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。     

风力机叶片主梁材料缺陷演化研究

本文以含分层缺陷的风力机叶片主梁复合材料为研究对象,采用单轴拉伸测试实验和声发射技术对分层缺陷演化进行研究。通过对分层缺陷复合材料在单轴拉伸过程中产生的声发射信号进行小波包分解,并对分解后的各层频谱和能量分布进行分析。研究结果表明:采用小波包时频、小波包能量谱联合分析,能够有效识别加载过程中的缺陷演化状态对应的声发射信号特征。得出了不同损伤模式即纤维断裂、基体开裂和层间断裂的频率分布范围。为分析主梁材料破损全过程的力学及声发射特性提供了一条新思路。     

2.25Cr-1Mo材料在拉伸过程中的声发射信号聚类分析

声发射(AE)技术能用来区分发生在受载材料内的不同损伤模式,而聚类分析能在无先验知识的情况下通过揭示数据内部结构对数据进行分类。声发射波形包含了丰富的声发射源信息,而常规的特征参数并不能满足深层次的声源识别要求。文章尝试从波形的频率分布特征、形状特征和强度特征三个方面分别选取小波变换能量特征系数、波形裕度因子和幅值作为描述声发射波形的新参数。基于波形新参数的聚类分析能有效地区分加氢反应器材料2.25Cr-1Mo带裂纹和无裂纹试件拉伸过程中屈服阶段塑性变形信号、微裂纹扩展信号和断裂失稳信号。     

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。     

不同裂纹尺寸铝板的电磁声发射特性

利用电磁学电致涡流原理,采用有限元方法,建立了电磁声发射数学模型,对含裂纹的铝板进行了电磁场数值模拟,分析了裂纹尺寸对裂纹尖端洛伦兹力的影响,并在实验室条件下,对不同尺寸裂纹进行了电磁声发射试验。结果表明,通过幅值参数可以判断试件有无缺陷,在频谱分析时,信号的高频成分有峰值现象。利用小波包分析方法对声发射信号波形进行了分解与重构,发现在裂纹长度或者深度增加时,高频信号的波形和频谱的峰值电压也逐渐变大,仿真分析与试验结果一致。     

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。     

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。     

起重机箱形梁结构表面裂纹扩展的声发射特性

采用声发射技术监测带有表面焊接裂纹的箱形梁结构的三点弯曲试验。分析了箱形梁试件受载弯曲过程中裂纹扩展的声发射信号特征,比较了加载过程中不同载荷水平下定位源信号的声发射参数特征。研究发现,表面裂纹扩展的声发射信号为突发型信号,其幅度主要为45～60dB,频率主要分布在100～450kHz。试验结果表明,线定位方法可以对箱形梁试件中的裂纹缺陷进行准确定位。     

铝合金疲劳裂纹扩展声发射监测

采用声发射(acoustic emission,AE)技术对7N01铝合金单边缺口三点弯曲试样不同应力比、不同峰值载荷下疲劳裂纹扩展过程中声发射信号进行了监测,建立了裂纹扩展速率、声发射计数(count)与应力强度因子之间的关系.结果表明,大部分的声发射信号主要产生于疲劳循环载荷的低应力阶段,这主要是低应力阶段的声发射活动主要与裂纹尖端的塑性变形和裂纹闭合现象有关,声发射计数与应力强度因子之间呈指数增长的关系.基于所建立的声发射计数率与裂纹扩展速率的关系,可以预测疲劳损伤结构的剩余寿命.     

基于小波包特征熵的碳纤维复合材料损伤声发射信号特征提取方法

针对碳纤维复合材料层合板弯曲失效过程开展了声发射监测试验,并对试验采集的声发射信号进行了K-均值聚类分析,提取了不同损伤类型的声发射信号,对每种损伤类型的信号利用小波包特征熵的分析方法,选取能反映不同损伤类型的特征参数,实现对碳纤维复合材料不同损伤信号的有效识别,为碳纤维复合材料的损伤监测提供了理论依据。     

基于信息熵的马氏体相变声发射信号分析

以信息熵理论为基础,针对马氏体相变过程声发射信号,利用基于频域分析的小波包能谱熵,得到相变过程声发射信号频率空间的能量分布信息。提取出不同类型信号的能谱熵特征值,并利用基于时域分析的吉布斯概率熵,以能谱熵特征值作为幅度谱的子区间划分参数,实现马氏体相变过程声发射信号吉布斯概率熵变化过程的准确描述。分析表明,这些信息熵特征值可以准确评价马氏相变过程的声发射信号变化规律。     

Investigation of acoustic emission signals under a simulative environment of grinding burn

Grinding burn is a common phenomenon of thermal damage that has been one of the main constraints in grinding in respect of high efficiency and quality. An acoustic emission (AE) technique was tried in an attempt to identify grinding burn on-line. However, the AE features of grinding burn are relatively weak and are easily obscured by other AE sources. This paper presents an investigation of the AE features of the thermal expansion induced by laser irradiation, which was designed to simulate grinding thermal behaviour. By using wavelet packet transforms, AE features at the grinding burn temperature can successfully be extracted without other mechanical interferential factors. Such thermal AE features provide a firm foundation for analysing and monitoring the AE features of grinding burn.     

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。     

HHT在声发射信号模态分析中的应用

根据模态声发射理论,携带大量结构或材料缺陷信息的声发射信号在结构中传播时,存在频散和多模态现象,因此声发射信号属于非平稳随机信号,利用传统的傅里叶谱分析无法有效提取声发射信号中蕴含的丰富信息。采用一种新时频信号处理方法——希尔伯特黄变换法,对频率突变的声发射信号进行了分析,显示了该方法相对其他信号分析方法的有效性和优越性。通过对薄板中的断铅信号进行希尔伯特黄变换分析,精确地获得了结构中声发射传播特性的信息。     

16MnR钢板低温冲击过程的声信号特性

在20℃至-55℃下对16MnR材料进行Charpy冲击试验,用声发射技术监测各温度下冲击开裂的过程。采用小波分析结合傅里叶变换的方法,得到了16MnR试样开裂过程的波形频谱特性及电压幅值,并且采用金相和SEM对冲击断口进行了组织、形貌分析。结果表明:随着温度的下降,声发射计数率、声发射能量及声发射持续时间均呈降低趋势,声信号幅值变化不大。小波分解后的d2层能量包含冲击断裂的主要能量,与冲击功的变化趋势相似,具有较强的相关性。试验结果为声发射技术监测冲击载荷作用下的材料内部结构演化提供了一个思路。     

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。     

Application of Acoustic Emission Technology for Quantitative Characterization of Plasma-Sprayed Coatings Subjected to Bending Fatigue Tests

Plasma-sprayed coatings are widely used in industry, e.g., in applications subject to high wear and corrosion damage, or requiring thermal insulation. However, the failure behavior of such coatings has a great influence on the service safety of mechanical parts. Acoustic emission (AE) has attracted much attention due to its proven usefulness for real-time monitoring of damage evolution and high sensitivity to fracture sources. In this study, the damage evolution behavior of a plasma-sprayed coating subjected to three-point bending fatigue tests was monitored using the AE method. A method combining parameterized, Fourier, and wavelet analysis was used to distinguish the damage modes in the coating. The analysis results revealed two crack modes (surface vertical crack and interface crack) with two different peak frequencies. A finite element method was used to quantify the fracture stress and propagation behavior of cracks, revealing that the thickness of the coating had a strong influence on its spalling.