不同应变率下岩石冲击破坏的声发射特性研究

为了研究在动载荷下岩石破裂的声发射特性,采用霍普金森(SHPB)实验系统对三种岩石进行不同应变率下的冲击载荷破坏实验,同步采集破坏过程的声发射参数,从应力—应变、幅值分布、振铃计数变化以及峰值频率分布等方面进行了分析与研究。实验结果表明:力学特性方面,随着应变率增大,三种岩石的动态强度随之增大,极限应变也随之增大,且岩石试样的破碎程度随之增大,表现为碎块的尺寸减小、块数增加、碎屑增多。在声发射特性方面,三种岩石的峰值频率主要在550 k Hz以下,且随着应变率的增加,三种岩石的振铃计数都随之增大,低幅值信号比例增加,峰值频率在100 k Hz以下的低频信号随之减少,100~200k Hz以及400~550 k Hz的中高频信号随之增多,说明峰值频率有向中高频移动的趋势。     

高温后大理岩力学性质及其破坏规律研究

基于大理岩在常温至高温800℃后的力学试验结果,分析了高温后大理岩峰值强度、峰值应变、弹性模量、变形模量以及应力-应变全过程曲线等随温度的变化规律,同时采用岩石声发射仪与扫描电镜试验仪,对高温后大理岩破坏规律进行了探讨。结果表明:高温后大理岩试样高度和直径将变大,质量和密度减小,但在200℃时变化不明显;在常温至高温200℃后,大理岩的力学性质变化不大;高温400℃~800℃,大理岩峰值强度、弹性模量和变形模量随着温度的升高而减小,而峰值应变则变大,并且随着温度的升高,变化越明显;声发射试验得到的振铃计数与应力-时间曲线具有较好地对应关系,充分反映了岩石在不同阶段内的破裂演化规律;温度对大理岩的破坏规律有着显著影响,温度升高使大理岩由脆性破坏向延性破坏的方向发展。     

带有槽缺陷游乐设施用Q235圆管构件弯曲破坏声发射特性

为研究带有槽缺陷游乐设施用Q235圆管构件破坏时声发射特性,利用声发射技术监测其三点弯曲破坏过程。通过对载荷时间曲线与声发射相对能量、幅度、振铃计数特征参数历程图的综合分析,可将其破坏过程划分为3个阶段。该过程声发射信号幅值主要集中在40～70 dB之间,且随缺陷长度增加,超过70 dB信号振铃计数明显增多,典型阶段特征参数峰值增大。相对能量—持续时间历程图中高持续时间、低能量信号来自于加载过程中的噪声干扰。声发射特征参数将缺陷微小变化对构件整体性能的影响量化,历程图变化与力学行为一一对应,建立声发射特征信号与弯曲力学性能和缺陷长度的联系,为声发射监测游乐设施损伤的判定提供依据。     

钢纤维增强粉煤灰地质聚合物单轴受压过程的声发射特性

为探索纤维增强地质聚合物宏观力学行为与细观损伤演化特征之间的关联,对不同纤维体积掺量(纤维与拌合物的体积比)的钢纤维增强粉煤灰地质聚合物复合材料进行了单轴压缩试验.基于声发射技术,对试样压缩过程的声发射行为进行监测,研究了纤维体积掺量对地质聚合物单轴受压破坏行为及声发射特性的影响.结果表明:地质聚合物的强度、延性、声发射波形的上升斜率及平均频率均随纤维掺量的提高而增大,试件破坏形态由脆性灾变逐渐向延性破坏转变;在破坏前期,纤维体积掺量为0及0.5%的试件的声发射撞击率及能量释放率(简称能量率)都保持在较高水平,最终导致试件出现灾变破坏;而2.0%的纤维体积掺量使得声发射撞击率及能量率在应力-时间曲线的拐点处达到峰值,随后缓慢下降,最终导致试件呈现延性破坏;因此,仅依据声发射撞击率及能量率的快速上升来预测灾变破坏的发生,有时可能会出现谎报的情况.     

钢纤维再生粗骨料混凝土受压声发射特性与损伤演化

为了探究钢纤维掺量(体积率0、0.8%、1.5%)对C30再生粗骨料混凝土(质量分数取代率0、100%)基本力学性能的影响，结合声发射特征参数和应力-应变曲线来描述钢纤维再生粗骨料混凝土在轴心受压过程中的损伤演化规律。试验结果表明，通过对声发射损伤定位、撞击计数与能量计数分析，可实现钢纤维再生粗骨料混凝土轴心受压破坏从累计损伤到微裂缝演变，再到宏观裂缝扩展的全过程动态监测，不同钢纤维掺量再生粗骨料混凝土与普通混凝土试件在加载过程中损伤点的密集集中位置与试件最终破坏位置相符；基于声发射累计撞击计数建立的混凝土损伤模型可用于分析钢纤维再生粗骨料混凝土的损伤演化规律。     

含裂纹钢试样在拉伸过程中的声发射特性

对于带有I型裂纹的SM490A钢和SUS304钢试样,通过测量其在拉伸断裂过程中的声发射特征参数及裂纹尖端特定点的温度,分析了裂纹尖端和塑性变形区域的力学特征。结果表明:声发射能量计数、振铃累积计数在裂纹扩展的各个阶段都有着明显的曲线特征,且曲线特征和屈服、强化阶段的应力-应变曲线基本吻合,因此可以用声发射能量计数、振铃累积计数来描述屈服、强化阶段的塑性变形情况;塑性变形率决定了变形至断裂过程中试样的温度变化;对于带有Ⅰ型裂纹的SM490A钢和SUS304钢,其声发射信号主要集中在塑性变形阶段和裂纹扩展阶段。     

辨识振动环境中两点螺栓连接状态的REE声发射指标

为探索基于声发射技术的两点板条螺栓连接结构连接状态的辨识,以累计能量参数为基础,提出了声发射相对当量能量指标（REE）,以便更有效地进行螺栓连接状态的辨识。声发射REE参量可消除声发射测试参数受振动时间等环境因素的影响,综合考虑了能量和振铃计数等声发射参数,可以更准确地辨识螺栓连接结构的连接状态。     

循环载荷下再生混凝土损伤声发射特性

在地震多发地,混凝土结构常常承受循环荷载作用,为了研究循环加卸载作用下再生混凝土的受压损伤特性,对不同再生粗骨料取代率的混凝土试件进行单轴抗压试验.基于声发射技术,对受压损伤全过程进行了动态分析.研究表明:循环荷载作用下,再生混凝土声发射振铃计数存在Kaiser效应,该效应反映了材料损伤程度,同时揭示了不同掺量再生混凝土的损伤机制;随着应力水平的增加,Felicity比逐渐减小,以Felicity比小于1作为混凝土损伤严重的标志;将每次循环声发射振铃图进行分形计算,循环荷载作用下再生混凝土声发射振铃分形维数随着循环次数的增加而增加,证明了声发射应用于损伤预测的可行性;应用响应比理论对声发射累计事件的研究得出:再生混凝土加卸载声发射数响应比Y随着试件承受的应力水平的增高而减小,且将Y减小至1左右时作为再生混凝土破坏前兆特征,为工程损伤预测及安全评估提供参考.     

DP780高强钢胶接点焊过程声发射信号特征及接头强度预测

针对1.2 mm厚的DP780高强钢板进行胶接点焊正交实验,采集胶焊过程的声发射信号,辨析其信号特征,建立接头强度与声发射信号特征参数之间的关系.结果表明:胶焊过程的电极加载、熔核形核和电极卸载三个物理阶段产生三段声发射信号;相比电阻点焊过程,由于胶焊过程存在胶层的烧灼与气化,其熔核形核阶段前段产生的声发射信号的振铃计数和幅值大于电阻点焊,并且飞溅出现时,声发射信号幅值增大;对于未发生飞溅的胶焊过程,焊接接头的失效载荷与熔核形核阶段声发射信号特征参数的振铃计数和正峰值具有较好的线性正相关性,据此可为胶接点焊过程焊接质量的在线检测与控制提供依据.     

单轴压缩下砂岩声发射及分形特征研究

为研究砂岩在单轴压缩下声发射及分形特征,在MTS815程控伺服刚性试验机上,对早古生代志留系下统小河坝组(S1x)砂岩进行单轴压缩下的声发射试验,结合声发射特征参数、应力应变关系以及分形特性,对岩石整个失稳破坏过程进行分析。结果表明:小河坝组砂岩声发射及分形特征、力学特性在岩石损伤破裂过程中具有一致性,以应力比0.6~0.8之间振铃计数率的变化趋势段作为岩体失稳与破坏的识别方法;相空间维数的选取对关联维数有一定影响,随相空间维数m的增加,关联维数D呈现出增加-稳定-发散的发展过程;声发射序列在应力比为0.3~0.5时,关联维数D值最大;声发射序列关联维数曲线表现为"波动-上升-下降-波动"的演化模式,在较高应力比0.7~0.8时,关联维数D在介于0.9~1.4之间小幅波动。据此,可为工程中岩体失稳与破坏的监测预报提供一定的理论基础与数据支撑。