模态声发射技术在构件疲劳裂纹检测中的应用

疲劳裂纹的萌生和扩展是机械零件在变载荷作用下的主要失效形式,在变载荷下出现疲劳裂纹的同时往往伴随着弹性波的扩散,以迅速释放其内部积累的应变能。使用近几年来得到迅速发展的模态声发射技术真实地获取疲劳裂纹的声发射波形,使接收到的声发射信号较完整地反映了声发射源的物理状态。在波形分析中采用参数分析法提取声发射波形特征,建立模态声发射参数和裂纹扩展速度之间的数学关系。由于综合采用了多种技术的优点进行信号分析、处理,因此根据声发射信号特征得到的结果将更加逼近实际状态。     

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...     

声发射技术在工程结构疲劳损伤监测中的应用和展望

疲劳失效是工程结构和材料科学研究领域都十分关注的问题。研究疲劳损伤机制对于解决工程结构疲劳失效问题是很重要的。应用断裂力学理论研究工程结构的疲劳问题已取得了显著的成果，随着声发射技术研究的深入，将二者结合起来必将成为疲劳问题研究的更有效方法之一。阐述了国内外采用声发射技术对工程结构疲劳裂纹损伤监测中的声发射源机制状况的研究，展望了声发射技术结合断裂力学在该领域的应用前景。     

几种高强度钢腐蚀疲劳裂纹扩展行为的研究

本文研究了ＧＣ－４，３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ和３００Ｍ超高强钢的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。考虑了环境，热处理制度，应力比和频率对裂纹扩展的影响。研究结果表明：腐蚀环境和热处理制度对疲劳裂纹扩展有显著影响。在侵蚀性环境中随频率降低，裂纹扩展大幅度上升，随应力比提高，环境影响加剧。利用扫描电镜对试样断口形貌进行了分析，并讨论了高强钢的腐蚀疲劳机理。     

基于声发射技术的30CrMnSi钢断裂机理研究

采用三点弯曲试样加载过程声发射监测实验,结合断口SEM观察及X射线能谱分析,考察了30CrMnSi合金钢延性断裂的整个物理过程.结果表明:30CrMnSi钢的断裂过程从宏观上可以分为裂尖塑性变形、裂纹亚临界扩展和裂纹失稳扩展三个阶段.其机理如下:裂尖塑性变形过程是位错的滑移、堆积而引起的孔洞形核和长大;裂纹亚临界扩展过...     

声发射技术在疲劳失效领域的研究进展

疲劳失效是一种具有突然性和灾难性的失效形式,因此对材料的疲劳失效进行监测显得尤为重要。与传统的疲劳裂纹检测方法相比声发射技术能够对材料的疲劳失效过程进行实时、在线监测,因此在疲劳失效监测领域得到了广泛的应用。对声发射技术进行了简要的介绍,总结了声发射技术在疲劳失效过程监测和疲劳寿命预测两方面的研究进展,指出了当前研究中存在的问题并对其下一步的发展进行了展望。     

FRP补强疲劳损伤钢结构裂纹扩展研究

钢结构在服役过程中,因超载、疲劳等原因会引起损伤累积,极大地影响了结构的安全使用.对纤维增强复合材料(FRP)补强钢结构张开型裂纹疲劳扩展进行了实验研究.比较了不同的钢结构表面处理方式对FRP与钢结构粘接接头剪切强度的影响,根据剪切强度选择最佳表面处理工艺.对FRP补强后钢结构试样进行疲劳实验,与未补强试样的结果加以对比.结果表明,用FRP增强后钢结构FRP增强区疲劳裂纹扩展速率得到抑制、疲劳循环次数得到了提高.     

微观组织与裂纹闭合效应对40CrNiMo钢疲劳短裂纹扩展的影响

对具有粗、细晶粒组织的40CrNiMo 钢进行了疲劳短裂纹扩展试验研究。试验和分析结果表明,短裂纹扩展的偏折强烈,裂纹闭合效应较小。粗晶组织比细晶组织的裂纹偏折更大,粗糙度诱发闭合效应更强,因而裂纹扩展较幔。微观组织通过对闭合效应的作用进而影响了疲劳短裂纹的扩展行为。     

淬火微观组织对重轨钢疲劳裂纹扩展速率的影响

以U75V重轨钢CT(Compaction test)试样为研究对象,分别研究了冷速为3℃/s、5℃/s及空冷轧态的组织对稳定区(疲劳扩展Ⅱ区)疲劳裂纹扩展速率的影响,疲劳试验在高频共振疲劳试验机上进行。研究结果表明:疲劳裂纹扩展速率随着珠光体片层间距的减小而降低,冷速由大到小(5℃/s、3℃/s、空冷)所对应的n值分别为3.603 05、3.631 18和3.885 28;珠光体组织的疲劳裂纹断裂形式主要以穿晶断裂为主,同时伴随部分沿晶断裂;片层间距影响裂纹扩展路径的偏折程度,偏折程度随片层间距的减小而增大,增大的裂纹偏折路径对裂纹扩展的阻碍作用增强,有利于疲劳裂纹扩展速率的降低。     

4.5Ni钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为研究

采用悬臂弯曲加载方式，以总应变范围作为受检和控制参数，分析了高强度４．５Ｎｉ钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为，给出了裂纹扩展速率ｄ（２ａ）／ｄＮ与总应变范围ΔεＴ的关系式及关系曲线。同时对弯曲加载条件下低周疲劳损伤断口微观形貌进行了观察分析。指出４．５Ｎｉ钢的低周疲劳裂纹扩展方式主要是穿晶，疲劳辉纹为晶体学延性辉纹，疲劳裂纹扩展属于塑性钝化模型机制。     

奥氏体不锈钢的高温低周疲劳亚临界裂纹传播特性和断口形貌

本文用测定疲劳辉纹平均间距的定量断口金相分析法,分析、研究了在高温低周条件下奥氏体不锈钢的亚临界裂纹扩展速率与裂纹长度的关系和温度、晶粒度、介质等因素对亚临界裂纹扩展速率的影响、并介绍了疲劳裂纹扩展各阶段的断口形貌特征。     

高压容器用钢疲劳裂纹扩展速率研究

研究了高压容器用Cr Ni Mo钢在空气中与3.5%Na Cl溶液介质中的疲劳裂纹扩展,结果表明,3.5%Na Cl溶液介质的存在加速了Cr Ni Mo钢的裂纹扩展,随着裂纹的进一步扩展,其加速作用越来越不明显。     

Application of Acoustic Emission for Masonry Arch Bridges

Abstract:  There are over 40 000 masonry arch bridges in the UK, 60% of which are over 100 years old. The ever increasing levels of loading and volumes of traffic make it imperative that the condition, life expectancy and load capacity of such bridges are accurately assessed. Assessment procedures, however, generally rely on visual methods without giving any information on the internal condition of the structure. The acoustic emission (AE) technique has the ability to record certain types of damages anywhere within the structure before their effect becomes visible on the surface. Although AE is increasingly widely used for monitoring concrete and metallic bridges, its application for masonry bridges is currently very limited. A series of multi-ring brickwork arches have been tested as part of an extended study on fatigue performance of masonry arch bridges at the University of Salford. The present study attempts to assess the applicability of the AE technique for masonry arch bridges under static and long-term cyclic loading, to study crack propagation and failure mechanisms.     

涂层疲劳损伤声发射特征参数及损伤机理

使用超音速等离子喷涂设备在1045钢基体上制备了铁基合金涂层。以球盘式接触疲劳试验机为平台,研究了涂层接触疲劳损伤过程中声发射特征参数的变化规律,并分析了涂层的接触疲劳损伤机理。结果表明,在转速为2500r/min和应力水平为1.58GPa实验条件下,点蚀是涂层的主要失效形式,表现为在涂层磨痕轨迹范围内出现大量的点蚀坑,点蚀坑深度为20～30μm。涂层表面粗糙的微凸体与轴承球滚压接触产生黏着磨损,以及涂层、磨粒、滚动轴承三者形成三体磨料磨损是点蚀失效产生的主要原因。声发射幅值、有效值(Root Mean Square,RMS)、能量、计数和平均频率对涂层表面粗糙微凸体去除、弹塑性变形、裂纹萌生、裂纹稳定扩展和失稳扩展过程比较敏感,并且在不同的疲劳损伤阶段具有不同的信号反馈特点。     

加载方法对ADB610钢疲劳裂纹扩展的影响

在取样方向、几何尺寸、加工方式和加工精度相同的情况下,分别对板厚20 mm的ADB610钢进行了加载方式、加载载荷和应力比不同的成组多试样疲劳裂纹扩展试验,得到不同情况下的ADB610钢的疲劳裂纹扩展长度a与循环寿命N即a-N试验数据,且并将a-N试验数据与增K法和降K法结合进行试验分析。结果表明,当初始最大加载载荷相同时,两者lg(da/dN)-lg(ΔK)的起始位置相同,当初始最大加载载荷不同时,起始位置不相同。     

铁素体不锈钢的疲劳裂纹扩展

本文用线弹性断裂力学法研究了 AISI409与18Cr—Nb 铁素体不锈钢在 25～649℃ (77～1200°F) 空气环境下的疲劳裂纹扩展 (FCP) 行为。疲劳裂纹扩展速率 (da)/(dN) 满足 Paris 关系:(da)/(dN)=C(⊿k)~n。室温下应力比 (R) 对(da)/(dN)的影响在低⊿k下较为敏感。(da)/(dN)随温度的提高和加载频率的减小而增加,但对18Cr—Nb,475℃(885°F)下的(da)/(dN)却高于538℃(1000°F)下的(da)/(dN),这与含Cr量高于15％时的475℃脆性有关。文中还测定了室温与高温下的材料常数c与n值。并对疲劳裂纹扩展机理进行了探讨。     

疲劳裂纹扩展速率试验中裂纹曲率修正方法研究

针对目前疲劳裂纹扩展速率试验标准中仅提出裂纹长度需进行曲率修正但未给出具体修正方法及步骤的问题,作者推荐了线性插值法和等比例法两种裂纹曲率修正方法,并通过分析两种方法的修正原理,结合试验结果,将两种曲率修正方法进行对比。结果表明,在双对数坐标系上,修正后的da/dN-ΔK曲线向低ΔK方向偏移,最大偏移量约15%,在利用da/dN-ΔK曲线进行选材对比或疲劳寿命评估时,修正后的曲线与未修正的曲线相比是偏安全的。基于两种方法修正后的da/dN-ΔK曲线之间差异较小,最大相差约2%,两种方法均可作为疲劳裂纹扩展速率试验中裂纹长度的曲率修正方法。     

Acoustic and Electrochemical Noise Methods in Extreme-Condition Fatigue Tests

A method and apparatus have been developed for fatigue tests on tube materials subject to high temperatures and corrosion.     

疲劳载荷下工业纯铁表面与内部裂纹长度的研究初探

疲劳裂纹扩展试验中,采用表面裂纹长度作为疲劳裂纹长度进行疲劳裂纹扩展计算和疲劳裂纹扩展模型建立的过程中,会导致计算的最终结果和模型产生一定的误差。对工业纯铁板材试样进行疲劳裂纹扩展试验,分析疲劳裂纹扩展过程中裂纹长度与裂纹扩展速率的关系,以及对疲劳裂纹扩展断口形貌特征进行观察。结果表明,上述2种方法均可来确定表面裂纹长度和内部裂纹长度之间的关系。