基于核密度估计方法的涤棉混纺纱拉伸断裂声发射信号分析

为了研究涤棉混纺纱拉伸断裂过程中各组分纤维的断裂情况,自主搭建了声发射信号采集装置,分别采集纯涤纶、纯棉和涤棉混纺环锭纱的拉伸断裂声发射信号,采用HHT和ICA分析方法将声发射信号的时域信号转换成频域信号,并提取特征量频率与幅值。基于核密度估计方法对涤棉混纺纱的拉伸过程中涤纶与棉纤维的声发射信号进行分析。结果表明:涤棉混纺纱拉伸过程中其组分纤维的声发射信号可以用特征频谱表征;在拉伸过程的每一个阶段,各种材料声发射特征频谱的不同可以由特征频率的核密度估计表达,并可推测其组分纤维的断裂次序。     

基于AE技术和HHT的涤纶机织物拉伸断裂过程研究

为了获取与研究织物拉伸破坏模式的时频特征,通过改变织物组织结构和纬纱密度织造4种不同织物,在常规织物强力仪上利用自主搭建的声发射检测系统,分别采集对应织物拉伸破坏过程中产生的动态声频信息,利用Matlab软件运行基于HHT方法编译的程序对所采集信息进行信号分析与处理。分析结果表明:织物拉伸过程的AE信号曲线与拉伸载荷-位移曲线完全对应,所表征的结构相变化、纱线形变以及纱线断裂3个破坏模式可明显区分;4种织物结构相变化阶段特征频率相同,均为100Hz,且来自同一来源——经纬纱间正交摩擦,与织物组织、密度无关,表现在持续时间、幅值、能量等声发射信号参量上,结构相变化阶段与纱线强力利用系数大小有关。     

低扭矩环锭纱的结构分析

从纤维在空间上的三维形态以及在纱线横截面上的分布分析了低扭矩环锭纱中纤维的三维结构特征.研究结果表明,低扭矩环锭纱中大量的纤维轨迹呈非同轴异形螺旋线,其螺旋轴线与纱线轴线不一致,且螺旋半径不断显著变化,同时,很多纤维片段的螺旋线方向与纱线正常捻度方向相反.此外,低扭矩纱线中纤维在纱线横截面上的分布较为集中,有利于拉伸变形时纤维同时受力.低扭矩环锭纱的这些结构特征揭示了其独特的物理性能,即低残余扭矩、低捻度、高强力.     

竹浆纤维纱线芯吸行为的研究

研究几种竹浆纤维纱线包括环锭纱、紧密纱和MVS(Murata vortex spun)纱的芯吸性能,讨论了纱线结构、捻度和线密度对芯吸高度的影响.结果表明,几种竹浆纤维纱线的芯吸行为相似,纱线结构对芯吸性能影响显著,而线密度对芯吸的影响不明显并和纱线结构有关.对于给定的任意线密度,在给定的捻度范围内,竹浆纤维环锭纱和紧密纱的芯吸平衡高度随纱线捻度的增加而降低.     

喷气纱径向结构研究

采用汉密尔顿转移指数方法分析了喷气纱、环锭纱截面内纤维的径向分布规律,通过转移指数的计算得出了涤棉混纺喷气纱中包缠纤维和纱芯的基本组成及涤纶纤维线密度对包缠纤维数量的影响。     

多层衬纬机织针织复合织物的拉伸性能

为给多层衬纬机织针织复合织物的产业应用提供参考,衬纱和针织纱选用芳纶纤维编织出一种新型织物,并对该织物进行轴向的拉伸试验,分析比较织物纵向和横向的拉伸性能.研究表明:在多层衬纬机织针织复合织物拉伸过程中,先是衬纱结构和针织结构的整体拉伸,然后是衬纱的拉直伸长,直到衬纱结构拉断破坏,最后是针织纱的交替伸长和滑移,直到针织结构脱套破坏;针织结构的捆绑作用使得平直衬入的纬纱产生屈曲,屈曲程度与交织衬入的纬纱相当;衬纱的屈曲及针织纱的弯曲穿套均影响各自纱线强力的利用.     

赛络纺复合纱线结构及其拉伸力学模型

在对赛络纺复合纱线工艺、组分特点以及结构分析的基础上,从复合纱线组分纤维的拉伸性能着手,结合有关短纤维纱和股线的结构力学经典理论,计算并建立了非对称复合纱线的理论拉伸方程,并用几种组分纤维及其复合纱线性能参数的实验结果与理论拉伸方程进行了验证,两者的结果相符,利用此模型很容易计算并预测在既定成纱参数下的赛络纱线力学性能,并进一步揭示了赛络纺复合纱线的结构机理和拉伸性能之间的内在联系.     

摩擦包芯纱织物性能的研究

文章对棉包涤纶长丝摩擦纱、棉包锦纶高弹丝摩擦纱、棉包锦纶全牵伸丝摩擦纱以及棉包粘胶长丝摩擦纱的平纹织物的性能进行了试验研究,并将它们与纯棉环锭纱和纯棉摩擦纱的平纹织物的性能进行了比较和分析。研究结果表明,棉包涤纶长丝摩擦纱织物和棉包锦纶高弹丝摩擦纱织物在服用、舒适性等方面均优于环锭纱织物。这两种摩擦包芯纱织物作为服用织物将具有良好的发展前景。     

碳纳米管/涤纶包缠纱的制备与性能

在自行设计与搭建的包缠纱可控制备装置上,以碳纳米管(CNT)纱线为皮纱和涤纶(PET)长丝为芯纱包缠后分别得到不同捻度的CNT/PET包缠纱,并对包缠纱的形态结构、拉伸性能、电学性能以及应变传感性能进行了系统表征和分析.结果表明,碳纳米管纱线与涤纶长丝包缠后,不同捻度的包缠纱结构紧密均匀;随着捻度的增加,包缠纱的断裂伸长和断裂强力逐渐上升,捻度为2 500捻/m时,包缠纱的断裂伸长和断裂强力分别提高为CNT纱线的5倍和10倍左右.同时,当捻度为1 000~1 400捻/m时,包缠纱具有双传感系数特征:在拉伸的初始阶段,传感系数较低,约为0.50;当拉伸应变高于23%以后,传感系数急速上升至1.57左右,与碳纳米管纱线的传感系数(1.69)相当.当捻度高于1 400捻/m时,包缠纱的传感性能出现明显的波动.     

摩擦包芯纱织物性能的研究

章对棉包涤纶长丝摩擦纱、棉包锦纶高弹丝摩擦纱、棉包锦纶全牵伸丝摩擦纱以及棉包粘胶长丝摩擦纱的平纹织物的性能进行了试验研究，并将它们与纯棉环锭纱和纯棉摩擦纱的平纹织物的性能进行了比较和分析。研究结果表明，锦包涤纶长丝摩擦纱织物和棉包锦纶高弹丝摩擦纱织物在服用、舒适性等方面均优于环锭纱织物。这两种摩擦包芯纱织物作为服用织物将具有良好的发展前景。     

基于HHT和SVM的纤维拉伸断裂声发射信号的特征提取及分类研究

为了研究纤维拉伸断裂声发射信号的特征提取及分类方法,采用声发射技术采集了芳纶1313和阻燃黏胶2种纤维的拉伸断裂的声发射信号。通过小波变换,对采集的2种纤维的声发射信号进行消噪预处理以去除部分噪声,应用希尔伯特-黄变换对2种纤维去噪后的信号进行特征频率的提取,运用最小二乘支持向量机(LSSVM)对2种纤维的特征频率进行分类识别。结果表明:小波去噪方法可以去除信号的部分噪声;希尔伯特时频谱可以一定程度上反映2种纤维材料在时间维度上的断裂情况,边际谱上可以提取2种纤维材料声发射信号的特征频率;LSSVM能够对2种纤维材料拉伸断裂的特征频率分类识别,芳纶1313的识别率为40%,阻燃黏胶的识别率为80%,总的识别率为60%。     

集聚纺的纱线强力理论

为了从理论上分析集聚纺纱线较环锭纺纱线强力提高的原因,基于两种纱线的结构差异,如纤维的转移、纤维的堆积密度、纱线的直径等,建立了一个纱线结构计算模型.从理论上分析了纤维伸长率分布、纤维堆积密度及纱线直径对纱线强力的影响,合理解释了集聚纺纱线强力上升的原因.     

AN INVESTIGATION ON TENSILE FRACTURE FEATURE FOR THREE KINDS OF POLYESTER FIBERS

This paper deals with the fracture feature of three kinds of polyester fibers with differentstructures under different tensile conditions.We studied fracture initiation,crack propagationand ultimate fracture characteristics under tension of polyester fibers.The fracture features ofpolyester fibers are related with fiber structure and tensile condition.Crack is initiated in fibersurface.It propagates from outside to inside and eventually causes rupture of the fiber.In addi-tion,it is stated also that the analysis on tensile fracture feature of fibers might be confirmed bydynamic testing technique of scanning electron microscopy.     

碳纤维高应变率拉伸破坏形态的应变率效应性质

利用反射式间接拉伸Hopkinson杆实验装置，测试碳纤维在应变率1500-3000s^-1范围内的拉伸性质。实验结果表明，碳纤维在拉伸性质上是应变率不敏感材料，这与目前已有实验资料一致，但对碳纤维断裂端的断口形状观测表明，碳纤维破坏形态是与应变率相关的，随着应变率的增加，断口形态逐渐光滑。破坏形态的差异也导致了拉伸力学性质在不同应变率下的微弱差异。     

Progressive Failure Analysis of Quasi-isotropic Self-reinforced Polyethylene Composites by Comparing Unsupervised and Supervised Classifications of Acoustic Emission Data

Unsupervised and supervised pattern recognition（ PR）techniques are used to classify the acoustic emission（ AE） data originating from the quasi-isotropic self-reinforced polyethylene composites,in order to identify the various mechanisms in the multiangle-ply thermoplastic composites. Ultra-high molecular weight polyethylene / low density polyethylene（ UHMWPE / LDPE）composites were made and tested under quasi-static tensile load. The failure process was monitored by the AE technique. The collected AE signals were classified by unsupervised and supervised PR techniques, respectively. AE signals were clustered with unsupervised PR scheme automatically and mathematically. While in the supervised PR scheme,the labeled AE data from simple lay-up UHMWPE / LDPE laminates were utilized as the reference data.Comparison was drawn according to the analytical results. Fracture surfaces of the UHMWPE / LDPE specimens were observed by a scanning electron microscope（ SEM） for some physical support. By combining both classification results with the observation results,correlations were established between the AE signal classes and their originating damage modes. The comparison between the two classifying schemes showed a good agreement in the main damage modes and their failure process. It indicates both PR techniques are powerful for the complicated thermoplastic composites. Supervised PR scheme can lead to a more precise classification in that a suitable reference data set is input.     

基于AE信号的新型砂轮点磨削状态监测方法

提出了一种基于声发射(AE)信号对新型点磨削砂轮磨削状态进行实时监测方法.建立了表面粗糙度与AE信号的对应关系,为监测磨削加工表面粗糙度提供了条件.采用单因素实验研究了各参数对AE信号RMS值的影响规律,结果进一步证明了AE信号与表面粗糙度的对应关系.对比分析了砂轮不同磨损状况下的AE信号,依据此信号可对磨削状态进行实时监测.为了区分声发射源性质的异同,对磨削过程中的AE信号进行了频谱分析,砂轮发生磨损时,AE信号在45~65kHz,80~90kHz,100~110kHz频段的能量升高显著,并且在15kHz附近出现了很高的尖峰,为监测磨削状态提供了一种可行且有效的方法.     

Moment tensor analysis of the acoustic emission source in the rock damage process

To further investigate the mechanism of acoustic emission (AE) in the rock fracture experiment, moment tensor analysis was carried out. The AE sources characterized by crack sizes, orientations and fracture modes, are represented by a time-dependent moment tensor. Since the waveforms recorded by AE monitors correlate to the moment tensors, we prefer to select the P wave amplitude from the full-space Green's function of homogeneous and isotropic materials to determine the six independent components of the moment tensor. The moment tensor analysis was used to investigate the AE sources recorded in the experiment, and three types of micro-cracks were found, which are tensile mode, shear mode and mixture of the tensile and shear mode. In addition, the motion of micro-cracks was decided by eigenvectors of moment tensor. Results indicate that the moment tensor analysis may be used as a measurement to reflect the damage evolution of rock specimen.     

基于声发射技术的混凝土压缩损伤研究

结合力学特性参数及声发射特征参数对混凝土压缩破坏过程进行分析,结果表明声发射特征参数能有效表征混凝土材料内部裂纹扩展数量及损伤程度.基于小波变换对采集的声发射信号进行瞬态分析,获得了裂纹萌生、裂纹生长和微孔洞压缩、裂纹汇合所对应的声发射信号的时频特征.实验中裂纹萌生、裂纹生长和微孔洞压缩、裂纹汇合所对应的声发射信号的上升时间依次增长,频率依次降低与应变能释放理论相符合.