《大型起重機械健康監測與評估的聲發射理論和方法研究》是依託東南大學，由許飛雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大型起重機械健康監測與評估的聲發射理論和方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：許飛雲
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對現有聲發射技術理論和實驗研究的局限和大型起重機械健康監測與評估需求，對具有多個構件耦合的複雜結構條件下的結構缺陷聲發射傳播機理展開理論和實驗研究，構建基於損傷力學、彈塑性動力學等理論的大型起重機械缺陷形成和擴展的多尺度力學模型以及有限元/邊界元多尺度數值仿真模型；通過理論分析和實驗測試，提出大型起重機械多構件複雜聯接結構下的聲發射波傳播機理和傳播規律；提出融合聲發射波傳播特性、結構應力分布以及檢測環境約束條件下的聲發射感測器多目標智慧型最佳化布置方法；提出根據大型起重機械歷史運行記錄和特徵變化趨勢以及當前工作狀態，融合多感測器信息的大型起重機械健康狀況綜合評估模型，並制定相應的線上實時預警策略。促進聲發射技術的發展和完善，為其套用提供理論依據。
結題摘要
針對大型起重機械聲發射波傳播機理，結合有限元分析對聲發射波在起重機用Q235B鋼材及其結構中的傳播特性進行了理論和實驗研究，結果表明，不同聲發射激勵方式下，Q235B薄板中會產生不同模式的聲發射波，其傳播速度、幅度以及頻率特性在傳播過程中存在明顯差異，且會受到裂紋等靜態缺陷的影響；而在Q235B箱形梁中，隨傳播距離的增加，聲發射信號幅度逐漸降低，源信號所具有的快速衰減特性逐漸消失，且波的頻散現象越發明顯，突髮型聲發射信號逐漸蛻變成連續型信號。針對聲發射信號處理及特徵提取方法，考慮到聲發射信號的非平穩特性以及現場檢測時存在的噪聲干擾問題，套用譜分析、小波分析以及改進的集合經驗模式分解（EEMD-Fast-ICA）等現代信號處理方法獲得了斷鉛信號、腐蝕聲發射信號、摩擦信號、典型電磁干擾信號的特徵，在此基礎上，利用FastICA和TF-BSS算法實現了腐蝕、敲擊、摩擦等線性混合信號的盲源分離，可用於現場檢測聲發射信號的噪聲剔除，有效提高檢測結果的可靠性。結合門機承載過程中其金屬結構的應力分布狀態及聲發射波傳播特性，確定了聲發射檢測感測器布置的基本原則，即起重機應力集中或較大區域應布置感測器進行局部監測、箱形梁監測時，應優先在腹板中布置監測感測器，同時箱形梁各板件需同時布置感測器以實現對不同板件的監測、此外，考慮到AE信號傳播時的反射、散射、相互干涉及頻散現象，需要綜合多個感測器所採集的信號才能對損傷狀態做出識別，因此建議主梁監測感測器至少應等間距布置3枚感測器。針對大型起重機械聲發射源定位，提出了基於聲發射層析成像的可視化定位方法，包括ART算法及SART算法。通過斷鉛信號激勵，進行缺陷定位實驗，結果表明兩種算法均可獲得缺陷的實際位置。此外，將聲發射層析成像方法拓展套用於各向異性材料、不同組分（不含/含鋼筋）混凝土結構聲發射源定位研究，並通過實驗在兩種不同組分的樣本中進行驗證，結果表明該方法相對於傳統定位算法，具有更高的定位精度。結合實際套用需求，開發了聲發射檢測軟體，實現了聲發射信號的分析及源定位，在此基礎上，提出了基於聲發射和神經網路的安全評估方法，並針對起重機、儲罐制定了制定了《起重機聲發射檢測標準（初步）》以及《常壓儲罐聲發射線上檢測工藝》。
