[發明專利]聲發射監測裝置及其對材料結構的疲勞損傷分析方法

在審

• 申請號: 202010585531.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111999391A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 李建宇;賈中匯;水桃濤
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/44
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 李文洋

1.一種聲發射監測裝置，其特征在于：包括聲發射傳感器、前置放大器、AD轉換器、D矩陣生成程序、概率空間分解器以及損傷狀態軌跡生成器；所述聲發射傳感器安裝在材料結構的外表面用于接收聲發射信號；

所述前置放大器用于對所述聲發射信號進行放大；

所述AD轉換器用于將獲得的放大的聲發射信號轉換為數字信號；

所述D矩陣生成程序用于從采集的數字信號數據中提取其特征參數，來構建一個能夠表征微損傷能量尺度特征和時間序列特征的二維多元隨機損傷變量D矩陣；

所述概率空間分解器用于計算所述D矩陣的概率空間；

所述損傷狀態軌跡生成器用于計算概率熵并生成損傷狀態軌跡。

2.一種利用所述聲發射監測裝置對材料結構的疲勞損傷分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、為受載結構應用一種層次化的試驗；

步驟二、在結構表面放置至少一個聲發射傳感器，采集其在損傷累計過程下的海量聲發射信號；

步驟三、從采集的聲發射信號數據中提取其特征參數來構建一個能夠表征微損傷能量尺度特征和時間序列特征的多元隨機損傷變量D矩陣；

步驟四、計算上述D矩陣的概率空間；

步驟五、計算上述概率空間的概率熵并將概率熵與施加的應力相關聯得到熵-應力關系；

步驟六、根據所述熵-應力關系的熵值來評價所述材料結構的損傷狀態。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟一中，所述試驗為基于一定量疲勞損傷后對材料結構進行單軸準靜態拉伸。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟三中，生成D矩陣包括對多個參數有關的D矩陣的生成，這些參數包括：施加的載荷、位移、應力、時間序列中的一種。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟四中，所述D矩陣的概率空間包括對多個參數有關的D矩陣的概率空間的計算，這些參數包括：施加的載荷、位移、應力、時間序列中的一種。

6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟五中，所述概率空間的概率熵的步驟包括對多個參數有關的概率空間的概率熵的計算，這些參數包括：施加的載荷、位移、應力、時間序列中的一種。

7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟六中，所述損傷狀態軌跡的步驟包括對多個參數有關的損傷狀態軌跡的生成，這些參數包括：施加的載荷、位移、應力、時間序列中的一種。

8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述的D矩陣是用來表征材料與結構的損傷狀態的聲發射信號的特征參數的二維數據矩陣。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于：D矩陣數據中，所述二維數據矩陣中行是被分析特征參數的尺度標準，被分析參數有幅值，能量和時間；列是被分析特征參數的觀察索引。

10.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述概率空間是所述D矩陣數據的行標準化，所述概率熵根據所述概率空間數據逐行計算，所述概率熵是近似的。