本技术涉及耐火材料的微观损伤机理识别技术领域,且公开了基于声发射技术的耐火材料损伤模式识别方法,包括以下步骤:通过三点弯曲实验采集耐火材料在静载作用下的声发射信号,确定声发射信号的数据集类别的数量和特征参数,采用K均值聚类算法对声发射信号进行聚类分析,将声发射信号划分为三类,结合声发射参数关联图分析,确定不同损伤机制对应的声发射特征,并确定每类信号对应的损伤模式。该基于声发射技术的耐火材料损伤模式识别方法,采用聚类分析和声发射参数关联图分析相结合的方法,可以有效地实现对耐火材料微观损伤过程的准确判断,为进一步研究耐火材料的力学行为和微观损伤机理提供了理论支撑。
背景技术
耐火材料是保障高温设备如钢铁、玻璃、陶瓷等工业生产过程中关键的材料。这类材料由耐高温的无机物骨料、黏合相、添加物等组成,微观非均质结构复杂,具有较强的抗高温性能。在高温环境下,耐火材料会发生各种微观损伤,如基质开裂、界面脱粘、颗粒破坏等。目前,该领域的研究集中在模式识别耐火材料的微观损伤方面。准确识别和分析这些微观损伤机理对于建立耐火材料的力学行为模型、预测材料性能变化至关重要。
声发射技术作为一种非破坏性的探测手段,能够有效地监测和分析受力过程中耐火材料的微观破坏过程。通过对声发射技术的应用,可以将不同损伤阶段的特征信号区分开来,从而实现对耐火材料微观损伤模式的识别。通过传统的声发射参数关联图分析方法,对任意两个变量进行关联分析,可以区分不同特性的声发射信号,如振幅,持续时间,能量,到达时间,均方根电压值,撞击数,撞击率,外接参量等声音发射信号的变化规律。
近年来,声发射技术在耐火材料微观损伤领域得到了广泛应用。研究表明,声发射技术与脉冲回波技术相结合,能够对高温下耐火材料的破坏行为进行有效监测;声发射参数可用于监测耐火材料中的裂纹形成情况,不同脆性耐火材料在裂纹行为上表现不同;采用数字图像相关技术,采用声发射方式,可对耐火材料的力学性能、断裂行为等方面进行评估;声发射技术可对耐火材料在热循环过程中的损伤过程进行监测,对临界损伤等级进行测定;对于含有石墨的镁质耐火材料,声发射技术还可用于检测其断裂行为。然而,由于耐火材料是一种微观结构相当复杂的复合材料,仅仅依靠声发射技术这种分析方法是不够合理的。
有鉴于此,有必要开发出一种基于声发射技术和K均值聚类算法的耐火材料损伤模式识别方法,综合聚类分析和声发射参数关联图分析的方法,有效地实现材料耐火材料损伤的声发射信号模式识别,以解决上述问题。
实现思路