基于时间反转的线声发射检测仿真研究11000字论文.docxVIP

基于时间反转的线声发射检测仿真研究

摘要：声发射测定的其中一个重要目的是定位发声声源，借助声发射感应元件声源处发出的声音信号接收，然后经过波形分析和信号处理就可以对钢绞线内部缺陷的产生和扩展进行实时监测。时间反转是指将传感器接收到的声发射信号反向加载并发出，这时声发射信号将会在声源处形成聚焦，产生一个叠加增强信号，而且时间反转处理可以减弱声波在传播过程中波形模式变化对定位结果的影响，进而使定位的发声声源更精准。

经由有限元仿真来验证时间反转的准确性，在仿真软件中建立一个钢绞线模型，设置六个激励点分别模拟声发射源，再设置两个模拟传感器的采样点进行信号采集，在以时间反转方式对所采集信号做处理之后，将获得一个叠加增强信号，再根据这个叠加增强信号到达采样点和采样点之间的时间差、间距以及钢绞线模型中的平均声速对声发射源进行定位。之后再次通过实验来进一步验证时间反转的准确性，在钢绞线模型上设置六个断铅测试点，两个声发射传感器位于钢绞线模型的两端。分别在六个测试点激励，将传感器接收到的断铅信号进行时间反转，在声源处得到叠加增强信号，然后根据以上同一办法对发射声音的源头加以定位。结果表明，不论是有限元仿真还是实验，最终的定位结果误差都在5%以内，都验证了时间反转的准确性。

关键词：声发射检测，时间反转，钢绞线，定位，叠加增强信号

目录

第一章引言 1

1.1钢绞线概述 1

1.2钢绞线的无损检测 1

1.3国内外研究现状 1

1.4本章小结 2

第二章钢绞线的声发射检测及定位原理 3

2.1声发射检测原理 3

2.2声发射源产生机理 3

2.3钢绞线声发射源定位方法 3

2.3.1声发射源的定位方法 3

2.3.2时间反转聚焦定位原理 4

2.3.3钢绞线中的声发射源定位原理 4

2.4本章小结 6

第三章钢绞线时间反转定位有限元仿真研究 6

3.1建立仿真条件 6

3.2仿真结果和分析 7

3.3本章小结 12

第四章钢绞线时间反转定位实验 12

4.1设备及试件制作 12

4.2平均声速测定 13

4.3定位试验与信号分析 14

4.4本章小结 17

第五章总结与展望 18

5.1总结 18

5.2展望 18

参考文献 19

1

第一章引言

1.1钢绞线概述

在我国的工业发展和各个工程项目中，钢绞线都具有举足轻重的地位，因为钢绞线有抗拉强度高，松弛性能好，稳定性高且安全系数高等特点，所以被广泛运用于桥梁等大型建筑项目。钢绞线是一种钢铁产品，它由多根钢丝相绞而成，通常情况下，钢丝表层可依据所需添加包括镀铜层、镀锌层在内的各种涂层[1]。所谓预应力钢绞线，则指的是为了增加其耐腐蚀性，而涂上油脂或者石蜡之后包白色粉末或颗粒状的高密度聚乙烯，此类钢绞线也有镀铝合金或镀锌的。

镀锌钢绞线通常指承力索和拉线，也可以作架空输电的地线、公路两边的阻拦索或者建筑结构中的结构索12]。常用的预应力钢绞线一般是没有镀层的，有时也有镀锌的，其在水利、桥梁、岩土项目、能源、建筑等领域得到了大量运用，通常情况下，在地基、楼板等项目中会经常运用到无粘结预应力钢绞线。我们平时常见的钢绞线抗拉强度等级为1860MPa,除此之外还有1720、1770、1960、2000、2100MPa等级别。

1.2钢绞线的无损检测

目前，钢绞线的种类已经不下一百种了，而且规格更是有上千种之多13,所以不同类型和工艺的钢绞线运用后不可避免的会出现程度不一的损伤，因为钢绞线的应用环境一般位于户外，常年的风吹日晒导致钢绞线很容易出现腐蚀或损伤，比如起重机的吊索，运作时又需要承受很大的重力，一旦出现损伤将会影响整个建筑工程，因此钢绞线需要经常进行监测及检修，以免产生不必要的经济损失，甚至人员伤亡。目前可用于检测的办法主要有射线探伤、磁粉探伤等各种传统的检测办法，但这几种检测方法只能对已经产生的损伤进行检测，在实时检测操作方面无法使用。

作为动态无损检测工艺，AcousticEmission,即声发射检测工艺在检测金属损伤的研究方面得到了大量运用。该工艺是借助声发射感应器对物质内部因构造改变而形成的弹性波进行即时检测，并且待测件不会因此而受到干扰，与常规办法相比，其对关键位置出现的损伤以及其延伸的检测更为适用。并且声发射信号有持续型、突发型之分，前者持续较长时间，其实质是一个突发型信号集，而后者具有较大的幅值，只是持续时间不长。金属材料残损生成的声发射信号属于后者，裂