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。     

30CrMnSi三点弯曲过程的声发射特性研究

利用全波形声发射技术记录了30CrMnSi高强度合金钢在三点弯曲载荷下整个破坏过程的声发射信号。在研究了声发射累计振铃计数随栽荷变化的基础上，得出裂纹的发展过程大致可分为三个阶段。采用参数分析法和频谱分析法对裂纹发展的三个阶段声发射信号进行了统计和分析，得出声发射信号频率的升高和幅值的增加是构件逐渐破坏的特征。     

风电叶片复合材料弯曲损伤破坏声发射监测

通过对含纤维断裂缺陷的风电叶片玻璃钢复合材料三点弯曲试验,研究风电叶片复合材料弯曲损伤破坏及其声发射响应特征。试验研究表明,复合材料三点弯曲试件载荷一挠度曲线近似为直线,表面20层纤维断裂缺陷导致复合材料强度急剧下降;含中间20层纤维断裂缺陷试件与无缺陷试件相比,强度和刚度相差不大;纤维断裂缺陷使复合材料的破坏形式发生变化。声发射监测数据显示,风电叶片复合材料弯曲损伤破坏与声发射的幅度、能量、撞击、上升时间、持续时间和计数等参量特征相关。     

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。     

大坝混凝土动态弯拉声发射特性试验

为了研究大坝混凝土在不同加载速率下的弯拉声发射特性,并进一步理解不同加载速率下混凝土的损伤发展过程,在MTS试验机上以四种不同的加载速率进行了无开口湿筛混凝土梁的三弯点试验。结果表明,随着加载速率的提高,声发射撞击累计数减少,而撞击率峰值增加,低振幅（35-40 dB）的声发射信号所占比例有所增加,声发射振铃数、信号能量和持续时间的平均值都有提高的趋势;在低加载速率时,混凝土在破坏过程中产生较少数的微裂缝,其破坏机制受少数主要裂缝（跨中位置）控制,而在高加载速率时,微裂缝分布在较宽的范围之内。     

切削温度及加工时间对CFRP弯曲性能的影响

碳纤维增强型环氧树脂(CFRP)加工过程中容易引起严重的加工损伤,为了研究切削温度及时间对CFRP加工后使用性能的影响,通过改变不同切削温度及不同加工时间对CFRP进行弯曲试验。试验得出,随着切削温度的升高及加工时间的延长,CFRP弯曲强度及弹性模量先上升后降低。当切削温度趋于120℃时,弯曲强度和弹性模量大,幅度最低;当加工时间趋于45s时,弯曲强度和弹性模量大,幅度最低。得出结论,切削温度及加工时间对CFRP力学性能影响很大,当复合材料温度接近固化温度并保持一段时间,复合材料弯曲性能最低且材料的使用性能最差,因此切削温度及加工时间应远离加工过程中的固化温度及加工时间,并且在使用过程中并非在最靠近孔壁处的材料首先发生破坏。     

氧化石墨烯混凝土的声发射检测

制备了不同氧化石墨烯掺量的6组边长为100mm的C30立方体混凝土试块,通过单轴抗压声发射试验来研究不同掺量的氧化石墨烯对混凝土力学性能和声发射参数(幅值、振铃计数、频率)的影响规律。结果表明:随着氧化石墨烯掺量的增加,混凝土各个龄期的抗压强度依次增大,混凝土的破坏形态整体性较好,混凝土的声发射频率范围逐渐加宽,混凝土的优势频率越来越大,并可根据声发射振铃计数率将混凝土的破坏阶段划分为5个阶段。     

防喷器壳体材料拉伸过程的声发射特性试验

采用声发射技术研究了防喷器主壳体材料ZG25GrNiMo的拉伸破坏过程。运用声发射参数分析方法分析了该材料在不同破坏阶段的声发射特性。分析结果表明,在材料屈服、塑性变形及断裂过程中的声发射特性具有明显的不同,且不同损伤模式的信号频谱存在明显的差异。     

螺旋肋钢丝与混凝土粘结滑移的声发射检测

声发射技术作为一种新型动态无损检测方法,可动态检测在役钢筋混凝土结构的粘结滑移性能。对螺旋肋钢丝与混凝土拔出试件进行拔出试验,利用声发射技术对其拔出过程中的声发射特征信号进行处理与分析,得出这两种材料粘结滑移的声发射特征;通过三维时差定位方法对拔出过程的声发射源进行定位,由定位结果可知,声发射源点主要分布在粘结滑移界面,证明与实际受力结果吻合;最后结合试验数据,建立了粘结破坏过程的受力状态与声发射能量参数间的对应关系。     

Evaluation of fatigue damage in reinforced concrete slab by acoustic emission

The applicability of acoustic emission (AE) technique for evaluation of fatigue damage in reinforced concrete (RC) slabs under cyclic loadings in both laboratory and as a structure in service is studied. The fundamental test performed in laboratory shows that the cracking process can be practically monitored by the measurement of AE signals. Analysis of the relationship between loading phase and AE activity indicates that the final stages of the fracture process can be evaluated by detecting AE signals generated near the minimum loading phase. Comparison of the results from the structure and that from the laboratory specimen demonstrates that AE energy can be an effective parameter for the evaluation of fatigue damage in RC slabs in service.     

Acoustic emission activities and damage evaluation of reinforced concrete beams strengthened with CFRP sheets

In this study, the applicability of acoustic emission (AE) techniques to monitor damage evolution in reinforced concrete (RC) beams strengthened in flexure with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets is investigated. The objective is to initiate the creation of a user-friendly health monitoring system for RC structures strengthened with CFRP sheets using AE techniques. Five beams, 200 mm×300 mm in cross-section, were tested under three-point bending over a span of 1700 mm. One of the beams was tested in its virgin condition to serve as reference; the remaining four beams were tested after being strengthened with CFRP sheets bonded on the tension face. The parameters investigated in this study include both the amount of CFRP sheets and construction imperfections (the CFRP sheets were intentionally bonded without adhesive in the centermost 10% and 20% bonding area). The AE signals were collected and analyzed for all specimens. The AE parameters were analyzed for four levels of damage based on initial crack, propagation, yielding of main bars, and fracture or rip-off of the CFRP sheets. The frequency-peak magnitude distribution of the AE parameters was used to determine the b-value, defined by the Gutenberg–Richter relationship, for evaluating the damage evolution and fracture process of RC beams strengthened in flexure with CFRP sheets. From the results of this study, the signal characteristics – event, amplitude versus frequency, and amplitude versus duration – show clear differences in the different loading stages, depending upon the active damage mechanism. The b-value is correlated to the fracture process of the RC beams bonded with CFRP sheets and the degree of localization of damage. The AE technique is a useful nondestructive technique for monitoring the behavior of RC beams that are externally reinforced in flexure with CFRP sheets.     

基于声发射的滚动轴承损伤振动机理研究

论述了声发射技术应用于滚动轴承状态监测和故障诊断的方法.对各典型状态滚动轴承在不同转速和载荷下的声发射信号进行了振动分析,研究了滚动轴承的损伤振动随转速和栽荷的变化规律.定义了基于振动分析的声发射信号特征参数,研究了各特征参数随转速、载荷和损伤类型的变化规律.研究结果为滚动轴承的安全运行、状态监测和故障诊断提供了一种新的方法.     

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。     

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。     

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。     

不同拉伸条件下碳／环氧复合材料损伤的声发射特性

为了研究复合材料在动载荷和恒载情况下的损伤机理,在不同加载速度和恒载情况下,对T700／环氧复合材料进行了拉伸损伤声发射试验研究。从其损伤过程和声发射特性发现,在较低速率下,该复合材料断裂强度对拉伸速率变化不够敏感;但随着拉伸速率的增大,基体及界面损伤的高峰出现时间逐渐提前,断裂时损伤越来越不完全;恒载声发射效应反映了复合材料抗蠕变损伤的能力,而其收敛能力的大小反映了复合材料构件历史损伤的严重程度。     

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。