基于声发射信号特征参量的耐火材料微观损伤模式识别
耐火材料是工业中重要的高温辅助材料，探索耐火材料微观损伤形式，提高耐火材料的使用效率和安全性有着重要的研究意义。耐火材料受压损伤时产生大量复杂的声发射信号。本文针对耐火材料损伤的发展、损伤信号的特征及其对应的损伤形式等问题，运用声发射参量关联图分析、功率谱分析、主成分分析和K均值聚类分析等方法，研究了耐火材料损伤发展过程、信号的频率特征和类别特征，确定了不同特征的损伤信号对应的损伤形式。本文主要工作: 1、采用声发射技术对耐火材料受压试验进行实时监测。通过对采集的信号进行声发射参数关联分析，得出耐火材料损伤过程可分为四个阶段:压实阶段;损伤孕育阶段;损伤急剧发展阶段;失效阶段。对数据进行功率谱分析，发现损伤信号以三种形式存在:频率在50-60kHz的单一突发型信号;频率在150-160kHz的单一突发型信号;两种单一突发型信号随机叠加的叠加突发型信号。 2、以声发射参数上升时间、持续时间、幅度、能量、计数和质心频率为聚类参数，使用K均值方法对数据进行分类:第一和第二类信号反映了具有计数少、持续时间短和能量小特点的单一突发型信号，第二类信号的损伤强度大于第一类，第三类信号反映了具有计数多、持续时间长和能量大特点的叠加突发型信号。 3、对数据进行主成分分析后，取前5个主成分为聚类参数，使用K均值方法对数据进行分类:各类别之间数据重叠少，分类效果较好。并比对两种分类方法的优缺点:基于声发射参数的聚类能直观的反映每类数据的特征;基于主成分的聚类消除了参数之间的相关性，简化了数据结构。 4、通过电镜扫描，确定了耐火材料主要的两种损伤形式，基质损伤和界面损伤。频率段在50-60kHz的损伤信号对应基质损伤，频率段在150-160kHz的损伤信号对应界面损伤。 本文提出的声发射参数结合主成分分析，有效地消除了声发射参量之间的相关性，降低了数据维数，在分析大数据集方面有明显的优势。为耐火材料损伤声发射信号分析提供了新思路。
耐火材料;功率谱分析;声发射技术;信号特征;微观损伤;模式识别
武汉科技大学
硕士
机械设计及理论
王志刚
2013
中文
TQ175.15
50
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）