[发明专利]基于WPT策略和DF策略的在役AZ31镁合金结构件疲劳损伤状态表征与定量评估系统

摘要

本发明公开了一种基于WPT策略和DF策略的在役AZ31镁合金结构件疲劳损伤状态表征与定量评估系统，声发射波形信号重构单元（1）将采集的原始波形信号进行处理输出声发射重构信号。DF估计模块（21）对重构信号进行傅里叶变换输出DF估计给归一化处理模块（22），其进行归一化电压处理输出对角切片信息给疲劳损伤度计算模块（23），其进行材料损伤度计算输出疲劳损伤度给疲劳损伤状态预测单元（3）和预警单元（4）进行评定和报警。应用本发明能够对AZ31镁合金结构件疲劳损伤状态进行直观、定量、实时的评估判断，从而做出预警，减少装备及人员伤亡等损失。

主权项

1.一种基于WPT策略和DF策略的在役AZ31镁合金结构件疲劳损伤状态表征与定量评估系统，其特征在于：该系统由声发射波形信号重构单元（1）、疲劳损伤状态评定单元（2）、疲劳损伤状态预测单元（3）和预警单元（4）组成；其中，声发射波形信号重构单元（1）信号分解模块（11）、干扰系数的剔除模块（12）和信号重构模块（13）组成组成；其中，疲劳损伤模式评定单元（2）由DF估计模块（21）、归一化处理模块（22）和疲劳损伤度计算模块（23）组成组成；信号分解重构模块（11）对接收到的多路声发射传感器采集的多路声信息S_v(t)进行小波包函数积分处理，得出小波包分解系数干扰系数的剔除模块（12）将小波包分解系数进行处理，剔除掉频率为100kHz节点P的小波包分解系数，P为某一正整数，得出择优小波包分解系数信号重构模块（13）第一方面将择优小波包分解系数通过小波叠加关系进行重构得出节点波形信号DF估计模块（21）对接收到的重构波形信号F(t)进行傅里叶变换处理，得到DF估计B(w)，B(w)是频率与电压的一维函数，w表示电压的频率，N表示将电压信号分成了N个样本，即样本个数，E表示电压的期望值，m表示样本的标识，e表示指数的表达形式，b表示傅里叶变换的复数，F(m)表示第m下的电压值，F(m-1)表示F(m)前一个的电压值，F(m+1)表示F(m)后一个的电压值；归一化处理模块（22）对接收到的DF估计B(w)通过归一化电压关系进行归一化处理，得到对角切片信息B_v；疲劳损伤度计算模块（23）依据材料损伤度关系对角切片信息B_v进行处理，得到疲劳损伤度F；材料损伤度关系中，第1个归一化电压值大于0的峰值频率记为f₁，f₁的权值记为ω₁；同理可得，第2个归一化电压值大于0的峰值频率记为f₂，f₂的权值记为ω₂；……，第n个归一化电压值大于0的峰值频率记为f_n，f_n的权值记为ω_n。疲劳损伤模式预测单元（3）根据接收到的疲劳损伤度值F，进行评定在役AZ31镁合金结构件的疲劳损伤状态：根据疲劳损伤状态不同将疲劳损伤状态分为数个等级，第一应力等级为小应力应变损伤10～12KN，第二应力等级为中等应力应变损伤14～16KN，第三应力等级为大应力应变损伤22～26KN。当疲劳损伤频率值F=F_p时，则评定为疲劳损伤等级C(F)＝p。其中，C(F)为疲劳损伤等级信息，p为疲劳损伤等级，即该疲劳损伤状态的疲劳损伤等级为第p级；F_p是第p级疲劳损伤模式的特定疲劳损伤频率度，即疲劳损伤等级C(F)＝p时，有F=F_p。当疲劳损伤频率F无法满足上述等级评定条件时，做为野值剔除。该疲劳损伤等级信息C(F)作为预警信息来启动预警单元4进行预警。