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。     

基于MFCC的碳纤维复合缠绕气瓶损伤声发射信号分析

针对碳纤维复合缠绕(CFPR)气瓶的损伤在线监测问题,对CFRP气瓶冲击损伤过程的声发射检测进行研究。以获取到的气瓶损伤声发射信号作为研究对象,通过梅尔倒谱系数(MFCC)特征提取方法,将原始信号转换为特征系数向量,将其参数值及变化趋势进行同步比较。试验结果表明,不同损伤类型梅尔倒谱系数的分布呈现出明显的规律性。该研究结果可为CFPR材料的声发射检测信号识别提供一些参考。     

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。     

小波包-AR谱在钛合金材料声发射监测技术中的应用

鉴于钛合金材料的声各向异性和高声波衰减系数使疲劳试验过程中的声发射监测十分困难。提出了小波包与AR谱相结合对钛合金材料声发射信号进行分析的方法。即对输出信号进行小波包分解,然后分频段对信号进行重构得到包含不同频率成分的时域信号,再进行AR谱分析,从而提取出频谱特征。分析表明,该方法对利用声发射信号分析钛合金材料部件的损伤和裂纹扩展是有效的。可为钛合金部件损伤和裂纹扩展的识别提供可靠的依据。     

飞机复合材料拉伸过程损伤的声发射特性分析

利用声发射技术开展对拉伸载荷下飞机复合材料T型结构件的损伤发生过程研究,对复合材料试件拉伸载荷下损伤产生过程的机理进行了初步探讨。采用参数分析方法对拉伸试验采集到的声发射信号进行分析,得到该T型结构件拉伸过程中基体开裂、分层、纤维断裂至完全丧失承载能力时的声发射信号特征及其对应的载荷。结果表明,声发射技术能够准确预测复合材料T型结构件拉伸载荷下的损伤发生过程,可为该类结构件的检测提供参考。     

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。     

基于声发射检测的碳布／环氧树脂复合材料压缩损伤评价

用声发射仪器监测二维编织碳布／环氧树脂复合材料的压缩损伤过程。通过载荷与声发射特征关系图,判断出其在损伤过程中的临界失效载荷,作为判断材料临界损伤强度的依据。通过对碳布／环氧树脂复合材料在压缩损伤过程中产生的声发射信号进行小波包分解,并对信号进行频谱分析以及对小波包分解后的各层进行能量分析,得出了声发射源即纤维断裂信号、基体断裂信号和层间开裂信号的频率分布范围。     

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。     

某型飞机疲劳试验过程中声发射信号的处理

对某型飞机疲劳试验过程中的噪声信号和裂纹信号的特性进行了分析,针对裂纹信号的各个特性提出了不同的分析方法。运用参数分析和波形分析相结合的方法,成功地对某型飞机疲劳试验的数据进行了事后分析,获得与疲劳裂纹或者疲劳损伤声发射信号相关的一些典型特征,从而有助于了解试验过程中产生疲劳损伤的一些细节信息。这些结果对未来疲劳试验过程中的声发射监测具有重要参考价值和指导意义。     

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.     

HTPB推进剂温度冲击环境下损伤特性的声发射试验

为研究HTPB推进剂在温度冲击环境条件下的损伤情况,采用单轴定速拉伸声发射（AE）试验,对不同温度冲击周期试验后的HTPB推进剂的损伤特性进行了研究。结果表明：温度冲击后的HTPB推进剂单轴拉伸存在损伤成核、扩展和汇合断裂三个失效阶段;随温度冲击周期的增加,HTPB推进剂释放出的AE累积能量减少,说明在其内部会出现一定损伤,且损伤程度与温度冲击时间呈正相关性;温度冲击时间越长,损伤门槛值提前,越容易出现初始损伤。     

Inspection of power plant headers utilizing acoustic emission monitoring

Fossil power plant high energy, high temperature steam headers have been found to be susceptible to thermal fatigue assisted creep degradation. These mechanisms initiate and grow cracks in chrome molybdenum headers, from the bore hole edges and stub tube-to-header welds. Linking up of multiple cracks can lead to explosive expulsion of tubes and severe shorting of the header life. In order to extend the header life and operate safely, a better understanding of crack growth that may occur during specific plant operating conditions is needed. With that understanding, harsh operating conditions that may be causing excessive crack propagation and header damage can be curtailed. Acoustic emission monitoring of headers was performed to assist in identifying operating conditions that lead to header damage. This Electric Power Research Institute (EPRI) sponsored program found acoustic emission activity levels correlated to identified crack growth and analytically calculated stresses. Utilizing these results, draft EPRI guidelines have been developed to aid electric utilities in performing acoustic emission monitoring on superheater headers.     

疲劳裂纹的模态声发射检测

介绍模态声发射典型信号特征及其在飞机疲劳裂纹监测中的典型应用.     

基于临界失效能密度判据的热障涂层热震损伤行为研究

目的探索热障涂层系统(TBCs)在热震过程中的损伤行为。方法基于材料能量储存极限,推导了适用于平面复杂应力情形的温度相关性临界失效能密度判据,进而利用该临界失效能密度判据与ABAQUS有限元软件相结合,研究了热生长氧化层(TGO)凸起的热障涂层系统在冷却热震过程中的损伤行为。结果对于TGO层凸起的热障涂层系统,计算了冷却热震过程中陶瓷层(TC)和TGO层的失效能密度分布云图,并根据最大失效能分布情况分析了TBCs在热震过程中各层材料的可能破坏位置,所得结果与实验吻合较好。在对TBCs的冷却热震损伤行为模拟计算中发现,当TC层的强度比较低时,热震会使TC层上表面产生往内部扩展的垂直裂纹;当TC层强度达到某一定值时,首先发生热震破坏的位置由TC层上表面变成了TGO层与粘结层(BC)的界面处,即TBCs的各层破坏顺序发生了变化。结论使用临界失效能密度准则来判断热障涂层在冷却热震过程中的损伤行为,比单纯使用某一方向应力更为准确,并能准确判断损伤起始位置和演化情况,从而更全面地反映热障涂层在热震过程中的损伤破坏行为。     

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。     

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。     

Laser-induced thermal damage detection in metallic materials via acoustic emission and ensemble empirical mode decomposition

A detection method of laser-induced thermal damage–surface burn, rehardening and residual stress, was studied in this work. Artificial thermal damage was produced to various steels, e.g., AISI 1045, ASTM A36 and AISI 304, by virtue of laser irradiation. The aim of the present work is to identify thermal damage through sensor and feature extraction techniques. Acoustic emission(AE) sensor and ensemble empirical mode decomposition(EEMD) method were employed for this purpose. A de-noising method was proposed to eliminate noises from original AE signals, based on EEMD. Quantified thermal damage features were obtained. Results evidenced a strong correlation between AE features, i.e., RMS value of the reconstructed acoustic emission signal, and surface burn, residual stress value, as well as hardness of steels. The present work could be used as a potential and indirect approach for thermal damage detection.     

基于声发射信号模式的齿轮特征识别研究

鉴于声发射信号对齿轮早期裂纹具有独特的敏感性,对早期齿轮声发射信号的特征识别具有重要意义。介绍小波变换理论及其原理,建立齿轮疲劳试验平台,利用小波阈值降噪对不同工况下齿轮声发射信号进行预处理,获取高能量频段的信号并提取时域、频域特征参数,将其作为BP神经网络的输入,以识别不同工况下的声发射信号。实验结果表明：与去噪后的全频段信号相比,基于高能量频段信号所提取的特征参数具有更高的识别率,为早期齿轮故障信号分析和检测提供借鉴。