基于声发射技术的Q345焊接接头特征信号分析

以Q345为研究对象,基于声发射技术对正常焊接接头和预制缺陷焊接接头的拉伸加载过程进行了动态监测,获得了加载过程中的特征声发射信号,并通过傅里叶变换对信号进行了频谱分析。分析结果表明:信号的撞击计数、能量和幅值与时间之间基本符合线性关系,能够较好地表征试件拉伸过程的各个阶段;预制缺陷引起应力集中,屈服阶段和强化阶段能量与幅值比较突出;Q345试样的拉伸频率主要集中在100kHz~300kHz。     

12MnNiVR钢拉伸过程声发射信号特征分析

对大型常压储罐材料12MnNiVR钢拉伸过程中声发射信号的幅值、振铃计数、撞击计数和能量等常规特征参数进行了分析。在此基础上,对拉伸过程不同阶段典型声发射信号的时域波形、频谱、希尔伯特时频分布等进行了波形分析。结果表明,声发射信号的特征参数和波形分析能反映不同拉伸过程变形特征,可用于拉伸过程的表征。     

基于DIC法的CFRP粘接参数及失效分析

对碳纤维-碳纤维以及碳纤维与异质材料的粘接搭接试样进行了单向拉伸试验,对搭接长度、粘接层厚度对接头强度的影响规律进行了详细的分析。采用数字图像相关方法(DIC法)对接头的面内应变和法向变形进行了监测,对搭接接头在拉伸过程的失效行为和失效顺序进行了系统地分析。结果表明,碳纤维粘接搭接接头的宏观失效存在碳纤维板纤维断裂、粘接层剪裂、撕裂、粘接界面破坏等多种破坏形式;碳纤维接头搭接长度12.5 mm-15 mm,粘接层厚度0.2 mm时接头刚度、强度较高;粘接层强度相对较弱时,碳纤维接头主要以粘接层剪裂为破坏形式,粘接层强度相对较强时,接头表层碳纤维撕裂引起界面剥离,界面剥离面积扩展,异侧界面剥离导致粘接层撕裂,引起接头失效。     

钝头弹撞击不同材质蜂窝夹芯板的损伤特性研究

利用一级气炮系统发射钝头弹进行铝蜂窝夹芯板与纸蜂窝夹芯板的撞击实验,分析靶板材质对弹道极限、夹芯板失效模式和比能量吸收的影响规律及机理。结果表明:钝头弹撞击铝蜂窝夹芯板的弹道极限高于纸蜂窝夹芯板。与纸蜂窝夹芯板相比,铝蜂窝夹芯板受钝头弹撞击前面板产生明显的凹坑变形与纤维分层现象;芯体由撞击撕裂破坏转变为褶皱折叠变形与压溃失效;后面板由纤维拉伸断裂与菱形鼓包变形转变为纤维拉伸失效下大面积的菱形分层破坏,纤维条撕裂的形状由片状转变为带状;前面板与芯体生成的撞击碎屑转变为规则的圆形冲塞。铝蜂窝夹芯板的比能量吸收明显高于纸蜂窝夹芯板。     

基于声发射技术的热障涂层拉伸失效模式研究

热障涂层是一种典型的脆性、非均质、多层结构的材料。服役过程中受热-力载荷的作用,将会导致涂层过早的剥落失效,其主要的失效形式为陶瓷层开裂和界面剥落失效。热障涂层的失效主要是微裂纹萌生、扩展及连通导致。利用声发射技术结合微观形貌观察,研究了拉伸载荷下热障涂层的失效过程,并识别热障涂层裂纹损伤模式。根据不同载荷下的微观形貌观察,研究拉伸载荷下热障涂层的失效过程;利用声发射特征参数分析法(如声发射事件数、幅值),将热障涂层的失效过程分为几个不同阶段,并结合形貌观察,建立声发射特征参数与裂纹损伤失效信息之间的联系;利用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)识别热障涂层的损伤模式。结果表明:热障涂层拉伸失效过程为裂纹首先在陶瓷层表面萌生,随后向陶瓷层/粘结层的界面处扩展,到达界面后,裂纹将沿着界面生长与扩展,最终导致热障涂层分层剥落;将热障涂层的失效过程分为四个阶段;频谱分析结果表明基体频率成分大约在0.020MHz,表面裂纹的频率成分在0.20～0.25MHz,界面裂纹的频率成分在0.15～0.20MHz。     

静载下CFRP加固管柱的AE特征信号分析

为研究腐蚀管柱加固前后的承载力变化，使用声发射仪采集了准静态压缩过程中有腐蚀缺陷和经碳纤维增强复合材料（CFRP）加固的管柱构件的声发射参数。通过比较声发射的撞击数、幅度、均方根植（RMS）、振铃计数率和累积能量计数等参数，对构件的承载力进行了研究。结果表明：声发射特征参数能够较好的体现构件材料的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩和断裂过程；幅度和RMS可以反映试验过程中试件内部损伤破坏进程；振铃计数和累积能量的变化趋势能够体现管柱构件的压缩变形过程；CFRP加固后的管柱变形小，承载力提高，声发射振铃计数降低，累积能量计数增大。     

单双道搅拌摩擦焊接5083/6082异种铝合金T型接头的组织与力学性能

采用单道和反方向双道搅拌摩擦焊接5083-O (壁板)/6082-T6(筋板)异种铝合金T型接头,研究了其显微组织和力学性能。结果表明:单道焊接头的搭接界面由未焊接区、有效结合区和弱结合区组成,反方向双道焊后,弱结合区消除,有效结合区宽度增大;单、双道焊接头T方向拉伸时均在壁板母材处断裂,抗拉强度相近,L方向拉伸时分别在界面和筋板热影响区断裂,且双道焊接头的抗拉强度更高;单道焊接头前进侧弯曲时发生屈服,后退侧弯曲时发生脆断,双道焊接头前进侧和后退侧弯曲时均发生屈服;单、双道焊接头壁板方向的显微硬度保持在75HV左右,沿筋板方向的从热机影响区向母材区先降后增最后趋于稳定。     

基于结构负载声发射检测的低碳钢板电阻点焊飞溅表征

利用实时检测结构负载声发射信号实现了低碳钢电阻点焊过程中的焊接飞溅现象的检测与定量评估。试验结果表明,根据焊接飞溅声发射信号特征,焊接飞溅主要分为三种模式。随着焊接飞溅的模式不同,也意味着焊接飞溅能量当量的区别。焊接飞溅的结构负载声发射信号特征可以用于对焊接飞溅的定量评估。实现焊接飞溅定量评估的两个声发射信号特征参数分别为振铃计数和正峰值。焊接飞溅事件的声发射振铃计数和正峰值越大,说明焊接飞溅的能量当量越大;反之,则说明焊接飞溅的能量当量越小。在低碳钢的电阻点焊中,作为引发焊接飞溅的主要因素,焊接电流所起的作用应该比焊接时间和电极压力更为重要。其中,焊接电流和焊接时间越大,焊接飞溅的能量当量越大;电极压力越大,焊接飞溅的能量当量越小。     

声发射在焊接质量实时控制中的利用前景研究

焊接过程的声发射信号是焊接工件内部的一种信号。对ＴＩＧ焊，ＭＡＧ焊和ＣＯ２焊时声发射的特征进行了研究，发现工件的熔透情况，熔滴过渡的形式和稳定性与声发射特征有紧密联系；声发射的传播与焊接热源对中情况不同有明显区别。所以可用焊接过程的声发射波某些参数作为被控制量进行焊接质量的实时控制。为焊接质量控制提供了新的途径。成功地进行了利用声发射信号的焊缝跟踪控制。     

纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能研究

采用模压工艺制备了连续纤维增强聚丙烯复合材料与短纤维增强聚丙烯复合材料的层合材料,测试了含不同连续纤维层比例的层合材料力学性能,分析了其失效机理。结果表明,连续纤维层可以显著提高层合材料的强度,层合材料的强度随连续纤维层的增加而提高。连续纤维层与短纤维层的界面在拉伸测试中保持完好,可以有效传递应力,20%连续纤维层的层合材料拉伸失效以撕裂为主。层合材料在弯曲过程中尽管部分连续纤维断裂,但连续纤维层有效抑制了材料截面的穿透性裂纹扩展,阻止了材料的宏观断裂。连续纤维层与短纤维层的强度差异导致层合材料在冲击过程中扭转,层间界面在扭转剪切作用下分层失效。