基于周期加筋结构声传播规律的空间站舱体气体泄漏声发射定位技术

基本信息
批准号:U1737107
项目类别:联合基金项目
资助金额:53.00
负责人:辛锋先
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:解社娟,赵建平,杨帆,刘学伟,唐宇帆,弓俊卿,刘伊凡,何伟
关键词:
声传播气体泄露声发射周期壁板
结项摘要

The detection technology of the gas leakage in space station cabin tends to apply the acoustic emission leakage location approach, while the precise location of the gas leakage relies on the well-known of the acoustic wave propagation mechanism in the cabin structures. However, up to now, the investigation of the acoustic emission location approach based on the principle of structure-borne sound is relatively few. As a further, the acoustic emission leakage location approach in consideration of the inhomogeneous structure effect of periodically stiffened plate is severely rare. On the basis of our previous investigation on the acoustic emission location approach for the interface debonding, we will establish the theoretical model and numerical model for the structure-borne sound propagation in periodically stiffened plate towards to the acoustic emission location approach. These models will be applied to reveal the rule of the wave propagation in the inhomogeneous structures, and illuminate the influence of the periodical stiffeners on the acoustic energy propagation path selection. The acoustic emission leakage location approach based on the propagation rule of acoustic wave in the periodically stiffened structures will be developed, in which the effective time-frequency analysis method and the mode-analysis based location algorithm will be employed. The acoustic emission location experiments will be carried out, in which the sensors location algorithm will be explored and the influence of the periodical stiffeners on location accuracy will be evaluated together with theoretical analysis and numerical simulation. This project is the innovative development of the acoustic emission location approach from the homogeneous structures to inhomogeneous structures, which will establish the acoustic emission location technology towards to the detection of gas leakage in space station cabin. Therefore, this project will provide theoretical and technical supports for the detection and location of gas leakage in a space station cabin.

空间站舱体气体泄漏定位技术的发展趋势是采用声发射定位技术,而精准定位依赖于对结构声传播规律的透彻掌握。然而目前,基于声传播规律的声发射定位技术研究较少,进一步针对周期加筋结构,细致考虑加筋肋板引入的结构非均匀效应,完全建立在周期加筋结构声传播规律基础上的气体泄漏声发射定位技术研究,国内外尚未见报道。本项目将针对这一研究空白,在弹性波/声波传播研究工作和界面脱粘声发射准确定位预研工作的基础上,发展周期加筋壁板结构声传播理论与数值模型,阐明加筋肋板对声传播规律及能量传递路径的影响机制;建立基于周期加筋结构声传播规律的声发射泄露定位技术,开展定位技术实验测试研究,结合理论分析与数值模拟,揭示加筋结构对定位精度的影响机制。本项目是声发射定位技术从均匀结构向非均匀结构的创新性发展,将形成基于周期加筋结构声传播规律的声发射泄露定位技术,为我国空间站舱体壁板结构的气体泄漏检测与定位提供理论和技术支撑。

项目摘要

面向空间站舱体气体泄露声发射定位技术应用需求,本项目开展了均匀板及加筋板结构气体泄露的声发射定位技术及其相关基础理论研究。项目取得以下进展:1)建立了周期加筋结构声传播理论模型,表征了周期结构的频散特性,在声传播模型基础上提出了声发射定位的算法模型;2)提出了均匀板状结构上连续气体泄漏源的定位方法,发展了声发射信号传播的有限元数值模型,开发了高效的声发射定位技术算法;3)率先提出了周期加筋板状结构上气体泄漏的声发射定位方法,建立了周期加筋结构的声发射定位算法模型,取得良好的定位精度;4)建立了多孔形穿孔板吸声行为有限元模拟方法,表征了多孔形微穿孔板吸声行为,揭示了孔形形貌对吸声性能的影响机制;5)提出了微穿孔蜂窝-波纹复合结构设计方案,建立了高温吸声理论模型及数值模拟方法,阐明了高温下吸声机理及尺度参数影响规律;6)建立了微穿孔蜂窝-波纹复合声学超材料吸声理论模型,表征了超材料吸声行为,阐明了能量耗散机理及多尺度参数影响规律;7)建立了骨架共振增强微穿孔结构吸声理论模型,发展了声学数值模拟方法,揭示了骨架共振型多孔结构的强化吸声机制。项目执行期间发表SCI文章14篇,国际会议论文3篇,国内会议论文5篇,国内外特邀报告4次,申请国内发明专利38项,已授权发明专利5项,参与组织国内学术会议3次。其中文章主要发表Mechl Syst Sig Proc、J Sound Vib、J Acoust Soc Am、Appl Phy Lett、Phys Fluid、Compos Struct等专业有影响力期刊上。负责人获得中国科协第四届优秀科技论文奖1篇次,获得江苏省力学学会科学技术奖特等奖1项。项目执行期间,项目负责人晋升学校特聘教授,锻炼和培养青年教师1人,培养博士研究生1人和硕士生2人。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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