论模型并进行了数值模拟，研究了不同拉索损伤类型的声发射特征信号分离方法，导出了基于声发射监测信号拉索损伤演化方程。论文技术路线本文基于传感器声发射无损检测技术信号处理模式识别等多个学科的知识，利用声发射检测的原理检测在役钢丝绳的缺陷，保证其安全运行。技万方数据中国计量学院硕士学位论文术路线如图所示。图技术路线主要研究的内容钢丝绳结构损伤及检测方法的确定万方数据中国计量学院硕士学位论文钢丝绳由于其螺旋盘绕的结构，具有良好的性能，应用于各个领域，但是也是由于这个特点，其损伤的情况和特征因其情况复杂而不完全相同。本文研究了钢丝绳的结构及常见的损伤种类，并列举了常见的钢丝绳损伤的检测方法，并最终确定声发射无损检测方法来检测钢丝绳的缺陷。钢丝绳三维建模及受力分析参考钢丝绳的实际物理参数，通过使用软件对钢丝绳进行了三维建模，得到了不同载荷情况下的钢丝绳的受力情况，并结合威布尔分布可以得到钢丝绳的声发射累计能量的相对值，对钢丝绳声发射分析具有参考意义。采集系统的搭建本文利用声发射仪器结合万能力学实验机搭建了钢丝绳不同载荷下数据采集系统，可以实现数据的采集以及信号的处理，为钢丝绳缺陷的实时监测的模拟提供了切实可行的方法。钢丝绳缺陷特征值提取及模式识别算法的研究通过比较几种信号处理方法，比较了其优缺点，确定利用经验模式分解将本征模函数分解出来，然后求得本征模函数能量，处理后作为特征值同时作为向量机的输入，最后通过参数优化的支持向量机实现声发射信号的模式识别。图钢丝绳缺陷状态监测与诊断本文共分为七章，各章具体内容表示如下第章绪论。对课题的研究背景目的和意义进行了概述，分析了钢丝绳缺陷的原因，介绍了钢丝绳缺陷检测技术的种类，最后对论文的研究内容和技术路线进行了简述。第二章钢丝绳声发射检测方法。介绍了声发射无损检测技术，对于声发射技术在钢丝绳缺陷检测上的应用进行了研究，对声发射技术的特点和发展进行了分析。第三章钢丝绳不同变形阶段拉伸模拟及声发射特征分析。利用万方数据中国计量学院硕士学位论文软件对钢丝绳进行了三维建模，通过对其进行约束和加载，得到不同载荷下钢丝绳的受力情况，并结合威布尔分布能够得到钢丝绳的声发射累计能量的相对值，对后期的钢丝绳声发射检测试验具有参考作用。第四章钢丝绳声发射检测信号的分析。分析了常见的几种信号处理方法，并介绍了希尔伯特黄的内容以及经验模式分解的具体步骤，概括了谱和边际谱的表示方法。第五章钢丝绳疲劳损伤声发射实验研究。通过声发射采集仪器结合万能拉力机搭建钢丝绳的声发射采集系统，能够模拟钢丝绳不同载荷下的运行情况，从而完成整个声发射系统的设计。第六章基于和的钢丝绳声发射缺陷诊断。通过经验模式分解方法对信号进行处理，将本征模函数的能量与总能量的比值作为输入层的特征值，结合支持向量机并优化其参数，实现对钢丝绳缺陷的识别。第七章结论与展望。总结和全文所进行的工作和成果。结合课题实际的完成情况以及研究过程中遇到的困难，对存在的问题进行分析，并对后续研究工作提出个人的思路。本章小结本章首先阐述了选题意义以及钢丝绳缺陷检测的方法，并结合国内外钢丝绳声发射检测的研究现状制定了论文的主要研究内容，最后提出了符合本课题的切实可行的技术路线。万方数据中国计量学院硕士学位论文钢丝绳声发射检测方法无损检测广泛的定义为为了确定是否存在影响物体使用性能或结构不连续，在不改变物体状态和性质条件下所进行的各种检查测试评价方法。声发射检测是种公认的无损检测方法，声发射技术通常用来探测机械载荷作用下的结构或构件中的缺陷并确定其位置，并且可以提供受力构件中缺陷的综合信息，以及缺陷在受力的发展信息。声发射检测方法指的是将金属零件在变形磨损以及断裂过程中产生的弹性波作为信息源，并在运行过程中根据此信息源的变化特征来判断零件的运行状态。声发射技术声发射指的是材料受外力或者内力作用产生形变或断裂，并以弹性波的形式释放出应力应变的现象。声发射是自然界中常见的种物理现象。人类最早观察到的金属中的声发射现象是在公元年前人类冶炼出纯锡，之后发现纯锡在塑性变形的时间内发生的“锡鸣”。二十世纪五十年代，德国人首先观察到声发射现象存在于铜锌铝锡铸铁纯金属或合金的变形过程中。二十世纪六十年代，美国将声发射的检测频率提高到到，对声发射技术从实验室到现场应用迈出了大步，为利用声发射技术检测工作现场的机械构件创造了基础。二十世纪八十年代到九十年代，由于计算机的发展和人工智能方法的提出，声发射仪器的研制以及理论的研究促使声发射技术进入了工程应用和理论研究的高速发展阶段。美国物理声学公司将微处理计算机技术应用到声发射检测系统中，并研制出了第二代声发射检测仪器，配备了相应的数据监测和分析软件，推动了声发射检测现场应用的发展。二十世纪，美国物理声学公司设计生产出第三代，该套系统为全数字化系统，可以进行声发射信号的实时测量和定位，并且可以对声发射波形实时显示存储和分析。在我国，声发射技术的研究开始于二十世纪七十年代初，中国科学院沈阳金属研究所东北大学等开始了声发射技术的研究，国内的声华公司鹏程公司也先后开发出了多通道的声发射数字检测系统。万方数据中国计量学院硕士学位论文钢丝绳的声发射机理分析声发射源固体材料在其内部产生或者外部施加机械应力或热应力的情况下，材料的内部结构将发生变化，且以瞬时弹性波的形式向外界释放能量。其中，引起能量释放的源称之为声发射源。受应力的影响，声发射波从声源开始在材料中传播，通过布置于材料表面的声发射传感器可以将此机械波信号转换为电信号，再经过送入电子设备后续对电信号的处理和分析，根据分析的结果可以判断材料内部的缺陷情况，声发射过程示意图如图所示。图声发射过程示意图声发射信号的传播声发射波在固体构件中可以形成纵波横波表面波和兰姆波等不同传播方式。其传播规律与构件的材料几何形状连接方式工作环境有关，所以在构件中来描述声发射的传播过程很困难。声发射过程中两个重要的波的传播特性是衰减波从波源向外扩散时幅度的损失，构件中声波传播过程中，其幅度会降低，这现象称为衰减。衰减的原因有很多种，其中最主要的原因是几何扩散，结构的边界散射和吸收。几何扩散指的是在理论上，对于个所有方向都很大的结构半无限大空间，应力波简单传播并持续衰减掉。现实的材料中，应力波传播的空间有限，波束扩散造成的衰减也有限。边界散射指的是声波遇到不连续的部分，部分能量被反射回来。吸收指的是声波中的弹性能和动能被传导波的介质吸收并转化为热量。波速波速指的是波在介质中的传播速度。波从声源传播到达传感器的万方数据中国计量学院硕士学位论文时间由传播速度决定。固体介质局部变形的同时会伴随着体积变形，并且发生剪切变形，从而产生两种波纵波压缩波和横波剪切波。其产生的位置为声发射源，弹性波经介质向周围传播，部分波直接到达物体表面的传感器，转换成电信号，另部分传播到物体表面后发生折射，其中有些在界面上反射的时候发生波形转换，同时出现横波和纵波反射回去，另外些则变成表面波瑞利波，沿着介质的表面传播，传播到声发射传感器，变成检测信号。声发射传感器接收的信号是多种波相互干涉的结果，为混合信号，如图所示。首先到达的是纵波，接下来分别为横波表面波。图声发射波传播示意图声发射信号的采集及分析方法声发射检测到的信号有两种类型，突发型和连续型。时域上可以分离的信号称为突发型信号。当声发射的频度达到时域上不可分离的情况时，为连续型信号。连续型信号的特性参数包括振铃次数平均信号电平有效值电压。突发型信号的特性参数包括撞击次数通道上声发射信号超过门槛值所测得的波击的个数。振铃次数超过门槛值的振荡次数。幅度时间信号的最大振幅值。能量计数事件信号检波包络线下的面积。上升时间事件信号第次超过门槛值到最大振幅所经历的时间。持续时间从第次超过门槛值时到最后次超过门槛值结束的时间。万方数据硕士学位论文面向载荷变化的钢丝绳缺陷声发射检测特性分析与研究作者聂林导师钱晓耀副教授学科检测技术与自动化装置中国计量学院二〇四年六月万方数据，万方数据中图分类号学校代码密级公开硕士学位论文面向载荷变化的钢丝绳缺陷声发射检测特性分析与研究作者聂林导师钱晓耀副教授申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业检测技术与自动化装置研究方向自动检测技术二〇四年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名签字日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明学位论文作者签名导师签名签字日期年月日签字日期年月日万方数据致谢在毕业论文工作即将完成之际，我要对老师同学亲人说声感谢，感谢他们在研究生阶段给予我的关心和帮助，感谢他们陪我走过人生中段非常重要的时光。本论文是在导师钱晓耀老师的大力支持和悉心指导下完成的。钱老师全面的知识体系严谨的治学态度求真的科学精神和丰富的实践经验，对我产生了深刻的影响，让我受益匪浅，受用终身。该论文凝聚着导师的智慧和心血，钱老师在学习和科研上直对我严格要求，更教会了我很多为人处世的道理。在此向恩师致以衷心的感谢和崇高的敬意！感谢王强老师对论文思路以及实验的指导，感谢研究生同学和其他朋友在读研期间给予我学习和生活上的关心，有你们的存在，才使我的研究生生涯更加的充实和快乐。感谢我的父母和亲人，正是他们多年来默默的支持和关心，才使我得以顺利完成学业，在此向他们表示最真诚的谢意，谢谢他们对我的无私奉献，在此祝福他们身体健康，幸福快乐！聂林年月万方数据面向载荷变化的钢丝绳缺陷声发射检测特性分析与研究摘要作为种重要的承载和牵引部件，钢丝绳广泛应用于各种机械传动装置起