基于信息熵与D-S理论联合的焊缝缺陷磁记忆定量化研究
焊缝缺陷主要包含夹渣、气孔、未融合和未焊透等类型,这些缺陷的出现会降低焊缝的承载能力,产生应力集中引起裂纹,致使焊件破裂导致事故的发生.常规无损检测方法无法发现早期的应力集中,新兴的金属磁记忆检测技术不仅可以检测出试件宏观缺陷,而且还可检测出应力集中区及早期的损伤,可以避免由于早期损伤对设备造成的安全隐患问题.但由于载荷环境、焊接材质的不同,加上测量时噪声、提离变化及被测对象表面沉积物、支撑架等非缺陷因素的干扰,使得磁记忆数据呈现分散性、不确定性,给焊缝缺陷程度的识别带来困难.为了解决这一难题,本文首先引入D-S证据理论对焊缝缺陷类型进行识别,在此基础上利用信息熵结合D-S理论进一步对焊缝缺陷等级做出定量化的评定.首先进行了焊缝的疲劳试验,设计了Q235B母材的焊接试件,预制夹渣、气孔、未融合和未焊透四种缺陷类型,对比不同焊缝缺陷类型磁记忆信号发现,夹渣试件的磁记忆信号变化比较平缓;气孔缺陷的磁记忆信号会出现小的波动总体变化比较平缓;未融合缺陷的磁记忆信号出现剧烈的波动有明显的波峰和波谷,信号往复变化出现多个波峰和波谷;未焊透缺陷的磁记忆信号比其他3种缺陷拥有更加剧烈的波动,整体的磁记忆信号出现巨大的跳变,拥有突出的波峰和波谷.不同焊缝缺陷类型的磁记忆信号特征值,如峰峰值、梯度值、梯度状态极限系数、区域能量值和强度变化率,都有很大程度的重叠,难以区分缺陷类型.为此利用D-S证据理论将五种特征值组合构成证据体,进行可信度合成判断,解决了由于磁记忆特征值重叠造成焊缝缺陷类型识别困难的问题,提高了识别的精确性.为了进一步实现焊缝缺陷程度定量化的评定,对照X射线检测评价标准,引入能够反映缺陷处磁记忆信号特征的4种信息熵,即奇异谱熵、功率谱熵、小波空间状态特征谱熵和相对谱熵,建立焊缝缺陷四等级磁记忆定量化模型.通过焊缝疲劳损伤磁记忆检测试验,分别提取焊缝缺陷不同等级对应的4种信息熵及其熵带的临界特征值,利用数理统计方法得到各熵带的数学期望值,建立了基于信息熵带期望值的贴近度公式,联合D-S证据理论,以信息熵贴近度作为证据体,建立基本可信度分配函数,通过D-S证据理论的证据组合原理来将基本可信度进行信息融合,依据D-S诊断规则输出焊缝缺陷等级识别结果,建立了基于信息熵和D-S证据理论联合的焊缝缺陷等级评价方法,为实际工程中焊缝缺陷等级定量化评定提供新的思路和方法依据.
- 作者：
- 韩亚潼
- 学位授予单位：
- 东北石油大学
- 专业名称：
- 动力工程及工程热物理
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 邢海燕
- 中图分类号：
- TG441.7
- 关键词：
- 磁记忆检测；D-S证据理论；焊缝；信息熵；熵带
- metal magnetic memory testing； welded join； D-S evidence theory； entropy； entropy band