风电叶片复合材料层间开裂声发射监测

通过对含Ⅰ型分层缺陷的单向和多轴向风电叶片复合材料试件进行拉伸力学性能实验,同时进行声发射全程监测,研究了含Ⅰ型分层复合材料在拉伸过程的损伤演化特性及声发射响应特征.实验结果表明:风电叶片复合材料Ⅰ型分层加载初始阶段载荷与张开位移之间呈现线性特征,当出现宏观裂纹扩展时两者呈现非线性关系.声发射监测数据显示,声发射信号的幅度、撞击累积数、相对能量等特征参量的动态变化可以反映出复合材料Ⅰ型分层损伤破坏过程.风电叶片复合材料声发射检测中可以依据信号的特征参量变化判断复合材料结构的损伤破坏程度.     

玻璃-芳纶混杂织物复合材料板声发射信号传播特性研究

由于对线性缺陷极为敏感,声发射在无损检测技术体系中占有重要地位,是实现从无损检测到无损监测技术转变的重要路径之一.随着材料科学的不断进步,复合材料在工程中的大规模应用给声发射检测带来了新的技术挑战.其中,复合材料各向异性所导致的声发射传播及衰减特性的方向性偏差是当前的研究热点之一.以玻璃-芳纶混杂织物复合材料板为研究对象,通过DS7-8B声发射仪采集"幅值控制型断铅试验"各测点信号,利用最小二乘法拟合得到了"指数衰减假设下"依方向变化的声发射衰减曲线和波速取值规律,并通过对比分析讨论了传播方向对衰减曲线及传播速度的整体影响.     

声发射信号通过螺栓紧固联接界面的试验研究

在声发射的实际应用中,采集的声发射信号很多都是经过不同界面传输的,其传播特性也受到不同程度的影响,其中通过螺栓紧固联接平面界面传播是最常见的一种。分析了引起声发射信号衰减的各种原因,采用成都动科信号采集卡及其相应的分析系统,模拟设计几组螺栓紧固联接平面试件来进行声发射信号传播特性研究。初步分析研究了在表面粗糙度、压力、接合面介质等不同条件下声发射信号通过螺栓紧固联接平面界面传播后的衰减情况,为声发射检测复杂结构设备具有重大参考意义。     

常压储罐声发射检测技术研究

声发射检测技术可用于常压储罐腐蚀评价.讨论了常压储罐中声发射信号产生的机制和传播过程,试验研究了液体介质中声发射源的定位、波速的计算及声发射信号的衰减规律,提出了声发射信号的分析方法以及结果评价方法,并给出一个工程实例.     

基于Morlet小波结构健康监测中的时间延迟

在构建基于声发射的被动结构健康监测系统的基础上,采用铝板为实验材料,根据Lamb波在薄板材料中传播具有频散特性,计算出纵波速度和横波速度.采用LabVIEW软件记录初始信号和处理信号参数,通过LabVIEW和Matlab接口,由Matlab进行Morlet小波变换,通过等高线选择合理的能量频率,应用能量波峰来计算不同传感器接收到信号的时间延迟,使其能够用于结构损伤的精确定位.最后通过对GFRP和CFRP复合材料的监测验证了本系统的适用性.     

混凝土不同深度裂纹对声发射波传播特性影响

为探究混凝土中不同深度裂纹对声发射波传播特性的影响,开展了不同深度裂纹的混凝土试件声发射试验,研究了不同深度裂纹对声发射波传播特性的影响,并进一步分析了不同深度裂纹存在对损伤信号的定位修正问题.结果表明：随着裂纹深度的增加,声发射信号的损伤变大,声发射波速降低.声发射低频段信号0～62.5 kHz能有效识别不同深度裂纹对声发射信号传播的损伤.基于不同深度裂纹对声发射信号的损伤变化规律,建立了考虑不同深度裂纹影响的修正波速关系模型,与传统时差定位方法相比,该方法对声发射源的定位更精确.     

基于相关分析的金属板声发射源定位方法研究

通过试验研究声发射信号在金属板中传播的特性,对试验中的模拟声发射源进行定位分析．通过对一钢板进行模拟声发射试验,获取了40组声发射试验数据,对采集信号的波形进行互相关分析,对声发射信号源进行定位计算．通过对各组试验数据进行分析,比较实际测得的声发射源位置和通过计算所得到的声发射源的位置,结果表明采用相关分析法对声发射源进行定位是可行的．     

压电晶片激发理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波

基于流固耦合理论,采用有限元方法,建立压电激发理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波的数值模型.数值模拟研究单向纤维增强复合材料中的泄漏Lamb波的色散和衰减特征,得到了全波场数值解,进而分析了不同激励频率,不同纤维取向对波形的影响.结果表明:理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波可存在非色散,衰减较小的So模态和色散,衰减较大的Ao模态;通过选择激励频率可以选择合适的传播模态.材料纤维取向不同会影响泄漏波形的传播速度以及色散和衰减特性.数值模拟建立了激励源、材料参数以及相应波形之间的定量关系,可为泄漏Lamb波技术应用于NDE和NDT提供理论参考.     

基于小波包分析的声发射源定位方法

通过用小波和小波包对声发射信号进行分解,研究了声发射信号的频散现象,探讨了频散现象与声发射源距传感器距离的关系.为消除声速测量偏差给声发射系统带来的定位误差,利用该关系和在薄板中传播的Lamb波的频散现象,提出了一种在不知道发射源声速的情况下进行声发射源定位的新方法,且不必增加传感器的数量.以铅笔芯折断产生信号为模拟源进行了试验验证.结果表明,该方法可以比较准确地确定声发射源的位置,而且理论值与实际值相差很小.     

混凝土骨料粒径对声发射信号衰减特性影响

针对混凝土材料声发射信号衰减特性问题,探究了不同组分对声发射信号的衰减变化规律。选用不同骨料粒径(5～10 mm、10～15 mm和15～20 mm)混凝土试件进行断铅试验,研究分析声发射信号幅值、中心频率、波速等参数变化。结果表明：品质因子Q与波阻抗具有较好的相关性,15～20 mm骨料粒径混凝土试件的品质因子Q和波阻抗最小,声发射信号衰减最大。随着传播距离的增加,弹性波的幅值、中心频率、峰值电压均呈衰减趋势。混凝土骨料粒径越大,其幅值和中心频率的衰减系数越大,声发射信号衰减越明显,各频段信号衰减越快,信号频带变得越窄,其基准波速越小,波速衰减变化越大。当弹性波传播到900 mm距离处时,5～10 mm、10～15 mm和15～20 mm粒径试件的波速变化率分别为-33.85%、-34.88%和-35.91%。     

基于多传感器融合的埋地输水管道泄漏声发射定位方法

针对无裸露埋地输水管道泄漏源定位难度大、精度差的问题,利用声发射技术,基于贪心策略思想与声发射波衰减理论,构建了多传感器融合策略的埋地输水管道泄漏源定位算法。通过搭建埋地输水管道泄漏模拟试验平台,开展埋地输水管道泄漏试验,对泄漏源定位算法进行验证。试验结果表明：该算法应用贪心策略思想优化了泄漏源检测区域,结合声发射多传感器融合分析,实现了埋地输水管道泄漏源精准定位,定位点平均误差为6.52%,定位区域面积占检测面积3.79%。所提出的埋地管道泄漏源定位方法,能够实现输水管道位置未知情况下泄漏源的精确定位,有效提高泄漏源定位的工作效率,可为埋地供水管网泄漏源定位提供理论和方法基础。     

裂纹源的支持向量机与神经网络定位对比研究

利用声发射技术检测水轮机叶片裂纹的产生位置.针对水轮机结构复杂及裂纹位置比较集中等特点,提出利用支持向量机的分类与回归功能对水轮机转轮叶片的裂纹进行定位.结果表明,与BP(误差反向传播)神经网络相比,支持向量机在叶片区域的识别率为100%,高于BP网络;裂纹源到焊缝的距离的预测精度也稍高于BP网络,因而支持向量机是一种适合复杂结构的定位方法,特别是在样本量不大的场所.     

叶尖结构变化对风力机噪声源分布特性的影响

为探究由水平轴风力机叶尖结构变化所造成的风力机噪声源分布特性的规律,利用圆盘声阵列系统对不同叶尖结构风力机采用近场声全息技术和远场波束形成技术进行噪声源识别.采集得到运行中的水平轴风力机在额定工况下的噪声信号,分析了噪声源声压级变化情况以及风力机噪声声源位置的分布规律.结果 表明:叶尖结构变化可以有效降低风力机的气动噪声,改变了风力机叶尖噪声的强度和产生位置,在一定程度上降低了叶尖噪声.通过对风力机叶尖结构的优化设计可以在不损害风力机气动性能的同时,实现较好的降噪效果.     

气动力和离心力载荷对风力机叶片结构特性影响

采用雷诺平均NS方程和标准k-ε湍流模型,在不同风速和转速下对某风力机叶片基于Workbench进行了单向流固耦合数值模拟,分别分析了气动力载荷和离心力载荷对风力机叶片功率及风力机叶片结构特性的影响。结果表明:相对于气动力载荷,风力机叶片离心力载荷对风力机叶片结构特性的影响较大。     

基于导波模态分析的高强钢丝腐蚀评估

为提高桥梁缆索损伤声发射监测的精度和可靠度,将小波变换的用于导波模态分析,提出了基于导波模态特征的高强钢丝腐蚀评估方法。通过有限元方法模拟多模态导波在索内单根高强钢丝中的传播过程,采用小波变换对节点振动加速度信号进行模态分析,并与柱波导理论时频曲线对比。通过在不同腐蚀程度高强钢丝上进行导波传播实验,分析了腐蚀损伤对导波模态特征的影响,并根据导波模态的频率分布特征构建评估指标,进行腐蚀评估。结果表明：有限元节点不同方向振动所包含的模态存在差异,数值计算结果与理论值吻合较好。高阶纵向导波频率更高,能量衰减更快,波形在反射过程中迅速消失。随腐蚀程度增加,高频高阶导波衰减严重,导波模态逐渐向低频低阶转移。基于导波模态特征的评估指标随腐蚀程度的增加单调上升,理想情况下,腐蚀率在7.6%以内的高强钢丝腐蚀损伤均可被有效识别。可见小波变换能够有效提取导波模态特征,基于导波模态特征构建评估指标可有效识别腐蚀损伤。     

拉索应力波传播速度与能量衰减特性试验研究

通过在单根钢丝、无张力索及张拉索上进行不同声源的声发射试验,分别获得了应力波在不同传播介质中的首波波速、能量衰减规律及频谱变化情况.结果表明:单根钢丝上的首波波速接近圆杆一阶纵波理论值,拉索中的首波波速则略小于钢丝;索中能量衰减,受张拉力影响,张紧的拉索能量衰减要远小于无张力索,实桥拉索可采用0.447这一实测能量衰减因子进行断丝源的能量反演.     

基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟

为了准确确定作用于桨叶和塔体的风荷载,研究了基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟问题.依据随机过程的随机函数描述,提出了基于物理机制的旋转Fourier互谱,有效地考虑了桨叶旋转效应和桨叶上不同点风速之间的相关性.然后,对旋转Fourier谱(随机Fourier谱)作逆Fourier变换,实现了桨叶(塔体)的风场模拟.最后,结合典型的1.25 MW三桨叶变桨距风力发电高塔系统,进行了纵向风速场数值仿真研究.算例表明,该算法可以准确地模拟给定风环境的风力发电高塔系统脉动风速时程.     

大型风力机叶片阻尼层厚度分析与抑颤研究

为增强大型风力机叶片抑颤效果,从增加叶片的结构阻尼角度出发,以8MW风力机叶片为研究对象,通过铺层设计和阻尼层位置设计为建立阻尼叶片有限元模型提供基础.分别以SHELL181单元和SOLID185单元模拟叶片上下蒙皮和阻尼层,对无阻尼叶片和阻尼叶片两种模型进行模态分析,探究阻尼层厚度变化对原叶片整体质量、固有频率及结构...