基于AE技術(shù)和HHT的滌綸機(jī)織物拉伸斷裂過程研究

薛亞靜，林蘭天，高 琮,劉書華

(1.上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院，上海 201620；2.上海工程技術(shù)大學(xué)服裝學(xué)院，上海 201620)

?

基于AE技術(shù)和HHT的滌綸機(jī)織物拉伸斷裂過程研究

薛亞靜1，林蘭天2，高 琮2,劉書華2

(1.上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院，上海 201620；2.上海工程技術(shù)大學(xué)服裝學(xué)院，上海 201620)

為了獲取與研究織物拉伸破壞模式的時(shí)頻特征,通過改變織物組織結(jié)構(gòu)和緯紗密度織造4種不同織物，在常規(guī)織物強(qiáng)力儀上利用自主搭建的聲發(fā)射檢測系統(tǒng)，分別采集對應(yīng)織物拉伸破壞過程中產(chǎn)生的動態(tài)聲頻信息，利用Matlab軟件運(yùn)行基于HHT方法編譯的程序?qū)λ杉畔⑦M(jìn)行信號分析與處理。分析結(jié)果表明：織物拉伸過程的AE信號曲線與拉伸載荷-位移曲線完全對應(yīng)，所表征的結(jié)構(gòu)相變化、紗線形變以及紗線斷裂3個破壞模式可明顯區(qū)分；4種織物結(jié)構(gòu)相變化階段特征頻率相同，均為100 Hz，且來自同一來源——經(jīng)緯紗間正交摩擦，與織物組織、密度無關(guān)，表現(xiàn)在持續(xù)時(shí)間、幅值、能量等聲發(fā)射信號參量上，結(jié)構(gòu)相變化階段與紗線強(qiáng)力利用系數(shù)大小有關(guān)。

化學(xué)纖維紡織；滌綸機(jī)織物；紗線強(qiáng)力利用系數(shù)；結(jié)構(gòu)相變化；希爾伯特-黃變換；聲發(fā)射

拉伸性能是織物的基本力學(xué)性質(zhì)之一，直接影響織物的耐久性或堅(jiān)牢度，因此拉伸斷裂強(qiáng)度是評定織物內(nèi)在質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。機(jī)織物拉伸破壞過程主要涉及織物結(jié)構(gòu)相變化、紗線形變和紗線斷裂3個破壞模式，其中織物結(jié)構(gòu)相變化模式中由于經(jīng)緯紗線間產(chǎn)生交織點(diǎn)擠壓補(bǔ)償作用和對紗線強(qiáng)伸性能的均勻化作用，使得紗線強(qiáng)力利用系數(shù)eF>1，織物強(qiáng)力提高[1]。因此，在紗線原料一定的情況下，了解織物參量對紗線強(qiáng)力利用系數(shù)的微觀作用過程，可為紗線強(qiáng)力利用系數(shù)的精確測定和織物制造工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。同時(shí)，聲發(fā)射技術(shù)(acoustic emission，簡稱AE)和時(shí)頻分析方法的日漸成熟，為織物拉伸斷裂有效聲頻信號的采集與分析提供了可能，為其拉伸性能的探究方法提供了新方向[2-7]。

本研究通過改變織物組織和緯紗密度，進(jìn)行4種規(guī)格織物的織造，并在常規(guī)的織物強(qiáng)力儀上利用自主搭建的聲發(fā)射檢測系統(tǒng)，分別采集不同規(guī)格織物拉伸破壞過程的動態(tài)聲頻信息。利用Matlab平臺編制HHT程序，對所采集聲發(fā)射信號進(jìn)行分析與處理，從而獲取織物拉伸破壞各模式的時(shí)頻特征。

1 織物拉伸斷裂機(jī)理與聲發(fā)射信號

機(jī)織物強(qiáng)力測定中一般采用條樣法，其拉伸破壞過程主要涉及織物結(jié)構(gòu)相變化，紗線形變和紗線斷裂3個階段[1,8-9]。在拉伸的初始階段，作用于受拉系統(tǒng)紗線的拉伸力使該系統(tǒng)紗線由屈曲逐漸伸直，并包括少量紗線形變現(xiàn)象，同時(shí)由于拉伸力作用迫使非受拉系統(tǒng)紗線(垂直拉伸方向紗線)更加屈曲，織物產(chǎn)生橫向收縮并呈現(xiàn)束腰現(xiàn)象，此階段稱為結(jié)構(gòu)相變化；隨著拉伸的繼續(xù)，受拉系統(tǒng)的紗線已基本伸直，織物結(jié)構(gòu)相基本呈現(xiàn)第1相或第9相兩種極端狀態(tài)，此階段形變主要是由紗體結(jié)構(gòu)改變和纖維伸長變細(xì)組成，致使拉伸方向的織物結(jié)構(gòu)變稀，平方米克重降低，此階段稱為紗線形變；拉伸后階段，織物最弱紗線或纖維達(dá)到斷裂伸長首先發(fā)生斷裂，應(yīng)力集中現(xiàn)象隨后分布至其他紗線導(dǎo)致逐根斷裂產(chǎn)生，直至織物結(jié)構(gòu)解體、斷裂，此階段稱為紗線斷裂。

機(jī)織物在拉伸狀態(tài)下，由于其局部區(qū)域彈性能的快速卸載導(dǎo)致了聲發(fā)射信號的產(chǎn)生[10-12]，即引發(fā)聲發(fā)射信號的物理源點(diǎn)或機(jī)制為織物結(jié)構(gòu)相變化、紗線形變和紗線斷裂?？椢锝Y(jié)構(gòu)相變化機(jī)制屬于織物中紗線間交互結(jié)構(gòu)的塑性變形源同時(shí)產(chǎn)生低強(qiáng)度聲發(fā)射信號，其信號聲學(xué)特征(如頻率、強(qiáng)度、發(fā)生時(shí)間點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間等)受到織物組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)緯密度、經(jīng)緯紗表面摩擦系數(shù)等因素的影響；紗線形變和紗線斷裂機(jī)制由環(huán)錠紗纖維間滑移與斷裂所引起的聲發(fā)射信號，其信號聲學(xué)特征與紗線原料、捻度等因素有關(guān)。

機(jī)織物是紗線的集合體，拉伸斷裂過程中破壞模式較多導(dǎo)致聲發(fā)射源類型多樣，采集得到的聲發(fā)射信號模態(tài)更為復(fù)雜，其信號聲學(xué)特征：頻率、強(qiáng)度、發(fā)生時(shí)間點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間不僅受紗線組分的影響，還與織物結(jié)構(gòu)參量有密切關(guān)系[13]。

2 希爾伯特-黃變換

聲發(fā)射技術(shù)采集的織物拉伸斷裂信號屬于非平穩(wěn)信號，因此采用時(shí)頻分析方法中適合非線性、非平穩(wěn)性信號分析與處理的希爾伯特-黃變換[14-15](Hilbert-Huang Transform，簡稱HHT)。HHT變換將織物拉伸斷裂信號進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(empirical mode decomposition，簡稱EMD)后得到有限個本征模態(tài)函數(shù)(intrinsic mode function，簡稱IMF)，各個IMF分量具有不同特征尺度，代表原信號中不同頻率成分；然后對各個IMF分量進(jìn)行希爾伯特變換，得到不同頻率成分的瞬時(shí)幅值、瞬時(shí)頻率以及原信號時(shí)頻譜圖[16-20]。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備

滌綸環(huán)錠紗(30 Tex)，ASL2300-24-24全自動織樣機(jī)，YG026B型電子織物強(qiáng)力機(jī)，自主搭建聲發(fā)射檢測系統(tǒng)。

圖1 聲發(fā)射信號檢測系統(tǒng)簡圖Fig.1 Diagram of acoustic emission signal detection system

實(shí)驗(yàn)采用自主搭建的聲發(fā)射檢測系統(tǒng)，主要由聲發(fā)射探頭組件、信號放大器、數(shù)據(jù)采集儀和控制器4部分組成，其中聲發(fā)射探頭組件主要包括聲發(fā)射傳感器(采用PVDF壓電傳感器)和固定裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)該檢測系統(tǒng)中聲發(fā)射探頭組件與電子織物強(qiáng)力機(jī)固定連接，以達(dá)到高靈敏度聲發(fā)射傳感器和織物強(qiáng)力機(jī)中的力傳感器串聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)織物拉伸振動過程中聲頻信號和力信號的同步采集。聲發(fā)射信號檢測系統(tǒng)如圖1所示。

3.2 實(shí)驗(yàn)過程

3.2.1 織物織造

經(jīng)緯紗采用同種規(guī)格的滌綸環(huán)錠紗，利用全自動織樣機(jī)分別織造經(jīng)密均為200根/10 cm，織物組織為平紋、一上三下右斜紋，緯密為300根/10 cm、370根/10 cm，兩兩組合的4種織物。將下機(jī)后織物進(jìn)行后處理，以達(dá)到去除纖維制造時(shí)加入的油劑和織物織造過程中沾污的油脂、粉塵等的目的，原料為精煉劑0.5 g/L，純堿2 g/L，30%燒堿2 g/L，保險(xiǎn)粉1 g/L，浴比1∶10，于80 ℃處理20 min。最后將織物洗滌、烘干。

3.2.2 織物拉伸和聲發(fā)射檢測

采用扯邊紗條樣法制作250 mm×50 mm試樣，每種緯向試樣各5塊。在實(shí)驗(yàn)中，聲發(fā)射采集控制軟件設(shè)置采樣頻率1 MHz，并與電子織物強(qiáng)力機(jī)同時(shí)啟動，織物試樣夾持長度100 mm，拉伸速度500 mm/min，采樣頻率500次/s。所有織物試樣測試前均在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下(溫度20 ℃、相對濕度65%)進(jìn)行溫濕度平衡至少24 h，且實(shí)驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 織物拉伸各破壞模式

滌綸機(jī)織物沿著緯向拉伸載荷-位移曲線和聲發(fā)射信號曲線，以平紋組織、緯紗密度300根/10 cm為例，如圖2所示。對照機(jī)織物的拉伸斷裂過程與其采集到的聲發(fā)射信號特征可得出，機(jī)織物拉伸斷裂過程在聲發(fā)射信號中呈現(xiàn)出不同的源信號且存在一定的時(shí)間先后順序，可明顯區(qū)分。

圖2 機(jī)織物拉伸斷裂過程與其聲發(fā)射信號對照圖Fig.2 Woven fabric tensile fracture process control chart with its acoustic emission signal

拉伸載荷-位移曲線中，結(jié)構(gòu)相變化和紗線形變階段都呈現(xiàn)出隨位移增加而載荷增大的趨勢，但紗線形變階段與結(jié)構(gòu)相變化階段相比，曲線較陡峭，載荷增大較快；紗線斷裂階段呈現(xiàn)出隨位移增加而載荷減小，最終織物失效，載荷趨于0。聲發(fā)射信號曲線表示織物拉伸聲頻的時(shí)間-幅值變化關(guān)系，也在一定程度反映了時(shí)間-能量的關(guān)系。將聲發(fā)射信號曲線和拉伸載荷-位移曲線對照，聲發(fā)射信號曲線可較清晰地劃分為結(jié)構(gòu)相變化、紗線形變和紗線斷裂3個破壞階段，同時(shí)在聲發(fā)射信號曲線中，由各不相同信號形態(tài)、幅值大小可明顯區(qū)分3個破壞階段，且符合相應(yīng)拉伸階段中所呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象：結(jié)構(gòu)相變化階段信號呈現(xiàn)周期性的波形特征(見圖3)，紗線形變階段信號幅值最小，紗線斷裂階段信號幅值最大且直觀表現(xiàn)出織物中紗線不同時(shí)斷裂的物理現(xiàn)象。拉伸載荷-位移曲線與聲發(fā)射信號曲線所表征織物拉伸3個模式完全對應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)以力學(xué)和聲學(xué)多角度分析探究各破壞模式的物理特性。

4.2 結(jié)構(gòu)相變化階段頻譜分析

織物組織和密度是影響紗線強(qiáng)力利用系數(shù)的2個因素，結(jié)構(gòu)相變化破壞模式與紗線強(qiáng)力利用系數(shù)的大小有關(guān)，因此不同織物組織和緯紗密度在織物結(jié)構(gòu)相變化破壞模式的聲發(fā)射信號中可表現(xiàn)出某些內(nèi)在特性的物理機(jī)械性能。

4.2.1 特征頻率

由于結(jié)構(gòu)相變化階段具有周期性，故取其一個周期波形。滌綸機(jī)織物結(jié)構(gòu)相變化階段一個周期時(shí)域波形，以平紋組織、緯紗密度300根/10 cm為例，如圖4所示。

圖3 結(jié)構(gòu)相變化階段聲發(fā)射信號圖Fig.3 Acoustic emission signal diagram of structure change stage

圖4 結(jié)構(gòu)相變化階段聲發(fā)射信號單周期時(shí)域波形圖Fig.4 Single cycle time domain waveform diagram of acoustic emission signal in structure change stage

圖5 結(jié)構(gòu)相變化階段聲發(fā)射信號EMD分解圖Fig.5 EMD decomposition of acoustic emission signal in structure change stage

運(yùn)用HHT算法對該聲發(fā)射信號進(jìn)行EMD分解，從其分解結(jié)果圖5中可以看出，經(jīng)過EMD分解得到由高頻至低頻不同IMF分量，且分解殘量與原信號的波形特征相同。然后，將EMD分解得到的各IMF分量進(jìn)行希爾伯特變換，得到信號的希爾伯特-黃時(shí)頻圖，由圖中可得較高頻率IMF分量的能量較小，唯獨(dú)最小頻率分量的能量較大，如圖6所示。由此可知，IMF1-6均為原信號時(shí)域波形中(圖4)的高頻毛刺，而最小頻率的分解殘量則表征結(jié)構(gòu)相變化階段的主體頻率。分解殘量經(jīng)希爾伯特變換后，得到結(jié)構(gòu)相變化階段的主體頻率為100 Hz，圖7為分解殘量瞬時(shí)幅值和瞬時(shí)頻率圖。

圖6 結(jié)構(gòu)相變化階段聲發(fā)射信號Hilbert-Huang時(shí)頻圖Fig.6 Hilbert-Huang spectrum of acoustic emission signal in structure change stage

圖7 結(jié)構(gòu)相變化階段聲發(fā)射信號分解殘量瞬時(shí)幅值和瞬時(shí)頻率圖Fig.7 Instantaneous amplitude and instantaneous frequency diagrams of residual decomposition of acoustic emission signal in structure change stage

分別對余下3種滌綸織物信號：平紋組織、緯密370根/10 cm，斜紋組織、緯密300根/10 cm，斜紋組織、緯密370根/10 cm，進(jìn)行HHT分析，得出所有織物在結(jié)構(gòu)相變化階段的主體頻率均為100 Hz，即引發(fā)此破壞模式的聲發(fā)射信號為同一來源。在結(jié)構(gòu)相變化階段，持續(xù)加載的外力在改變經(jīng)緯紗屈曲形態(tài)時(shí)，交織點(diǎn)處經(jīng)緯紗產(chǎn)生正交摩擦事件，因此該階段所拾取的聲發(fā)射信號可記錄整個正交摩擦事件的微觀過程，且該信號頻率與織物組織、密度無關(guān)，僅表征經(jīng)緯紗表面的摩擦特性。

圖8 4種不同織物的聲發(fā)射信號時(shí)域波形圖Fig.8 Time domain waveform diagram of acoustic emission signal of four different fabrics

4.2.2 持續(xù)時(shí)間與幅值

對比4種不同織物的聲發(fā)射信號時(shí)域波形圖(如圖8所示)，可知：結(jié)構(gòu)相變化階段持續(xù)時(shí)間，平紋織物較斜紋織物長，高緯密織物較同組織低密度織物稍長；波形幅值即能量，隨織物組織、密度不同而不同。這是由于織物組織、緯紗密度影響交織點(diǎn)密度和織物緊度，交織點(diǎn)密度、織物緊度越大，織物中浮長線越短，拉伸時(shí)織物中受拉伸系統(tǒng)紗線被非拉伸系統(tǒng)紗線擠壓力越大，經(jīng)緯紗間切向滑動阻力越大，紗線強(qiáng)力利用系數(shù)越高，在聲發(fā)射信號中呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)相變化階段波形持續(xù)時(shí)間越長，幅值越大。探明聲發(fā)射信號參量(持續(xù)時(shí)間、幅值、能量等)與織物具體交錯方式及其分布(組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)緯密度)的量化關(guān)系，不僅可為紗線強(qiáng)力利用系數(shù)的測定提供一種新方法，同時(shí)可為未知織物重要參量如組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)緯密度等提供識別工具。

5 結(jié) 論

1) 采用聲發(fā)射技術(shù)提取滌綸機(jī)織物拉伸破壞過程產(chǎn)生的聲頻信號，且聲發(fā)射信號曲線與拉伸載荷-位移曲線基本完全對應(yīng)，所表征的結(jié)構(gòu)相變化、紗線形變以及紗線斷裂3個破壞模式可明顯區(qū)分，從而便于各破壞模式在力學(xué)和聲學(xué)角度特征的分析探究。

2)運(yùn)用時(shí)頻分析技術(shù)HHT算法對不同組織結(jié)構(gòu)(平紋、一上三下右斜紋)、不同緯密(300根/10 cm、370根/10 cm)兩兩組合的4種織物結(jié)構(gòu)相變化階段信號進(jìn)行分析，其特征頻率相同，均為100 Hz，且得出是同一來源——經(jīng)緯紗線間的正交摩擦，與織物組織、密度無關(guān)。

3)4種不同織物結(jié)構(gòu)相變化階段聲發(fā)射信號對比結(jié)果：信號持續(xù)時(shí)間，平紋織物較斜紋織物長，高緯密織物較同組織低密度織物稍長。波形幅值即能量，隨織物組織、密度不同而不同。

4) 織物拉伸斷裂過程的結(jié)構(gòu)相變化階段聲發(fā)射譜圖可表征織物的某些內(nèi)在特性：特征頻率與織物經(jīng)緯紗表面的摩擦特性有關(guān)，持續(xù)時(shí)間、幅值、能量等與織物具體交錯方式及其分布(組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)緯密度)有關(guān)。聲發(fā)射信號參量與織物參量之間的量化關(guān)系，可為紗線強(qiáng)力利用系數(shù)的測定，以及未知織物重要參量如組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)緯密度等的識別提供新的方法，有待進(jìn)一步研究。

[1] 于偉東. 紡織材料學(xué)[M]. 北京: 中國紡織出版社, 2006.

[2] 許中林,李國祿,董天順,等. 聲發(fā)射信號分析與處理方法研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào),2014,28(5):56-60.

XU Zhonglin, LI Guolu, DONG Tianshun, et al. Overview on development of acoustic emission signal analysis technique and processing[J]. Materials Review, 2014, 28(5):56-60.

[3] 袁振明.聲發(fā)射技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京: 機(jī)械工程出版社, 1985.

[4] NI Q Q,JINEN E. Fracture mechanism and acoustic emission of short carbon fiber reinforced nylon66 [J].Ndt & E International,1997,30(2):255-261.

[5] GENT A N ,LIU G L. Pull-out and fragmentation in model fiber composites [J].Journal of Materials Science,1991,26(9):2467-2476.

[6] 陽能軍,王新剛,王蒙. HHT在復(fù)合材料損傷聲發(fā)射信號處理中的應(yīng)用[J]. 電子測量技術(shù),2011,34(8):45-47.

YANG Nengjun, WANG Xingang, WANG Meng. Preliminary application of HHT to the acoustic emission signal processing of composite materials [J]. Electronic Measurement Technology, 2011,34(8):45-47.

[7] 薛亞靜, 林蘭天, 張福樂. 基于AE技術(shù)與HHT的環(huán)錠紗拉伸斷裂過程研究[J]. 河北科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 36(1):47-54.

XUE Yajing, LIN Lantian, ZHANG Fule. Research on fracture process of ring-spun yarn based on AE technique and HHT[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology, 2015, 36(1):47-54.

[8] 陳國華. 機(jī)織物拉伸斷裂過程模擬及強(qiáng)度預(yù)測[D].上海：東華大學(xué),2006.

CHEN Guohua. The Tensile Breaking Progress Simulation and Strength Prediction of Woven Fabric[D]. Shanghai:Donghua University, 2006.

[9] 汪黎明,李立. 平紋織物拉伸斷裂強(qiáng)力的理論分析[J]. 青島大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版),1999,14(2):44-47.

WANG Liming, LI Li. Study on the stretch-breaking strength of plain-woven fabrics[J]. Journal of Qingdao University Engineering & Technology Edition, 1999,14(2):44-47.

[10]CHOTARD T J, SMITH A, CODET N, et al. New applications of acoustic emission technique for real-time monitoring of material processes [J]. Journal of Materials Science Letters,2002,21(16):1261-1266.

[11]焦陽,侯潔,李光海,等. 聲發(fā)射信號處理技術(shù)及其在滾動軸承檢測中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,34(4):313-317.

JIAO Yang, HOU Jie, LI Guanghai, et al. Acoustic emission signal processing technology and its application in rolling bearing test[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology, 2013,34(4): 313-317.

[12]周潔,毛漢領(lǐng),黃振峰,等. 金屬疲勞斷裂的聲發(fā)射檢測技術(shù)[J]. 中國測試技術(shù),2007,33(3):7-9.

ZHOU Jie, MAO Hanling, HUANG Zhenfeng, et al. Acoustic emission technique for the detecting of metal fatigue fracture[J]. China Measurement Technology,2007,33(3):7-9.

[13]GOTIPAMUL R L, DAYAMA P, MOHANSUNDRAM M S,等. 不同組織結(jié)構(gòu)織物的拉伸、撕裂和沖擊強(qiáng)力效果[J]. 國際紡織導(dǎo)報(bào),2012(4):21-23.

GOTIPAMUL R L, DAYAMA P, MOHANSUNDRAM M S,et al. Effect of weaves on fabric tensile, tearing and ballistic strength[J]. Melliand China, 2012(4):21-23.

[14]HUANG N E. Computer implicated empirical mode decomposition method,apparatus, and article of manufacture[J].Provisional Application,1999,162(9):5983.

[15]HUANG N E, SHEN Z, LONG S R. et al. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis[J]. Proceedings of the Royal Society A, 1998, 454:903-995.

[16]CHANG C C, HSIAO T C, HSU H Y. Frequency range extension of spectral analysis of pulse rate variability based on Hilbert-Huang transform[J]. Medical & Biological Engineering & Computing,2014,52(4):343-351.

[17]李琳. HHT時(shí)頻分析方法的研究與應(yīng)用[D].長春：吉林大學(xué),2006.

LI Lin. The Research of HHT Time-Frequency Analysis Method and its Application[D]. Changchun:Jilin University,2006.

[18]鐘佑明，秦樹人，湯寶平.Hilbert-Huang 變換中的理論研究[J].振動與沖擊，2002，21(4)：13-16.

ZHONG Youming, QIN Shuren, TANG Baoping. Study on the theory of Hilbert-Huang transform [J]. Journal of Vibration and Shock, 2002，21(4)：13-16.

[19]孟濤,何仁洋,吳斌,等. HHT在聲發(fā)射信號模態(tài)分析中的應(yīng)用[J]. 無損檢測,2008(1):17-19.

MENG Tao, HE Renyang, WU Bin,et al. The preliminary application of HHT to the data processing of modal acoustic emission [J]. Nondestructive Testing, 2008(1):17-19.

[20]于德介，程軍圣，楊宇.Hilbert-Huang 變換在齒輪故障診斷中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2005，41(6):35-40.

YU Dejie, CHENG Junsheng, YANG Yu. Application of Hilbert-Huang transform method to gear fault diagnosis[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2005,41(6):35-40.

Research on tensile fracture process of polyester woven fabric based on AE technique and HHT

XUE Yajing1, LIN Lantian2, GAO Cong2, LIU Shuhua2

(1.School of Electronic and Electric Engineering, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China; 2.Fashion College, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China)

In order to obtain and study time-frequency characteristics of fabric tensile failure modes, four kinds of fabrics is woven with changing different fabric organizational structures and weft densities, dynamic audio signals for different fabrics in tensile failure process is collected with the aid of self-built acoustic emission detection system on the conventional fabric tensile tester, and the collected signal is analyzed and processed by using Matlab software to run a program compiled based on Hilbert Huang transform. The results show that AE signal curve is completely corresponding to tensile load-displacement curve in fabric tensile process, and characterizations of three failure modes about structure change, yarn deformation, and yarn fracture can be clearly distinguished. The characteristic frequency of four kinds of fabrics in structure change stage is the same as 100 Hz, which can be derived from the same source (orthogonal friction of yarns), and has nothing to do with the fabric organizational structure or density. The structure change stage has something to do with yarn strength utilization in such aspects as the AE signals characteristics of duration, amplitude, energy, and so on.

chemical fiber spinning; polyester woven fabric; yarn strength utilization; structure change; Hilbert-Huang Transform (HHT); acoustic emission(AE)

1008-1542(2016)05-0516-06

10.7535/hbkd.2016yx05014

2016-07-30；

2016-09-06；責(zé)任編輯：張 軍

上海市教委學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(XKCZ1207)

薛亞靜(1990—)，女，河北石家莊人，助教，碩士，主要從事紡織品檢測方面的研究。

林蘭天教授。E-mail:：llt39@126.com

TS107.3

A

薛亞靜，林蘭天，高 琮，等.基于AE技術(shù)和HHT的滌綸機(jī)織物拉伸斷裂過程研究[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2016,37(5):516-521.

XUE Yajing, LIN Lantian, GAO Cong,et al.Research on tensile fracture process of polyester woven fabric based on AE technique and HHT[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2016,37(5):516-521.