焊接裂紋聲發(fā)射信號特性實驗研究.pdf

1、聲發(fā)射檢測技術是焊接過程結構裂紋檢測的有效手段。由于焊接過程中采集到的結構裂紋形成及狀態(tài)變化所產生的聲發(fā)射源信號具有多模態(tài)、非線性的特點，加上聲發(fā)射測試中受到試件與夾具連接的摩擦、電弧沖擊的干擾，聲發(fā)射信號呈現(xiàn)出多聲發(fā)射源共存、特征微弱的特點。如何實現(xiàn)焊接過程焊接結構裂紋激勵源聲發(fā)射信號多源信號分離與提取，為焊接過程結構裂紋聲發(fā)射檢測提供理論與方法，是實現(xiàn)焊接結構裂紋聲發(fā)射檢測的關鍵，具有理論研究與工程應用價值。
　　本文通過研制

2、焊接過程裂紋模擬聲發(fā)射測試平臺，結合聲發(fā)射信號時域采集系統(tǒng)，構成焊接過程結構裂紋模擬聲發(fā)射測試平臺，在此基礎上，進行了聲發(fā)射信號采集實驗與特性分析，并應用提出的基于諧波分析的多源聲發(fā)射信號分離方法，對焊接過程焊接結構裂紋聲發(fā)射源信號進行了分離與提取，研究的主要內容如下：
　?。?）研制橫向拘束應力可調實驗裝置，結合聲發(fā)射信號在線采集系統(tǒng)，搭建了焊接過程裂紋聲發(fā)射信號測試平臺。結合不同焊接工藝實驗如手工焊接、鋁合金MIG焊等，該平臺

3、可以模擬不同焊接工藝焊接結構變形、裂紋產生等物理過程，并同步進行多通道聲發(fā)射信號采集與測試。
　?。?）提出了基于諧波分析的多源聲發(fā)射信號分離方法，該方法通過將信號片段擬合為AR矩陣，并使用SVD分析方法對重構矩陣進行分析確定信號有效諧波的層數(shù)，然后通過FFT諧波分離法將有效諧波分離出來然后進行重構得到有效信號，同時可以獲取信號諧波幅頻特性。通過對模擬、仿真信號進行了分析，驗證了該方法能有效實現(xiàn)多源信號的有效分離。
　　（3

4、）分別進行摩擦激勵源、焊接電弧沖擊激勵源、焊接結構裂紋激勵源聲發(fā)射信號測試實驗，并對采集到的各種激勵源聲發(fā)射信號進行有效提取與頻譜分析，獲取了相應單一激勵源的聲發(fā)射信號頻域特性。
　　（4）進行手工焊接實驗，并同步采集焊接加熱與焊接冷卻過程中混合激勵源聲發(fā)射信號。根據(jù)不同激勵源聲發(fā)射信號頻域特性，應用基于諧波分析的多源聲發(fā)射信號分離方法，分別對焊接加熱與焊接冷卻過程試驗采集到的聲發(fā)射信號進行分離與提取，有效實現(xiàn)了焊接結構裂紋聲發(fā)射