生的应变小于远端产生的应变,即裂纹逐渐向传感器远端的方向扩展,从而实现了对金属材料裂纹扩展的实时监测和定位。

国产800 MPa级超大型压力钢管纵缝定位焊裂纹缺陷原因分析及处理

白鹤滩压力钢管制造前期,800MPa级高强钢压力钢管定位焊过程中出现多处裂纹。为避免裂纹缺陷,特成立QC攻关小组,解决纵缝定位焊裂纹缺陷。通过原因分析,找到造成定位焊裂纹的主要原因。针对主要原因,根据5W1H原则,制定采用红外线加热板预热和缩短定位焊间距的技术措施,解决了800MPa高强钢定位焊裂纹的问题,保证了白鹤滩电站压力钢管制造质量。

基于L(0,2)超声导波的管道裂纹损伤回波特征分析

基于L(0,2)模态超声导波分析管道裂纹损伤的回波特征。首先,基于ANSYS软件,通过删除单元的方法建立金属管道的裂纹缺陷的有限元模型;用脉冲–回波的方法模拟L(0,2)模态波对管道进行激励。其次,对得到的管道裂纹时程曲线进行分析,提取缺陷回波时间、反射系数等特征参数,通过对比模拟的裂纹轴向定位与实际裂纹位置,验证了管道裂纹模型的有效性;对裂纹轴向长度、周向角度、径向深度和裂纹截面积与反射系数的关系进行分析,得出结论:裂纹的轴向定位可以由裂纹回波到达的时间和波速确定,利用时域分析方法,定位误差不超过5%;裂缝径向深度和周向角度增加时,反射系数变大;当径向深度与周向角度同比例增加时,径向深度对裂纹反射的影响更大;裂纹截面积增大时,反射系数增大。

一种陶瓷瓶内壁裂纹检测算法

为了准确地对陶瓷瓶内壁进行裂纹检测,提出了一种基于数字图像处理技术的陶瓷瓶内壁裂缝检测算法。首先对所获取的陶瓷瓶内壁图片进行光照和去噪处理,并利用图像增强提高陶瓷瓶内壁图像的对比度;然后通过图像分割和连通域算法标记各连通域;最后通过对连通域进行检测来判断是否为裂纹,并将检测出的裂纹进行定位。仿真实验结果表明,所提出的算法能准确地检测出条形裂纹、横向裂纹、纵向裂纹等常见的陶瓷瓶内壁裂纹。

一种墙面清洁、探伤机器人的设计与实现

设计实现了一种具有墙面清洁和墙体裂纹探伤、定位等多功能的机器人。首先,机器人利用真空泵抽真空及负压式吸盘将自身吸附到墙面,依靠自身电机的光电门测速和碰撞感应器控制进行"之"字行走,配合清洁工具,实现了清洁墙面功能;其次,根据超声波测距的原理,机器人用模块KS109进行墙体裂纹探伤,同时用模块HC-SR04来进行二维平面(重物重力方向和水平方向)的裂纹定位;最后,采用蓝牙模块将数据传输到控制中心进行处理。实测表明,机器人"之"字行走路线可以擦拭到全部墙面;墙体裂纹探伤距离的差值大于5 mm时记录数据并报警,且裂纹定位的坐标误差小于3 cm。

Experimental studies on pillar failure characteristics based on acoustic emission location technique

Acoustic emission （AE） technique is a useful tool for investigating rock damage mechanism, and is used to study the temporal-spatial evolution process of microcracks during the similar pillar material experiment. A combined AE location algorithm was developed based on the Least square algorithm and Geiger location algorithm. The pencil break test results show that the location precision can meet the demand of microcrack monitoring. The 3D location of AE events can directly reflect the process of initiation, propagation and evolutionary of microcracks. During the loading process, stress is much likely concentrated on the area between pillar and roof of the specimen, where belongs to danger zone of macroscopic failure. When rock reaches its plastic deformation stage, AE events begin to decrease, which indicates that AE quiet period can be seen as precursor characteristic of rock failure.