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第1章 绪论 1

1.1 声发射现象与声发射检测技术 1

1.2 声发射技术的发展历程 1

1.2.1 国外发展概况 1

1.2.2 国内发展概况 2

1.3 声发射检测的特点 3

1.4 声发射检测技术的应用领域 4

1.5 声发射技术在材料损伤检测领域的研究现状与发展趋势 5

第2章 声发射检测技术的原理 7

2.1 声发射的物理基础 7

2.1.1 声发射的产生机理 7

2.1.2 声发射源 8

2.1.3 声发射波的传播 9

2.1.4 Kaiser效应和Felicity效应 12

2.2 声发射检测的原理 12

2.3 声发射源的定位方法 13

2.3.1 直线定位法 14

2.3.2 任意三角形定位法 14

2.3.3 球面三角形定位法 16

第3章 材料损伤过程声发射信号处理与分析 19

3.1 传统声发射信号处理方法 19

3.1.1 表征参数分析法 19

3.1.2 波形分析法 20

3.2 基于小波分析的声发射信号降噪技术 21

3.2.1 小波分析技术简介 21

3.2.2 小波分析理论基础 22

3.2.3 基于小波分析的声发射信号剔噪方法 26

3.2.4 小波剔噪效果分析 29

3.3 基于关联图分析法的声发射信号降噪技术 30

3.4 材料损伤声发射信号的模式识别 32

3.4.1 模式识别的概念 32

3.4.2 模式识别方法分类 33

3.4.3 模式识别技术在声发射信号处理中的应用概况 34

3.5 材料损伤声发射信号处理中的神经网络技术 34

3.5.1 神经网络技术及BP网络简介 34

3.5.2 BP网络算法原理 35

3.5.3 BP算法改进 38

第4章 金属材料裂纹损伤的声发射检测 41

4.1 金属材料裂纹损伤的声发射检测模拟试验 41

4.1.1 试验方案 41

4.1.2 试验仪器与设备 42

4.1.3 试样材料 42

4.1.4 试样制备 43

4.1.5 参数设置 43

4.1.6 消噪措施 45

4.1.7 试验过程 45

4.1.8 试验结果 46

4.2 金属材料裂纹损伤的声发射特性 46

4.2.1 裂纹损伤过程的信号撞击数／振铃计数变化规律 49

4.2.2 金属材料裂纹损伤的演化过程 50

4.2.3 声发射振铃计数与载荷的关系 51

4.2.4 声发射技术在金属材料断裂韧性测试中的应用 51

4.3 基于声发射表征参数的金属材料裂纹损伤模式识别 54

4.3.1 裂纹损伤模式识别系统设计 54

4.3.2 裂纹损伤声发射信号的近邻识别法 58

4.3.3 模式识别测试 59

4.3.4 关于近邻识别中模式距离计算方法的改进 59

第5章 金属材料腐蚀损伤的声发射检测 61

5.1 金属材料腐蚀损伤的声发射的相关机理 61

5.1.1 铝合金5A03在浓硝酸中发生腐蚀损伤的机理 61

5.1.2 金属材料腐蚀损伤声发射的机理 61

5.2 金属材料腐蚀损伤的声发射检测试验 62

5.2.1 试验方案 62

5.2.2 试样制备 63

5.2.3 腐蚀介质 64

5.2.4 参数设置 64

5.2.5 试验过程及现象 65

5.3 金属材料腐蚀损伤的声发射特性分析 66

5.3.1 腐蚀声发射信号表征参数分析 66

5.3.2 腐蚀声发射信号频谱分析 70

5.4 基于声发射的金属材料腐蚀损伤神经网络识别 72

5.4.1 腐蚀损伤级别的划分 72

5.4.2 BP神经网络模型的构建 74

5.4.3 基于神经网络的腐蚀声发射信号模式识别 74

第6章 纤维增强型复合材料拉伸损伤的声发射检测 76

6.1 复合材料及其损伤检测方法简介 76

6.2 复合材料声发射源的时差定位 78

6.2.1 时差定位法在复合材料检测中的局限性 78

6.2.2 复合材料平板不同方向上的声速测量与拟合 78

6.2.3 单向纤维增强复合材料平板声发射源时差定位方法 80

6.3 碳／环氧复合材料拉伸损伤的声发射检测试验 81

6.3.1 试验设备 81

6.3.2 试样制备 82

6.4 组分材料及［90］、［45］单向板拉伸损伤过程及声发射特性 83

6.4.1 环氧树脂基体试样拉伸损伤过程及声发射特性 83

6.4.2 碳纤维束试样拉伸损伤过程及声发射特性 86

6.4.3 浸胶碳纤维束拉伸损伤过程及声发射特性 89

6.4.4 ［90］单向板拉伸损伤过程及声发射特性 92

6.4.5 ［45］单向板拉伸损伤过程及声发射特性 96

6.5 碳／环氧复合材料［0］单向板拉伸损伤过程分析 98

6.5.1 ［0］单向板拉伸损伤过程及声发射特性 99

6.5.2 ［0］单向板拉伸损伤过程的电阻变化特性 106

6.6 碳／环氧复合材料拉伸损伤模式识别 107

6.6.1 基于波形分析的模式识别方法 108

6.6.2 碳／环氧复合材料拉伸损伤声发射信号模式识别方案 110

6.6.3 聚类分析算法 111

6.6.4 碳／环氧复合材料单向板拉伸过程声发射信号模式识别实现 113

6.7 碳／环氧复合材料在不同拉伸条件下的损伤行为及评估 117

6.7.1 碳／环氧复合材料在不同加载速度下的拉伸损伤过程 117

6.7.2 碳／环氧复合材料的恒载声发射效应研究 120

6.7.3 碳／环氧复合材料的Felicity效应研究 123

6.7.4 基于声发射的复合材料加卸载效应研究 128

6.8 碳／环氧复合材料拉伸损伤临界失效载荷及损伤模型的探讨 133

6.8.1 复合材料临界失效载荷 134

6.8.2 复合材料拉伸损伤模型研究 139

6.8.3 基于可靠性分析的复合材料使用寿命探讨 143

附录 147

参考文献 148