Q345钢拉伸及弯曲损伤裂纹声发射监测实验研究

Q345钢材已被广泛使用在许多领域中,但目前仍缺乏实时在线损伤监测的可靠方法,为此提出声发射检测技术对Q345钢材裂纹生长过程进行动态监测。首先根据试验设备配套模具设计出钢材试件;然后用电子万能试验机对试件完成拉伸和三点弯曲实验,并用声发射仪器采集试件预置裂纹变化过程中发出的声发射信号;最后提取声发射检测信号特征参数,并采用经历图分析法研究计数和能量特征参数随时间变化的规律,结合这种变化规律找到评价试件裂纹的变化状况。实验结果表明:试件在萌生、扩展和断裂不同变化阶段,声发射特征参数都有不同特征表现,可以通过这2个特征参数表征和评价Q345钢材的损伤状况。

混沌腔体换能器在反向滤波弹性检测中的应用及其仿真研究

针对传统单通道时间反转无损检测成像质量低,检测灵敏度差的问题,通过混沌腔体换能器(Chaotic Cavity Transducer:CCT)的应用,极大提高聚焦检测的能力。CCT的使用可以更好的利用介质的各经历态特性,其有效解决了单通道时间反转检测中的幻影成像及边界应力增加的问题。实验过程中采用了线性调频激发信号源(Chirped Excitation:CE)及反向滤波技术(Inverse Filter:IF),他们分别能够携带更多的能量及利用更多反转信号的模态,进而有效的提高信号聚焦的质量。为了更好的理解混沌腔体换能器的特性,采用了非连续Galerkin算法对其聚焦性能进行了数值仿真和分析。数值仿真的结果及混响介质检测与成像的实现,验证了CCT与CE及IF结合应用的有效性和高效性。

锯齿波信号激励增强超声造影剂的次谐波信号

提出了一种利用锯齿波激励以增强超声造影剂微气泡激发的次谐波信噪比的方法。基于修正的Church方程,采用数值计算分析了锯齿波激励下微气泡产生的次谐波的声压阈值及变化特性,并与正弦波激励进行了比较。实验中采用声压相等的基频为2 MHz的锯齿波及正弦波激发一种自制的包膜微气泡造影剂,测量了产生次谐波的激励声压阈值及与激励声压的关系。结果表明,锯齿波信号激励可以增强次谐波信号的强度,相对于正弦波激励增强约13 dB,并且激发声压阈值较低。实验结果与数值计算结果相符。

基于局部波数分析的复合材料板层裂损伤成像

基于超声导波的板状结构损伤检测方法以其检测范围大、灵敏度高等优势而吸引了研究者的广泛关注。然而复合材料中超声导波的复杂传播特征及常规的接触式导播驱动/传感手段限制了其在实际损伤检测中的应用。激光多普勒测振仪作为一种新型非接触导波场传感手段,能够以非接触的形式拾取结构表面高空间分辨率的导波场信号。基于导波场所提供的丰富结构特征信息,波数分析方法不仅能够实现结构内损伤的快速定位,也能评估损伤形状及尺度等特征。基于三维有限元数值建模,采用频率波数域分析方法检测复合材料中层裂损伤,讨论不同深度的损伤成像效果。数值模拟结果为该方法应用于实际复合材料损伤检测提供了理论基础。

艺术嗓音中不同唱法的元音共振峰研究

目的:探讨不同艺术嗓音(美声、民族、京剧)在声谱图上的重要参数——共振峰的表现特征。方法:使用MATLAB软件,对上述3类艺术嗓音稳态元音样本进行短时傅里叶变换及声图分析。结果:美声歌手按其声部的不同,其歌手共振峰有不同的表现;民族歌手声图上显著的特点是第一、第二、第三共振峰,即F1、F2、F3非常连续,能量变化十分均匀。京剧唱腔共性特点是可见共振峰频谱相当宽,各共振峰间过渡柔和,谐波非常丰富,出现类似西方美声的歌手共振峰的峰群(一般是2个峰)。结论:歌唱艺术嗓音在声图的共振峰参数上有其不同的属性及各自存在的特征,在客观评价和预测鉴定方面有重要的参考价值。

基于经验模态分解去噪的粗晶材料超声检测

粗晶材料超声检测中,结构噪声严重降低了检测信号的信噪比,缺陷反射难以识别.为了增强检测信号信噪比,提高粗晶材料超声检测的可靠性,采用经验模态分解(EMD)技术对检测信号进行去噪处理,通过3次样条插值形成波形包络,并利用信号的特征时间尺度将非线性、非平稳检测信号自适应的分解成多个本征模态函数(IMF)之和,从而获得信号高阶成份和趋势.利用EMD的这种特性对低信噪比模拟信号进行处理,并将处理结果与小波去噪结果进行对比,信噪比获得更大提高.通过对粗晶材料实测信号进行去噪实验,结果表明EMD去噪具有更强的自适应能力,且需知的原信号先验信息更少.

具有周期结构的垂直激励系统中颗粒物质隆起的形成和输运

在外加垂直激励条件下,存在周期底部结构的槽中,实验观察到颗粒物质隆起的形成和输运.槽的底部结构有两种.一种为由10个矩形凸起构成的周期状.外加激励较弱时,槽中形成多个小隆起,其个数与底部凸起的个数相同,并且小隆起均位于底部凸起上方,与底部凸起一一对应.外加激励较强时,颗粒系统随着外加激励参数的变化呈现3种不同的状态,单个大隆起、大隆起加小波浪和大隆起加剧烈波浪.实验测量了这3种状态对频率f和加速度Γ的依赖关系.为了研究出现波浪现象时隆起内部的输运情况,在隆起中掺入示踪颗粒,用高速相机记录其运动轨迹,观察到隆起的内部存在着局部对流,而这是平底槽中所没有的.另一种底部结构为单一台阶状,实验观察到隆起向台阶方向输运的现象,我们认为气压差是该现象产生的主要原因.