基于小波变换的钢管焊缝损伤识别的探讨
摘要:钢管焊缝的损伤是时常发生的。因此开展钢管焊缝损伤识别的探讨非常必要。本文在阐述钢管焊缝损伤特性的基础上,结合小波变换的理论,提出了基于小波变换的钢管焊缝损伤识别方法,并通过一实例分析进行了有效的验证。
关键词:小波变换;焊缝;损伤
1.钢管焊缝损伤的综述
钢管作为一种优质的材料,在工程中得到了广泛的应用。比如,在通常的结构支撑体系中,管道安装连接中,都会出现钢管的焊缝连接。然后,钢管在焊接的过程中,由于焊接工艺和其他因素的影响,难免会出现焊接裂纹等质量不合格的损伤状态,其中在存在焊接裂纹和不存在焊接裂纹的地方,其材质和结构特性将不一致,显然会影响到工程的实际应用;如果一旦出现这些裂纹,如不及时发现和修复,就存在着严重的隐患,特别是输送易燃、易爆和有毒介质的管道,其危害性是非常严重的。这就要求施工单位,在钢管焊接施工中,绝不能忽视焊接质量。
通常,在钢管构件焊接施工中的裂纹的形式是多样的。比如,裂纹可能分布在焊缝上,可能分布在热影响区;可能出现在焊缝表面上,也可能出现在焊缝内部。尽管裂纹种类多种多样,但从裂纹的本质来看,常遇到的三类热裂纹,冷裂纹和脆裂(亦称脆断)形式。为了确保工程焊接的质量要求,加强焊接损伤识别的探讨非常必要。目前,就损伤识别的研究领域来说,不同的理论体系和方法都出现了。其中,小波变化由于其对结构突变信号具有非常敏感的特点,受到了广泛的应用。对于钢管焊缝连接的损伤识别,由于裂纹损伤处结构特性的变化,导致其动力响应信号的变化,这一变化通过小波变化的方法即可达到识别的目的。
2.小波变换的理论
通常情况下,用李普西滋指数( )来描述函数的局部奇异性。一个描述信号奇异度的一般定义如下[2]:
设 是一非负整数, ,如果存在两个常数 和 ,及 次多项式 ,使得对任意的 ,均有:
(1)
则我门说 在点 为 。
如果上式对所有 均成立,且 ,称 在 上是一致的 。显然, 在 点的 刻画了函数在该点的正则性,称为函数 在点 是 。 指数越大,函数越光滑;函数在一点连续、可微,则在该点的 指数为1;函数在一点可导,而导数有界但不连续时, 指数仍为1;如果 在 的 ,则称函数在 点是奇异的。一个在 不连续但有界的函数,该点的 指数为0
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