[发明专利]一种使用声发射信号能量特征值预测脆性材料临界失稳的方法

摘要

本发明涉及一种使用声发射信号能量特征值预测脆性材料临界失稳的方法，属于材料损伤检测技术领域。其步骤为①在待监测脆性材料上安装声发射传感器，采集声发射信号；②根据声发射信号的波形特征选取小波基；③对声发射信号进行1级小波包分解，分解成低频段信号和高频段信号；④分别计算低频段信号和高频段信号的能量特征值P1和P2；⑤分别绘制低频段信号的能量特征值P1和高频段信号的能量特征值P2的统计图；⑥根据P1和P2的变化状态判断待监测脆性材料是否处于临界失稳状态。本发明提出的方法克服了声发射参数分析法和快速傅里叶变换分析法的不足，通过对材料的破坏过程进行实时的监测，可以直观地判断裂纹扩展前的危险程度，预测材料的临界失稳状态。

主权项

一种使用声发射信号能量特征值预测脆性材料临界失稳的方法，其特征在于：其具体操作步骤为：步骤一、在待监测脆性材料上安装声发射传感器，用于实时采集待监测脆性材料上的声发射信号；步骤二、根据步骤一采集到的声发射信号的波形特征，选取小波基；步骤三、使用步骤二选取的小波基，对步骤一采集到的声发射信号进行1级小波包分解，声发射信号被分解成低频段信号和高频段信号；步骤四、分别计算低频段信号和高频段信号的能量特征值，分别用符号P1和P2表示；步骤五、在步骤四的操作基础上，绘制低频段信号的能量特征值P1的统计图和高频段信号的能量特征值P2的统计图；步骤六、根据低频段信号的能量特征值P1的统计图和高频段信号的能量特征值P2的统计图中，P1和P2的变化状态判断所述待监测脆性材料是否处于临界失稳状态；步骤六中判断所述待监测脆性材料处于临界失稳状态的具体方法为：当某一声发射信号N之后连续a个声发射信号中b％的声发射信号的低频段信号的能量特征值，大于该声发射之前所有声发射信号中b％的声发射信号的低频段能量特征值；并且，该声发射信号之后连续a个声发射信号中b％的声发射信号的高频段信号的能量特征值，小于该声发射之前所有声发射信号中b％的声发射信号的高频段能量特征值，则判断声发射信号N之后的声发射信号频率降低；a≥50，b∈[50,100]；由于脆性材料破坏过程中裂纹源的尺度与声发射信号的频率成反比，因此判断待监测脆性材料处于临界失稳状态，即待监测脆性材料内的长裂纹处于快速扩展汇合阶段。