基于聲發(fā)射的紙類材料中微損傷演化的研究.pdf

1、在一定的外荷載作用下，紙類材料難免會發(fā)生損傷破壞現(xiàn)象，此行為源自紙類材料內(nèi)部的微損傷演化。紙類材料受載后的微損傷演化過程根本上涉及復(fù)雜的多物理、多尺度現(xiàn)象及其耦合作用等，目前尚缺乏系統(tǒng)、可行的研究方法，然而數(shù)據(jù)科學(xué)的研究思想為之提供了一條科學(xué)有效的研究思路。本文將嘗試?yán)寐暟l(fā)射技術(shù)監(jiān)測紙類材料的微損傷演化過程，在多元統(tǒng)計模式下對基于損傷的聲發(fā)射數(shù)據(jù)展開研究分析，以希望找出紙類材料微損傷演化的客觀規(guī)律，并能在更深層次上揭示紙類材料損傷破壞

2、的物理本質(zhì)。
　　首先本文敘述了材料變形與破壞的研究發(fā)展?fàn)顩r，探討了紙類材料損傷破壞的基本特性和研究進(jìn)展，指出研究的關(guān)鍵在于如何正確把握存在于紙類材料微損傷演化過程中的損傷的隨機(jī)性、材料固有結(jié)構(gòu)與損傷之間的關(guān)系，以及損傷與損傷之間的必然關(guān)系。同時，本文提出了一種損傷的量化描述思維，并介紹了其借助于聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的可能性和有效性。針對所采集聲發(fā)射信號的數(shù)據(jù)量大、蘊(yùn)含信息豐富、數(shù)據(jù)分析和處理困難等特點(diǎn)，構(gòu)建了多元統(tǒng)計模式的分析

3、框架，從中得出一個多元隨機(jī)損傷變量DA。
　　然后，本研究具體以一類典型的牛皮箱板紙為研究對象，驗(yàn)證了上述方法的有效性。通過聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)獲取該類紙?jiān)嚇釉诶燧d荷和撕裂載荷下的損傷數(shù)據(jù)，分析了紙類材料微損傷演化過程中的典型聲發(fā)射特征，并采用掃描電子顯微鏡對紙樣損傷表面進(jìn)行光學(xué)檢測，以為材料的損傷失效提供過程性的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，將微損傷演化問題的定性和定量研究有機(jī)地結(jié)合起來。
　　之后，在構(gòu)建的多元隨機(jī)損傷變量DA的框架下，基于信息熵對

4、該類紙紙樣在兩種受載破壞方式的損傷狀態(tài)進(jìn)行綜合評定，最終利用一條損傷狀態(tài)軌跡曲線，實(shí)現(xiàn)了對紙頁微損傷演化過程的完整宏觀描述。再次，對DA的數(shù)據(jù)變量（觀察向量和尺度向量）進(jìn)行了多元統(tǒng)計分析—Andrews曲線法、斯皮爾曼等級相關(guān)評定和主元分析，著重探討了損傷的相關(guān)耦合特性。
　　本文在做這樣一個嶄新的嘗試，基于數(shù)據(jù)科學(xué)的思路討論紙類材料的微損傷演化及其涉及的力學(xué)特性等問題，實(shí)現(xiàn)了對紙類材料微損傷演化的檢測、評估及損傷模式的相關(guān)性的研