[发明专利]一种基于声发射技术的尾砂胶结充填体损伤预测系统

说明书

本发明公开了一种基于声发射技术的尾砂胶结充填体损伤预测系统，涉及安全生产系统领域。本发明包括包括贴附于尾砂胶结充填体表面的声发射探头，所述声发射探头依次与前置放大器以及声发射信号处理器连接，所述声发射处理器与PC端信号连接；以实现安全有效的生产，做好充填体的损伤特性的研究并能对充填体的破坏提出准确及时的预判，并量化参数的目的。

技术领域

本发明涉及安全生产系统领域，具体的说，是一种基于声发射技术的尾砂胶结充填体损伤预测系统。

背景技术

固体材料在外力的作用下，内部的缺陷或不均质区会发生应力集中，导致微破裂的产生和扩展，同时累积的应变能也随之以弹性波的形式迅速释放。在能量释放的同时产生应力波，这种现象称为声发射(Acoustic Emission，简称AE)

声发射检测的原理如图1所示，从声发射源发射的弹性波最终传播到材料的表面，材料表面上的探测器可以将材料的机械振动转换为电信号，然后再被放大、处理和记录。人们通过对观察到的声发射信号进行分析研究，从而了解材料内部产生声发射的机制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于声发射技术的尾砂胶结充填体损伤预测系统，以实现安全有效的生产，做好充填体的损伤特性的研究并能对充填体的破坏提出准确及时的预判，并量化参数的目的。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种基于声发射技术的尾砂胶结充填体损伤预测系统，包括贴附于尾砂胶结充填体表面的声发射探头，所述声发射探头依次与前置放大器以及声发射信号处理器连接，所述声发射处理器与PC端信号连接；

所述基于声发射技术的尾砂胶结充填体损伤预测系统的基于声发射累积能量的充填体损伤演化预测模型的建模方法包括：

步骤一、利用单轴循环加卸载测量尾砂胶结充填体的力学性能，统计所述尾砂胶结充填体的力学性质影响参数以及收集所述尾砂胶结充填体的力学参数；

步骤二、将所述尾砂胶结充填体的弹性应变ε_e、塑性应变ε_p、总应变ε、变形模量E作为反映所述尾砂胶结充填体内部损伤状态的力学参数；

步骤三、基于损伤力学通过所述尾砂胶结充填体单位体积的总能量E_r定义弹性应变能U_e：

E_r＝U_e+U_d

步骤四、基于充填体不可逆耗散能定义每个循环的损伤变量D(i)：

步骤五、定义累计损伤变量D：

步骤六、基于所述步骤三中的弹性应变能U_e以及所述步骤五中的损伤变量D定义所述尾砂胶结充填体的损伤能量释放率Y：

步骤七、利用步骤五中的损伤变量D以及所述步骤六中的损伤能量释放率Y，再基于损伤理论演化方程

进行拟合，得到材料参数B和n值，进而得到具体的所述尾砂胶结充填体在循环加卸载条件下的损伤演化方程；

步骤八、利用不同水灰比x₁以及不同灰砂比x₂的所述尾砂胶结充填体在单轴循环加卸载条件下损伤变量D和损伤能量释放率Y进行拟合；

步骤九、基于步骤三至步骤八的结果，定义所述尾砂胶结充填体参数B的预测模型：

B＝k*x₁^a*x₂^b