基于聲發(fā)射信號分析的熱障涂層損傷模式識別研究.pdf

1、熱障涂層(Thermal barrier coatings，簡稱TBCs)以其良好的隔熱、耐磨與耐腐蝕性能被廣泛應(yīng)用在航空、航天渦輪發(fā)動機中。然而，熱障涂層實際服役環(huán)境非常苛刻，且自身結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，導(dǎo)致熱障涂層體系極易發(fā)生表面開裂與界面分離，并最終導(dǎo)致涂層發(fā)生剝落失效。對熱障涂層損傷模式識別研究是進(jìn)行熱障涂層失效無損評價的主要內(nèi)容之一，基于此，本文采用聲發(fā)射技術(shù)(Acoustic emission，簡稱AE)對軸向載荷下熱障涂層的失效過

2、程進(jìn)行實時檢測，通過聚類分析找出識別損傷模式的聲發(fā)射信號關(guān)鍵參數(shù)，應(yīng)用小波包變換提取智能識別聲發(fā)射信號的特征向量，并應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)損傷模式的智能識別。主要研究內(nèi)容如下：
　　第一，采用k-means聚類法方法對軸向載荷下聲發(fā)射信號進(jìn)行聚類分析，找出最能表征不同損傷模式的聲發(fā)射信號特征參數(shù)。首先，針對熱障涂層體系的損傷特點，采用拉伸加載與壓縮加載產(chǎn)生預(yù)期損傷模式的聲發(fā)射信號。根據(jù)拉伸與壓縮試樣的破壞過程，采用幅值、持續(xù)時間、計

3、數(shù)、能量、上升時間與峰頻作為聚類變量，對聲發(fā)射信號進(jìn)行聚類分析。結(jié)果表明，聲發(fā)射信號頻率參數(shù)最能表征熱障涂層不同的損傷模式，陶瓷層表面垂直裂紋信號頻譜范圍為0.20-0.23MHz，剪切型界面裂紋信號頻譜范圍為0.27-0.30MHz，張開型界面裂紋信號頻譜范圍為0.41-0.46MHz，基底塑性變形型信號頻譜范圍為0.13-0.16MHz。
　　第二，通過小波包分析提取識別信號模式的特征參數(shù)。根據(jù)不同信號頻率分布范圍，選擇合適的

4、小波基函數(shù)與分解尺度，對四類聲發(fā)射信號進(jìn)行小波包分析。根據(jù)小波包方法得出信號的時頻分布圖，分析四類聲發(fā)射信號的時頻分布差異。提取小波能譜系數(shù)作為聲發(fā)射信號的特征向量，作為聲發(fā)射信號的模式識別特征向量，并以此建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入樣本集。結(jié)果表明，不同類型聲發(fā)射信號的能量在頻域分布上存在明顯的差別，提取小波能譜系數(shù)能夠很好的實現(xiàn)對信號的識別。
　　第三，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立熱障涂層損傷模式智能識別系統(tǒng)。采用三層BP網(wǎng)絡(luò)，通過隨機采樣將1