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.     

声发射层析成像技术在混凝土结构中的应用

针对传统声发射源定位算法(如时差定位)应用于各向异性介质的局限性,将声发射层析成像方法(AE tomography)引入混凝土结构损伤定位,该算法以声发射事件作为点源,结合源定位算法和层析成像算法,通过波速变化重建物体结构缺陷(损伤)的慢度图,既适合于各向同性材料,也适合于各向异性材料.为了验证提出算法的可行性,制作了有和无钢筋2个不同结构的混凝土样本并通过了实验.实验结果表明所提出的方法不仅能通过声发射波速度变化实现损伤定位的可视化,而且相对于传统定位算法,混凝土样本结构缺陷(损伤)的定位精度也获得了进一步提高.     

不同岩石声发射活动特性的实验研究

应用声发射及其定位技术,对不同岩样破裂过程的声发射活动规律进行实验研究,借以揭示不同岩样的破裂失稳机理.实验结果表明:几种岩石的破坏模式相同,均发生劈裂破坏;在相同实验条件下,在初始加载时,5种岩样产生的声发射事件均比较少;随着载荷的增加,不同岩石的声发射活动表现并非一致,砂岩在整个加载过程产生的声发射事件数最少,而花岗岩产生的声发射事件数最多;砂岩和花岗岩(红色)其声发射事件变化率非常明显,在破坏前无任何征兆;由于声发射事件定位是时差定位法,岩样波速影响着声发射事件的定位,砂岩、大理岩(黑色)及花岗岩(红色)等岩样没有得到定位结果;而花岗岩与大理岩的声发射定位结果,直观反映了其内部裂纹初始、...     

砂岩单轴循环加卸载过程中声发射信号特征与时空演化规律

为深入研究循环荷载作用下岩石内部微裂纹萌生、发展及贯通的时空演化规律,以砂岩为研究对象,开展了砂岩在单轴循环加卸载下的声发射试验。结果表明:借助不同方向的波速测试,可获得声波在岩石中的传播速度,为声发射定位提供合理的波速参数;通过合理布置传感器的位置,可准确定位破裂面的空间位置;加卸载过程中声发射事件数和能量呈现台阶状上升,表明声发射具有记忆效应;通过声发射事件空间定位与破坏岩样的对比,验证了两者的位置基本一致,表明声发射可有效获得岩石内部微裂纹发展的全过程。     

不同岩石声发射定位算法及其实验研究

应用声发射定位技术实验研究了不同加载方式下不同岩石(花岗岩、砂岩)破裂过程中内部裂纹扩展的三维空间演化过程;对Geiger定位算法和单纯形定位算法的定位原理进行了分析,并对两种定位算法的定位精度进行了探讨.研究表明:声发射定位事件直观反映了裂纹萌生、扩展的动态演化过程,声发射事件的定位结果与岩石试样的实际破坏模式非常吻合;单纯形算法的定位精度要高于Geiger算法,但定位的声发射事件数少于Geiger算法.在基于声发射定位技术对岩石失稳破裂过程进行研究时,可根据具体情况选用定位方法,也可通过两种或多种定位算法的对比分析来获得更精确的定位结果.     

噪音环境下桥梁损伤声发射定位技术研究

为研究噪音环境下桥梁损伤的声发射定位方法,并获取相应的技术参数,在一座运营中的预应力钢筋混凝土桥梁的箱梁内部进行了声发射定位试验,通过定位参数的选取、断铅模拟损伤的声发射定位试验、声发射信号的滤波除噪、定位图聚类等一系列试验,达到了比较满意的定位效果,定位误差控制在50 mm以内,并获得了桥梁检测中的声发射门槛值、定位波速以及三个定位时间参数值[峰值定义时间(PDT)、撞击定义时间(HDT)、撞击锁闭时间(HLT)]。试验结果表明,在运营桥梁上进行声发射损伤定位时,门槛值设为40 d B可以滤除大部分环境噪音,同时通过关联图对比分析、利用数字滤波除噪,并对定位图进行聚类,可以进一步提高定位精度,最终误差可以控制在50 mm以内。研究结果可为声发射损伤定位技术在桥梁检测及监测方面的推广应用提供借鉴。     

不同骨料粒径混凝土声发射特性分析

通过研究3组普通混凝土轴心受压试件,以不同粗骨料最大粒径作为变量,研究其应力-应变曲线特征及损伤破坏特征.利用声发射技术,研究不同粗骨料粒径普通混凝土的声发射特性,从声发射波速、能量参数、空间定位分析、损伤演化规律等角度综合评价材料特性.结果表明:混凝土的强度指标及变形性能可通过应力-应变全阶段曲线较好地反映,随粗骨料粒径增大,强度呈下降趋势,但骨料间的咬合作用明显增强.声发射波速受材料的密实程度、骨料粒径尺寸影响较大,存在随粗骨料粒径增大、波速下降的趋势.从能量角度分析破坏的全过程,应力水平-累计能量曲线4个阶段特征分明,将事件数引入材料损伤本构方程建立不同粗骨料粒径下的损伤演化模型,对实时、定量评价材料损伤程度具有较高精度.     

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.     

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%。     

北海涠洲岛原油码头地层剪切波速和电阻率特征

采用剪切波速测试仪和电阻率测试仪对北海涠洲岛原油码头土层进行了测试,根据波速分布和时距曲线,计算了场地覆盖层厚度土层的剪切波速、等效剪切波速,利用已测剪切波速对地层波速值进行了分层统计。根据地层波速统计值对场地代表性孔进行剪切波速值预测,最后依据测试波速、剪切波速计算值和电阻率值对场地进行综合评价。     

风电叶片玻璃钢复合材料声发射衰减与源定位

为实现风电叶片结构健康监测中典型声发射源的特征分析和精确定位,以风电叶片玻璃纤维增强单向复合材料和多层复合材料为研究对象,采用Φ0.5mm铅芯为模拟声发射源,探讨声发射波在复合材料中的传播、衰减特性和定位精度.实验研究结果表明:单向复合材料纵向和横向的声发射传播与衰减特性明显不同,纵向声速大、衰减小;风电叶片现场检测中声发射源的精确定位,应综合考虑复合材料的结构和声学特性.     

影响微震震源定位精度的主要因素分析

 微震震源坐标是微震监测最基本和最重要的参数之一,定位精度的高低直接影响着微震分析的结果。研究分析了微震震源定位精度的影响因素,台站误差,速度误差及由优化算法带来的误差。采用优化算法确定震源的坐标及震源事件的发生时间时,不同算法求解的源坐标值相差很大,为此,如何选取合理的优化算法意义重大。将麦夸特法(LM)、简面体爬山法(SM)、准牛顿法(QN)、最大继承法(MIO)、自组织群移法(SOMA)、麦夸特法与全局优化算法(LM-GO)、简面体爬山法与全局优化算法(SM-GO)、准牛顿法与全局优化算法(QN-GO)、最大继承法与全局优化算法(MIO-GO)应用到震源定位中,分析不同算法对震源定位精度的影响。研究发现单纯使用MIO、QN、LM很容易陷入局部最优值,选用时应慎重,联合使用全局最优算法可以显著提高定位精度。SOMA、SM-GO、MIO-GO、LM-GO计算结果较为稳定,定位精度高,建议在声发射源与震源定位时优先选用。     

一种不受波速影响的单端行波故障测距新算法

采用提升小波变换和奇异性检测原理对电流行波到达母线测量端的时刻进行检测.首先利用初始行波、故障点反射波及对端母线反射波计算出行波波速,然后在常规单端行波故障测距算法的基础上,通过消去行波波速参数,提出一种不受行波波速影响的单端行波故障测距新算法.PSCAD和MATLAB仿真验证结果证明该方法具有很高的测距精度和实用性.     

基于小波变换自适应匹配的高速铁路牵引网故障单端行波定位法

为减少高速铁路牵引网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高高速铁路牵引网故障行波定位的准确度,提出了基于小波变换自适应匹配的高速铁路牵引网故障行波定位方法。该法结合小波变换奇异性与相似性算法,对行波信号进行分析,提取小波函数多尺度分解结构重构的高频信号进行故障行波定位。行波波头到达时间由该高频信号经相似性算法分析,获取特征值点位置计算。行波的传播参考速度由模拟实验分析结果所得。现场测试故障行波数据分析表明,该高速铁路牵引网故障行波定位方法能有效提取故障行波特征,并消除行波传播色散特性影响,定位误差<100 m。     

小应力扰动下岩石弹性波速变化的波形检测

弹性波速变化能够反映岩石内部结构和应力的变化,成为工程结构监测的重要基础,其关键是实现小应力扰动下的高精度检测。在室内建立一套试验测量系统,对3类岩石的6块样品进行单轴压缩试验,同步记录小应力作用下岩石的应变、声发射及超声波波形。分析岩石非均质引起的多次散射波(尾波)特性,利用尾波干涉测量实现波速变化的高精度波形检测,发展小应力扰动下岩石弹性波速变化的检测方法,并对尾波波速随应力的变化规律进行分析。结果表明:尾波干涉测量可以实现小应力扰动下的高精度动态监测,具有对岩体扰动小、灵敏度高、稳定性好、操作简单的优点;所提方法应用的条件是介质散射强度高,尾波较为发育,观测系统重复性好;尾波波速随应力的相对变化率dv/v是岩石损伤状态的一种表征,尾波波速变化具有记忆效应;与声发射相比,所提方法稳定,易识别,可用于岩心地应力测试。     

基于模量传输时间差的直流线路双端故障测距

针对传统高压直流输电线路双端测距依赖高精度同步对时,对通信通道要求较高的问题,提出利用故障行波线模、零模分量在线路中的传输时差来计算故障距离的双端测距方法。该方法通过提取故障行波两种模态分量的暂态信息,检测两种模量分别到达线路两端处的时刻,利用两者的时间差实现故障定位,克服了因两端检测装置时钟不同步所引起的误差。对于线模零模波速难以确定的问题,利用数学方法结合仿真数据拟合出波速曲线,再通过多次迭代过程不断对行波波速和故障距离进行优化,最后得到更准确的行波模量波速和故障距离值。在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建系统仿真模型,模拟时间不同步、不同故障距离和过渡电阻情况下的输电线短路状况,通过分析仿真,结果表明该方法定位准确性高,耐过渡电阻能力强,且不受时间不同步影响,具有良好的稳定性。     

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。     

基于MSFG的机载BITE故障定位算法研究

故障定位是机载BITE的重要功能,定位结果的准确性对维修测试有着重要影响。基于多信号流图模型,在构造故障-测试关联矩阵和故障-故障关联矩阵的基础上,引入故障信息矢量和故障定位矩阵,并给出适用于机载BITE故障定位的矢量描述和矩阵定义,进而提出一种简单、有效的故障定位算法。实例验证表明,该算法能够对系统中的故障源进行准确定位。     

复合材料层合板损伤的延迟累加成像算法

由于复合材料结构的各向异性,导致难以准确获得导波的波速和传播时间。因此在使用传统的延迟累加成像算法对复合材料结构进行损伤识别过程中,会造成损伤定位精度的降低。考虑到复合材料的各向异性导致导波在各个方向的波速并不相同,提出了一种改进的延迟累加损伤成像算法。该方法通过利用激励器与成像点以及成像点与传感器之间的方向角,在成像过程中选取了不同的方向波速进行损伤识别。通过一复合材料层合板冲击损伤的监测实验,将所提算法与采用不同方向波速的传统延迟累加成像算法进行对比,对所提方法的有效性进行了验证。实验结果表明:相比于采用单一速度的延迟累加成像算法,该方法的损伤监测误差控制在4%以内。