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基于声发射信号稀疏表示的铝合金板材拉伸过程识别方法

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机械工程学报 2024年第2期60卷 1-9页

作者：焦敬品孙延东李光海赵鹏经吴斌何存富北京工业大学材料与制造学部北京100124 中国特种设备检测研究院北京100029

针对钣金成形过程质量监测的需要,提出一种基于声发射信号稀疏表示的铝合金板材拉伸过程自动识别方法。该方法对钣金拉伸过程监测的声发射信号进行非负矩阵分解,提取其在低维子空间映射的特征系数,用于构造训练字典和测试样本,并利用l1... 详细信息

针对钣金成形过程质量监测的需要,提出一种基于声发射信号稀疏表示的铝合金板材拉伸过程自动识别方法。该方法对钣金拉伸过程监测的声发射信号进行非负矩阵分解,提取其在低维子空间映射的特征系数,用于构造训练字典和测试样本,并利用l1范数进行稀疏分解和信号重构,进而实现对拉伸过程中弹性、塑性、屈服、强化和颈缩5个不同应力-应变状态的自动识别。同时,研究了声发射信号的数据类型对不同应力-应变状态识别准确率的影响。结果表明,提出的基于声发射信号稀疏表示方法可以很好实现铝合金拉伸过程中5个不同应力-应变状态的识别,相较于快速傅里叶变换类型数据,利用短时傅里叶变换数据的识别准确率更高。研究工作为钣金成型质量监控提供了可行的解决方案。

关键词：拉伸过程稀疏表示声发射应力-应变状态非负矩阵分解

基于超声透射特性的复合材料粘接结构粘接质量预测

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机械工程学报 2024年第4期60卷 230-238页

作者：宋国荣宋协宏吕炎刘兵何存富吴斌北京工业大学材料与制造学部北京100124

以非接触式超声检测方法为基础,对复合材料粘接结构的粘接质量进行仿真与试验探究。首先,建立复合材料粘接结构的超声透射特性时域仿真模型,提取其频域透射系数谱,并着重分析界面弱化及内聚弱化对粘接结构中超声透射特性的影响规律。同... 详细信息

以非接触式超声检测方法为基础,对复合材料粘接结构的粘接质量进行仿真与试验探究。首先,建立复合材料粘接结构的超声透射特性时域仿真模型,提取其频域透射系数谱,并着重分析界面弱化及内聚弱化对粘接结构中超声透射特性的影响规律。同时,仿真所得不同粘接状态的超声透射系数频谱与平面波理论的计算结果吻合良好。此外,制备具有不同粘接界面状态及胶层内聚弱化状态特征的纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)粘接结构。基于水浸超声测量系统,试验探究不同粘接界面状态及内聚弱化状态对超声透射系数谱的影响,分析粘接结构中超声透射特性随其粘接质量的变化关系,并与仿真结果一致。此外,根据复合材料粘接结构中粘接质量与超声透射特性之间的映射关系,亦为复合材料粘接结构的无损表征与评价奠定了坚实基础。

关键词：粘接结构复合材料弱粘接超声透射水浸试验

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厚胶层复合材料弱粘接结构的超声反射特性

声学学报 2024年第1期49卷 137-145页

作者：吴斌宋协宏高杰宋国荣吕炎何存富北京工业大学信息学部北京100124 北京晨晶电子有限公司北京100120

开展了复合材料粘接结构粘接质量的非接触式超声反射特性的仿真与实验研究。首先,建立了水浸环境下纤维增强复合材料(FRP)单层板时域仿真模型,数值分析了不同入射角度下声反射系数频率谱的变化规律,并与已有理论方法进行了对比验证。基... 详细信息

开展了复合材料粘接结构粘接质量的非接触式超声反射特性的仿真与实验研究。首先,建立了水浸环境下纤维增强复合材料(FRP)单层板时域仿真模型,数值分析了不同入射角度下声反射系数频率谱的变化规律,并与已有理论方法进行了对比验证。基于此,建立了含厚胶层的复合材料粘接结构反射特性时域仿真模型,分析了粘接界面弱化程度对超声反射系数频谱特征点的影响规律。基于水浸超声反射特性测量系统,实验萃取了完好粘接状态的FRP粘接结构的超声反射系数频谱,与仿真结果吻合良好。随后,制备了具有不同粘接界面状态特征的FRP粘接结构试样,从实验角度揭示了单/双粘接界面弱化状态与超声反射特性间规律性的偏移特征。基于不同粘接状态与超声反射特性间的规律性分布特征,可为厚胶层复合材料粘接结构的粘接质量评估提供新的研究思路。

关键词：复合材料粘接结构粘接弱化厚胶层超声反射

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表面波相控变频电磁声传感器的研制

仪器仪表学报 2024年第5期45卷 90-98页

作者：何存富王永慷高杰张义政吕炎北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

电磁声传感器(EMAT)因其具有非接触、可设计性强等优势,在无损检测领域得到了广泛的应用。目前,大多数EMAT只能在固定频率下激发超声波,限制了传感器的应用范围,为此,提出了一种新型相控变频电磁超声传感器(PC-FC-EMAT),通过调控传感器... 详细信息

电磁声传感器(EMAT)因其具有非接触、可设计性强等优势,在无损检测领域得到了广泛的应用。目前,大多数EMAT只能在固定频率下激发超声波,限制了传感器的应用范围,为此,提出了一种新型相控变频电磁超声传感器(PC-FC-EMAT),通过调控传感器激励信号的相控时延,可达到变频激励的目的。首先,提出了PC-FC-EMAT的设计方案,建立了PC-FC-EMAT的频域响应模型,揭示了洛伦兹力空间响应下相控时延对频域响应的作用机理;其次,建立了PC-FC-EMAT多物理场耦合仿真模型,研究了相控时延对PC-FC-EMAT时域及频域响应的作用规律,仿真验证了相控时延对PC-FC-EMAT频率响应的调控作用;最后,研制了PC-FC-EMAT,并开展实验研究。实验结果表明,所研制的的PC-FC-EMAT可实现4~12 mm的波长调控,频带范围覆盖252~687 kHz,满足设计要求。

关键词：电磁声传感器相控变频表面波时间延迟

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高温管道热损伤共线混频非线性超声检测方法

核动力工程 2024年第1期45卷 218-224页

作者：焦敬品李智强孙俊俊万国荣李骥何存富吴斌北京工业大学北京100124 中国核动力研究设计院成都610213

面向电厂安全运行需要,开展了高温管道热损伤共线混频非线性超声检测方法研究。通过扫频实验,确定了显著混频效应的激励条件,并对4个不同热损伤程度的Super304H管材进行非线性超声检测实验。对检测信号进行双谱分析,研究和频分量的双谱... 详细信息

面向电厂安全运行需要,开展了高温管道热损伤共线混频非线性超声检测方法研究。通过扫频实验,确定了显著混频效应的激励条件,并对4个不同热损伤程度的Super304H管材进行非线性超声检测实验。对检测信号进行双谱分析,研究和频分量的双谱值在相位区间的分布,确定了热损伤引起的非线性响应在相位区间上的分布范围。结果表明,依次提取的非线性声学系数与试件的热损伤程度呈现很好的相关性,可用于管道热损伤的表征。研究工作为电厂高温管道热损伤检测提供了可行方案。

关键词：高温管道热损伤混频非线性超声检测双谱分析

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一种考虑微观结构的磁声发射理论模型

仪器仪表学报 2024年第5期45卷 300-310页

作者：张红亮焦敬品李光海何存富吴斌北京工业大学机械与能源工程学院北京100124 中国特种设备检测研究院北京100013

磁声发射是评价铁磁性材料力学性能的一种重要无损检测方法,然而鲜见磁声发射理论/数值模型的报道。本文提出了一种考虑微观结构(位错密度、晶粒尺寸)的磁声发射理论模型。通过数值计算,研究了磁化结构参数和微观结构参数对磁声发射信... 详细信息

磁声发射是评价铁磁性材料力学性能的一种重要无损检测方法,然而鲜见磁声发射理论/数值模型的报道。本文提出了一种考虑微观结构(位错密度、晶粒尺寸)的磁声发射理论模型。通过数值计算,研究了磁化结构参数和微观结构参数对磁声发射信号包络的影响。之后,重点对磁声发射理论模型的合理性进行了验证。基于不同硬度试件上测得的磁声发射信号,利用遗传算法对理论模型中的动态磁滞参数和磁化结构参数进行了反演。结果发现,在反演参数下理论模型计算得到的磁声发射信号与实验信号吻合较好,且关键磁滞参数的反演值与理论值最大误差小于15%。因此,提出的理论模型可用于磁声发射信号的预测。

关键词：磁声发射微观结构理论模型铁磁性材料硬度

Application of Nonlinear Lamb Wave Mixing Method for Residual Stress Measurement in Metal Plate

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2023年第1期36卷 211-223页

作者： Jingpin Jiao Li Li Xiang Gao Quan Cheng cunfu he Bin Wu Faculty of Materials and Manufacturing Beijing University of TechnologyBeijing 100124China

Harmonic nonlinear ultrasound can offer high sensitivity for residual stress measurements;however,it cannot be used for local stress measurements at a point in space and exhibits nonlinear distortions in the experimental *** paper presents a feasibility study on the measurement of residual stress in a metal plate using a nonlinear Lamb wave-mixing *** resonant conditions for two Lamb waves to generate a mixing frequency wave are obtained via theoretical *** element simulations are performed to investigate the nonlinear interactions between the two Lamb *** show that two incident A0 waves interact in regions of material nonlinearity and generate a rightward S0 wave at the sum *** stress measurement experiments are conducted on steel plate specimens using the collinear Lamb wave-mixing *** setting different delays for two transmitters,the generated sum-frequency component at different spatial locations is *** results show that the spatial distribution of the amplitude of the sum-frequency component agrees well with the spatial distribution of the residual stress measured using *** proposed collinear Lamb wave-mixing method is effective for measuring the distribution of residual stress in metal plates.

关键词： Residual stress Lamb wave Collinear wave mixing Nondestructive testing Resonant conditions

用于DH590钢塑性变形和残余奥氏体表征的多维微磁参量综合评价指标

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实验力学 2024年第3期39卷 261-277页

作者：傅萍王钰珏何存富刘秀成张阳阳王林王贤贤北京工业大学机械与能源工程学院北京100124 北京工业大学信息学部北京100124 首都集团有限公司技术研究院薄板研究所北京100043

研究利用微磁方法对DH590钢塑性变形量和残余奥氏体含量进行定量表征。利用微磁检测仪获取不同塑性变形量DH590钢的微磁信号,并提取微磁信号的磁参量。提出基于拟合优度、归一化灵敏度和相对误差的磁参量综合评价指标,分析磁参量对DH59... 详细信息

研究利用微磁方法对DH590钢塑性变形量和残余奥氏体含量进行定量表征。利用微磁检测仪获取不同塑性变形量DH590钢的微磁信号,并提取微磁信号的磁参量。提出基于拟合优度、归一化灵敏度和相对误差的磁参量综合评价指标,分析磁参量对DH590钢塑性变形及残余奥氏体含量的表征能力。通过对比研究,利用双高斯函数拟合提取的磁巴克豪森噪声和增量磁导率信号双峰磁参量可同时表征塑性变形及残余奥氏体含量。本文研究方法可为不同双相钢的塑性变形量及残余奥氏体含量的定量表征提供参考。

关键词：微磁检测塑性变形量残余奥氏体含量综合评价指标

GUIDED TheRMOELASTIC WAVE PROPAGATION IN LAYERED PLATES WITHOUT ENERGY DISSIPATION

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Acta Mechanica Solida Sinica 2011年第2期24卷 135-143页

作者： Jiangong Yu Bin Wu cunfu he School of Mechanical and Power Engineering Henan Polytechnic University Jiaozuo 454003 China College of Mechanical Engineering and Applied Electronic Technology Beijing University of Technology Beijing 100022 China

In this paper, the propagation of guided thermoelastic waves in laminated orthotropic plates subjected to stress-free, isothermal boundary conditions is investigated in the context of the Green-Naghdi （GN） generalized thermoelastic theory （without energy dissipation）. The coupled wave equations and heat conduction equation are solved by the Legendre orthogonal polynomial series expansion approach. The validity of the method is confirmed through a comparison. The dispersion curves of thermal modes and elastic modes are illustrated simultaneously. Dispersion curves of the corresponding pure elastic plate are also shown to analyze the influence of the thermoelasticity on elastic modes. The displacement and temperature distributions are shown to discuss the differences between the elastic modes and thermal modes.

关键词： guided thermoelastic waves without energy dissipation layered plates orthotropic materials Legendre polynomial dispersion curves