基于声发射信号多重分形特征的榉木损伤断裂过程

赵家龙, 李明, 方赛银, 张鑫, 沈志辉, 陈楚敏, 杨龙飞, 朱代根

森林工程 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (04) : 788-799.

基于声发射信号多重分形特征的榉木损伤断裂过程

  • 赵家龙, 李明, 方赛银, 张鑫, 沈志辉, 陈楚敏, 杨龙飞, 朱代根
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摘要

针对木材损伤断裂过程发出的声发射(acoustic emission,AE)信号,采用多重分形去趋势波动分析方法 (multifractal detrended fluctuation analysis,MF-DFA)提取AE信号的特征参数,进而研究木材微观和宏观破坏行为的分形特征。首先,采集榉木试件三点弯曲试验过程中产生的AE信号。然后,通过滑动时间窗截取AE信号并将其视为一段时间序列,依据MF-DFA方法计算广义Hurst指数、谱宽Δα、奇异指数αmax和αmin,描述AE信号的长程相关性和时变多重分形特征。最后,依据Δα的变化趋势将整个过程分为弹性、弹塑性和塑性3个阶段。结果表明,断裂过程释放的AE信号具有长程相关性,其波动是一个多重分形过程;并且弹性阶段αmax出现数值的大幅减小,意味着破坏初期的多源特性;弹塑性阶段αmax在小范围内变化表明试件具有一定的刚度;而塑性阶段αmin发生突降的时刻则可以预测宏观断裂行为。

关键词

木材 / 声发射 / 多重分形 / 去趋势波动分析

中图分类号

S781

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赵家龙, 李明, 方赛银, 张鑫, 沈志辉, 陈楚敏, 杨龙飞, 朱代根. 基于声发射信号多重分形特征的榉木损伤断裂过程. 森林工程. 2025, 41(04): 788-799

基金

国家自然科学基金项目(32160345、31760182); 云南省农业联合专项面上项目(202401BD070001-121)

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