爆炸複合結構結合狀態動態回響機理與檢測方法研究

《爆炸複合結構結合狀態動態回響機理與檢測方法研究》是依託西安交通大學，由張周鎖擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：爆炸複合結構結合狀態動態回響機理與檢測方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張周鎖
• 依託單位：西安交通大學

項目摘要

爆炸複合結構廣泛套用於化工、石油天然氣、航空航天、軍工、船舶、汽車等領域，對其結合狀態線上檢測、整體評價的工程需求迫切。目前爆炸複合結構結合狀態的檢測一般採用破壞性抽檢取樣後在實驗室檢測的方法，無法實現無損線上檢測和服役性能評估。本項目研究基於運算元自定義小波有限元的爆炸複合結構動力學模型，揭示結合狀態的動態回響機理，探求結合狀態與其動態回響信號特徵的映射關係；研究第二代小波和雙樹復小波信號特徵提取方法，實現爆炸複合結構動態回響信號微弱、耦合特徵信息的有效提取；研究並構建基於小波核函式的集成增強支持向量機識別模型，實現小樣本條件下爆炸複合結構狀態的高精度檢測和評估。針對爆炸複合管進行實驗研究與工程套用，為爆炸複合結構狀態的線上無損檢測和評估提供基礎理論和關鍵技術，對其質量檢測和服役性能評估提供有效手段，具有重要的學術意義和套用價值。

結題摘要

爆炸複合結構具有耐高溫、耐高壓、耐腐蝕等優良特性，已被廣泛套用於石油天然氣、化工、航空航天軍工、船舶、汽車等行業和領域，對其結合狀態線上檢測、整體評價的工程需求迫切。目前爆炸複合結構結合狀態的檢測一般採用破壞性抽檢取樣後在實驗室檢測的方法，難以實現無損線上檢測和服役性能評估。本項目研究了一種基於振動回響的爆炸複合結構結合狀態的檢測與評估方法，主要研究內容和研究成果如下：（1）基於Euler-Bernoulli梁模型構建了爆炸複合管的解析動力學模型，基於Hamilton正則方程構建了爆炸複合管的有限元動力學模型，實驗驗證了模型的有效性。利用兩種模型，探究了不同結合狀態對結構動態回響和狀態檢測指標的影響關係，為狀態檢測指標的選擇和確定提供了理論基礎和先驗知識。（2）針對整體結合強度不足缺陷檢測，研究提出了基於模態頻率幅值比的檢測指標。針對局部接觸不良缺陷檢測，研究提出了基於最佳化雙樹復小波時間熵的檢測指標。研究構建了基於貝葉斯算法的多檢測指標融合的結合狀態檢測模型，實驗驗證了檢測指標和檢測模型的有效性，實現了多種缺陷的線上檢測。（3）基於結合狀態缺陷會使結構非線性特性增強的物理屬性，研究了非線性輸出頻響函式對結合狀態缺陷的表征形態，提出了基於非線性輸出頻響函式的檢測方法，實驗驗證了其有效性。該方法檢測精度高，但需要對結構進行多次激勵，檢測效率低不便於線上檢測，可用於實現線上檢測缺陷結構的離線檢測確認。（4）基於提出的檢測指標和檢測方法，制定了檢測規範，開發了爆炸複合管結合狀態檢測與評估系統，可實現結合狀態的線上檢測和離線評估。該系統已套用於西安向陽航天材料股份公司的爆炸複合管生產線，初步驗證了其有效性。 本項目的研究成果為爆炸複合結構結合狀態的線上、無損檢測和評估提供了基礎理論和關鍵技術，具有重要學術意義和工程套用前景。