焊接裂纹是焊接接头中局部区域的金属原子结合力遭到破坏而形成的缝隙,作为焊接件中危害最大的缺陷,焊接裂纹直接影响焊接结构质量及其服役安全性。为了有效抑制焊接裂纹,提高焊接结构质量,须对焊接过程裂纹形态进行在线、准确的识别。焊接过程裂纹状态变化所产生的应力波是一种瞬时、突发、不可再现的声发射信号,能够实时表征焊接裂纹产生及扩展的物理现象本质。因此,利用声发射检测技术,研究基于声发射信号特征的焊接裂纹识别方法,获取能够定量表征焊接裂纹状态的声发射特征信息,进而实现焊接裂纹状态识别,为抑制焊接裂纹和保证焊接结构质量提供先验信息和技术手段,具有重要的工程应用价值与理论研究意义。论文以实现焊接裂纹检测为目标,结合声发射检测技术,研究基于声发射信号特征的焊接裂纹识别方法。在获取焊接裂纹声发射信号的基础上,研究焊接裂纹声发射信号分解、特征构建和裂纹状态识别方法,为实现焊接裂纹声发射信号特征信息的定量提取以及裂纹状态的准确识别提供基础理论和关键技术。主要研究内容如下:(1)在同步压缩小波(SST)算法的理论基础上,研究一种基于频率特征的SST分解方法,该方法首先将小波变换得到的时间-尺度平面的信号能量分布重组到时间-频率平面中,然后根据信号在时频联合域中的瞬时频率分布特点,提取相应频段的系数并进行重构,进而可以将信号分解到相应频段的模态中。将该方法应用于复杂噪声背景下焊接过程混合激励源声发射信号分解中,实现了焊接过程声发射信号有效分解。(2)研究了焊接裂纹声发射信号特征构建方法,首先对SST分解获得的特征分量进行时频变换,然后采用主成分分析方法将三维时频数据重组为协方差矩阵,根据方差累积贡献率选取主元成分并重构得到特征增强后的信号,引入近似熵算法对重构信号进行近似熵计算,从而构建能够定量描述和刻画裂纹特征的声发射信号近似熵特征向量。对焊接裂纹声发射信号进行特征构建,构建的特征向量可以作为定量识别裂纹的数值指标。(3)结合焊接裂纹识别中的小样本、状态演化、多信息输入和非线性等问题,研究了一种基于HMM-SVM的焊接裂纹识别模型,并应用于焊接过程裂纹识别中。首先由HMM模型进行初步筛选,得到焊接裂纹演变过程中最为接近的两种可能状态,然后再采用SVM分类器得到最终识别结果,这样既发挥了HMM模型的状态转移和依赖能力,又充分利用了SVM在小样本下的强二分类能力。(4)设计了焊件拉伸过程声发射信号测试实验和焊接冷却过程裂纹声发射信号测试实验,通过拉伸实验获取焊件变形和断裂状态下产生的声发射信号特征频段范围,根据信号特征频段对采集的焊接冷裂纹状态演变过程中产生的声发射信号进行信号分解、特征构建和模式识别,验证了焊接裂纹识别方法的有效性。