复合材料拉伸过程的声发射特性研究

为了研究16MnR／0Cr18Ni9Ti复合材料断裂过程的声发射特性,可以利用声发射技术对16MnR／OCr18Ni9Ti复合材料试件的拉伸过程进行全程监测。研究表明,材料拉伸断裂过程中,声发射信号丰富明显,可测性良好,并且不同破坏阶段的声发射信号具有不同的特征。通过对不同拉伸阶段声发射信号的参数分析,可以了解材料不同变形阶段的声发射特性,并据此来分析材料损伤的发生、发展及演变过程。与传统的力学试验方法相比,声发射技术在研究复合材料断裂过程方面具有明显的优势。     

防喷器材料在拉伸过程中的声发射信号特性

用声发射技术研究防喷器材料ZG25CrNiMo裂纹试件的拉伸损伤与断裂行为。声发射仪器记录了ZG25CrNiMo裂纹试件在拉伸破坏过程中的声发射信号,运用声发射参数分析方法和波形分析方法对zG25crNiMo裂纹缺陷试件的声发射数据进行分析,得出材料在拉伸过程中的损伤类型以及各阶段所呈现的特性。试验结果表明,拉伸过程中破坏机制对声发射信号的特征具有显著影响,不同损伤阶段的信号频谱特征存在差异。     

胶合板拉伸过程中的声发射特征

针对传统的力学试验方法对胶合板破坏过程的表征不足,提出了用声发射检测技术全程监测胶合板拉伸破坏过程。试验表明,材料的损伤破坏具有阶段性,不同阶段的声发射信号特征有明显的区别。研究发现声发射特征参数能够表征材料受载过程中的损伤演化规律和损伤类型,能直观地反映材料的损伤特征。因此,声发射检测技术可作为材料测试、质量评定的有效手段,也是传统力学方法的有益补充。     

基于不同材料的动态摩擦声发射特征参数研究

为了解不同材料摩擦时产生的声发射信号的特性,用声发射技术检测了几种材料（45钢-45钢、45钢-铜板及45钢-铝板）的试件表面发生相对运动时的动态摩擦状态。对摩擦过程中产生的参数进行了分析。结果表明,在三种不同材料产生的声发射信号中,幅度之间的差别非常明显,而且差距分布比较合理,能量与振铃计数则无此特点,从而证明了声发射幅度是表征不同材料的最佳参数。     

碳纤维增强聚酰亚胺复合材料加热固化过程的声发射监测

对碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的加热固化过程进行了声发射监测.分析了不同温度下材料的声发射特性,以寻求一种监测材料反应、指示凝胶固化开始的方法.     

用声发射技术研究水泥基复合材料脆性

观测了不同种类混凝土三点弯曲梁的声发射（AE）特性,发现掺加纤维对声发射特性有明显影响。掺加纤维的混凝土梁,声发射事件突发性明显减小,采用Weibull函数方法定量分析了材料特性对混凝土试件的声发射特性、断裂特性及脆性的影响。结果表明,参数m和θ具有明显的物理意义,m值表征由材料特性引起的脆性,而θ值表征由试件几何尺寸引起的试件脆性。     

基于HHT的预应力钢筋混凝土梁断裂AE信号分析

针对混凝土材料损伤所产生的声发射信号复杂的特点,提出了基于Hilbert—Huang变换的分析混凝土声发射信号的新方法。利用全波形声发射技术记录了预应力混凝土梁在三点弯曲荷载试验下整个破坏过程的声发射信号,研究了声发射累计能量随时间变化的关系曲线,分析了梁在不同破坏阶段产生的实测声发射信号,获得了信号的Hilbert谱。通过与小波分析结果进行比较,显示出该方法具有处理精度高、自适应性强的特点,能有效地提取声发射信号中损伤的主要特征,为声发射信号处理提出了一种新的途径。     

水泥基复合材料微结构破坏声发射研究

研究不同组分的水泥基复合材料在三点弯曲负荷下,材料内部微结构破坏的声发射特性。结果表明,在加载初期声发射事件发展较为缓慢,且出现的主要是一些低振幅的声发射信号;而在峰值载荷附近,声发射事件数快速增长且开始有大量高振幅声发射信号出现。循环荷载作用下,粗集料水泥砂浆声发射呈现Felicit效应,而结构密实的活性粉末混凝土呈现Kaiser效应。     

声发射波在不同复合材料容器表面的衰减特性

分析了声发射波在不同复合材料容器表面的衰减特性。通过在复合材料容器表面进行衰减测试,探讨了材料组织方向、容器内的介质、容器受载历史等因素对声发射信号幅值衰减特性的影响。结果表明,以上因素影响了声发射波的衰减特性,结论为声发射检测的后续研究提供数据支持。     

声发射检测在复合固体推进剂断裂实验中的应用

以固体推进剂的断裂过程为研究对象,利用先进的声发射试验系统,研究了复合固体推进剂在断裂时的声发射事件特性,揭示了材料断裂韧性和声发射特性间的关系。试验结果表明,材料在裂纹失稳扩展时爆发出强烈的声发射信号。     

钢丝绳声发射信号传播特性分析

针对钢丝绳断丝缺陷的在役动态监测需要,提出采用COMSOL软件对钢丝绳的声发射检测信号传播特性进行研究。首先建立钢丝绳结构模型,然后模拟不同频率、不同位置的断丝声发射信号在结构中的传播过程,获得不同位置的信号位移场及能量变化,最后根据导波理论,采用模态特征曲线结合小波变换分析不同类型声发射源的特征频率与模态成分。结果表明:声发射信号传播过程中,对于不同频率和激发方向的声发射源,其主要模态成分和特征频率的差异较大,可根据不同位置的时频分析结果,结合理论频散曲线判别声发射源信号的主要模态特征,并确定结构中声发射源的不同振动方向与中心频率。该研究结果可为钢丝绳损伤声发射检测提供理论参考依据。     

Q345R疲劳损伤过程声发射信号特征分析

制冷系统压力容器应用非常广泛，对于该类在役压力容器还没有可靠的实时动态监测方法。提出采用声发射检测技术对制冷系统压力容器进行实时监测，通过对容器制造材料Q345R钢的疲劳载荷试验，采集材料损伤全过程的声发射信号进行特征参数分析、波形和频谱分析，发现材料从裂纹萌生到断裂失效过程的转折点，并对不同损伤阶段声发射信号波形和频谱的特性进行对比研究，找出各个阶段声发射信号的特征，为实现Q345R声发射动态监测和评价提供可靠依据。     

蜂窝夹层复合材料的压缩损伤声发射特征

应用声发射技术对蜂窝夹层复合材料压缩损伤过程进行了试验研究。分析载荷与声发射信号关联图,依据其损伤过程和声发射特征,发现随着加载条件下载荷的增加,复合材料的损伤逐步增大。在加载初始阶段,仅有少量声发射信号,各种表征信号量小幅度增加;在加载中期,声发射信号增多,各种表征信号量不断增大;在加载后期,声发射信号有明显突增,各种表征信号量急剧增加。复合材料压缩损伤破坏与声发射的幅值、能量、撞击、上升时间、持续时间和计数等参量特征相关。根据各阶段特征参量滤波后所得信号分布与实际断裂位置相吻合。     

飞机蜂窝复合材料板压缩过程的声发射定位研究

声发射检测的主要目的是发现声发射源和有关源的信息,声发射源定位是声发射检测中至关重要的指标,其准确程度反映了声源的检测位置与实际缺陷源位置的符合程度。本研究针对复合材料的特性,结合实际情况进行了声速和衰减测量实验,并通过断铅实验对复合板进行声发射定位。通过对复合材料板压缩实验的在线监测,基于声发射信号参数的提取及关联图分析,给出了各损伤阶段的参数特征,以及声发射监测区域内的裂纹萌生扩展断裂的时间和位置。研究结果表明,复合板实际断裂位置与声发射监测得出的位置相吻合。     

钢结构疲劳损伤声发射监测

采用声发射技术对已开裂的焊缝进行监测,实现了在复杂的环境噪声中识别出裂纹活动信号。通过分析疲劳裂纹损伤产生的原因以及材料在交变载荷作用下产生声发射的机理,得到表征焊缝裂纹活动过程的信号特征。试验表明,声发射技术对钢结构裂纹损伤的活度、强度具有较大的敏感性,可以实现对裂纹损伤状态发展变化的实时监测。     

声发射技术在三维编织复合材料测试中的应用研究

论述了声发射技术在三维编织复合材料拉伸过程损伤测试中的应用，结果表明，通过采集声发射参数可以描述复合材料在载荷情况下的内部变形的损伤机制。系统采用小波分析方法对声发射信号进行噪声处理，用频谱图描述复合材料的内部损伤变形特征，为复合材料的力学性能分析和材料复合工艺的改善提供理论基础。     

利用声发射技术检测储罐的腐蚀损伤状态

研究了采用声发射技术检测大型氧化剂储罐腐蚀损伤状态的可行性。根据液体火箭氧化剂储罐主要的结构材料5A03铝合金在实际使用中的腐蚀机理,选取不同浓度的硝酸作为腐蚀介质,建立5A03铝合金腐蚀的试验方案,利用声发射技术对腐蚀过程进行监测,获得了各浓度水平下的声发射信号。试验结果表明,声发射信号撞击数的多少能够反映合金不同的腐蚀损伤程度,不同浓度硝酸中5A03铝合金腐蚀声发射信号的上升时间、持续时间、振铃计数、能量等特征参数的分布具有较大差异,可通过90％的分布区间加以区分。利用所建立的BP神经网络能够以很高的正确率对5A03铝合金储罐腐蚀损伤程度进行模式识别。     

Listening to the sound of materials: Acoustic emission for the analysis of material behaviour

Applying a mechanical load to a composite material can result in many types of damage: debonding between the reinforcement and the matrix material, matrix cracking, failure of the reinforcement and delamination in the case of layered composites. To create a better understanding of the initiation, growth and interaction of the different types of damage, damage monitoring during mechanical loading is very important. Acoustic emission is the only nondestructive test technique capable of detecting all of the above mentioned damage types in composites. The possibilities of this technique to detect certain types of damage can only be proven by using other complementary techniques (replica technique, radiography, ultrasonics, optical and scanning electron microscopy). The research work on damage detection with the acoustic emission technique for different types of composite materials carried out at the Department of Metallurgy and Materials Engineering is presented.     

In Situ Acoustic Monitoring of Thermal Spray Process Using High-Frequency Impulse Measurements

In order to guarantee their protective function, thermal spray coatings must be free from cracks, which expose the substrate surface to, e.g., corrosive media. Cracks in thermal spray coatings are usually formed because of tensile residual stresses. Most commonly, the crack occurrence is determined after the thermal spraying process by examination of metallographic cross sections of the coating. Recent efforts focus on in situ monitoring of crack formation by means of acoustic emission analysis. However, the acoustic signals related to crack propagation can be absorbed by the noise of the thermal spraying process. In this work, a high-frequency impulse measurement technique was applied to separate different acoustic sources by visualizing the characteristic signal of crack formation via quasi-real-time Fourier analysis. The investigations were carried out on a twin wire arc spraying process, utilizing FeCrBSi as a coating material. The impact of the process parameters on the acoustic emission spectrum was studied. Acoustic emission analysis enables to obtain global and integral information on the formed cracks. The coating morphology and coating defects were inspected using light microscopy on metallographic cross sections. Additionally, the resulting crack patterns were imaged in 3D by means of x-ray microtomography.