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。     

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。     

泡沫铝准静态压缩变形的声发射特征研究

为了研究泡沫铝在压缩过程中的屈服平台和密实阶段的力学性能,使用万能试验机、声发射仪和高速相机对泡沫铝试件在不同加载速率下进行了单轴压缩试验,得到了泡沫铝材料在塑性变形-损伤过程中的声发射特征参量和变形场图像。通过分析声发射信号的振铃计数和能量计数,研究了屈服平台和密实阶段的力学性能。结果表明:弹性和屈服平台阶段的声发射振铃计数曲线与应力-应变曲线有较高的吻合度;密实应变与声发射能量计数有较好的对应关系;不同的加载速率下,声发射能量信号表现出不同的增长特征,在屈服平台阶段能量的吸收与耗散更明显,且声发射能量-应力曲线与泡沫铝的吸能效率的变化趋势相同。     

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。     

混凝土梁三点弯曲负荷下声发射特性研究

研究混凝土梁受三点弯曲负荷时的声发射（ＡＥ）特性,结果表明在加载妆期裂缝在混凝土中的形成和扩展是间歇的,达到临界状态后裂缝的扩展呈失稳;切噪上对深对混凝的发射特性有着显著影响,切口相对深化度增大,声发射事件突发性明显减小,表明其产脆性程度降低。利用声发射可以对内部裂缝进行定位。     

H62铜合金试件拉伸过程声发射监测与数据分析

铜材料由于具有较好的耐腐蚀性,近年来被广泛应用于化工等行业。应用声发射检测技术对铜制承压设备进行检测是较为有效的方法之一。制作了H62型号的铜拉伸试件,并对拉伸过程进行了声发射监测。研究结果表明,铜材料的弹性阶段较短;对于铜拉伸试件,由于其材料黏弹性较高,出现破坏时,高幅值信号较少;相同铜试件,有效声发射信号个数与加载速率有关,加载速率越快,有效声发射信号越多;铜材料声发射信号的波形峰值频率一般出现在210-340kHZ范围。相关结论可以为开展铜制承压设备的声发射监测提供参考。     

力加载速度对拉深过程中声发射信号的影响

拉深成形是板料成形中非常重要的成形方法。在拉深过程中力加载速度对产品的质量影响非常大。利用声发射技术检测了不同力加载速度状态的拉深过程。对试验中产生的声发射信号进行分析,试验结果表明:不同力加载速度状态下,拉深中产生声发射信号具有非常大的区别,随着力加载速度的增大,拉深过程中声发射信号中能量、振铃计数、幅度参数呈上升趋势,分别由550 mV.μs增加到2700 mV.μs、600次增加到1700次、60 dB增加到78 dB。     

铝电解用阴极炭块单轴压缩的声发射特性及破坏形态

对铝电解用三种阴极炭块试样进行了单轴压缩声发射试验,研究了不同阴极炭块在应力时程阶段的声发射特性。试验结果表明:在阴极炭块压实阶段,HC35试件采集到了能量较高的声发射振铃数,这是由于HC35试件内部的微裂纹较多;在弹性阶段,HC35和HC100试件出现了较强的声发射信号,振铃数较多,而SMH试件较少,说明SMH阴极炭块试件内部微裂纹较HC35和HC100试件要少,且闭合的微裂纹发展更稳定;在塑性阶段,当达到峰值应力时,三种阴极炭块的声发射信号参数均达到极大值;进入破坏发展阶段,试件发生宏观破裂,且宏观裂隙间的相互作用仍会持续产生一定的声发射信号。从而可以以声发射信号参数的跌落为判据,辨识阴极炭块是否已经破坏。接着数值模拟研究了单轴压缩时阴极炭块内裂纹由萌生、扩展直至失稳断裂全过程。数值模拟结果与阴极炭块的CT层析成像结果吻合很好,表明数值模拟能够再现阴极炭块的变形破坏形态,可以用于预测阴极炭块裂纹的动态演变过程。     

2D-C/SiC陶瓷基复合材料拉伸试验的声发射特性

对2D-C/SiC陶瓷基复合材料试样在室温条件下单调拉伸试验和循环拉伸试验的损伤声发射信号进行研究,利用无监督层次聚类分析方法对单调和循环拉伸试验的声发射信号进行损伤模式识别,得出了两种拉伸试验下试样都有相同的损伤分类。对每次单调加/卸载试验分别进行应力和声发射信号分析,得到了在循环加载区间和卸载区间试样的损伤情况。对比分析两种拉伸试验的声发射信号,得到两次试验中首次加载相同应力时,两个试样有同一种类的声发射损伤信号,从而说明循环加载对试样的主要损伤影响较小。     

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。     

基于声发射技术的CFRP钢管混凝土受弯破坏过程

研究了CFRP钢管混凝土在弯曲荷载作用下的破坏过程及声发射变化规律。结果显示,整个破坏过程可分为弹性段、弹塑性段、下降段和软化段四个阶段,而声发射参数变化及波形特征与试件破坏过程表现出较好的对应关系。证明了利用声发射技术能有效地监测CFRP钢管混凝土弯曲过程损伤程度和破坏历程。     

基于磁记忆机理的焊缝疲劳累积损伤特征

通过20号钢焊接平板试件的拉-拉疲劳试验,研究了在单周期和多周期循环载荷下焊缝疲劳累积损伤的磁记忆信号特征。结果表明,由于试件内部初始状态下各处应力分布不均匀,焊缝原始磁信号表现为起伏较大;随着循环周次的增加,试件内部应力集中重新分布,信号趋于稳定;在周期累积循环试验中,磁记忆信号随着循环周次的增加出现螺旋上升的趋势,呈现出磁弹性效应变化特征;通过建立磁记忆信号与损伤度函数的模型,可根据磁记忆信号的变化准确判断裂纹扩展趋势,用于焊缝剩余寿命的预测。     

DZ125定向凝固合金疲劳-蠕变性能与寿命预测研究

对DZ125合金分别进行了980℃的无保载（PP型）、压缩保载（PC型）、拉伸保载（CP型）和拉伸一压缩都保载（CC型）应变控制的疲劳一蠕变试验研究。试验结果表明：在980℃下,PP型载荷形式下该材料的循环应力响应行为不明显。CP型、PC型和CC型载荷形式下该材料表现出明显的循环软化现象,循环应力响应行为与应变水平有明显的相关性。在相同的总应变范围下,疲劳寿命存在NPP〉NCPP〉NPC〉NCC的关系,疲劳寿命的差别在应变水平越低时越明显。对DZ125合金疲劳一蠕变寿命预测研究发现：三参数能量方法的寿命预测结果无论是从标准差,还是分散带角度都明显比应变范围区分法的寿命预测精度大大提高。     

田坪特大桥桩基础混凝土力学特性的数值模拟研究

桥梁桩基础混凝土的承载能力是桥梁安全运营的关键。文章以田坪特大桥为工程背景,利用颗粒流数值模拟方法对该桥的桩基混凝土进行双轴压缩数值模拟研究,并通过裂隙体积应变法计算了不同加载速率下混凝土力学特性。结果表明:加载速率对混凝土的力学特性影响显著。随着加载速率的逐渐增大,混凝土的峰值强度、弹性模量均呈逐渐增大趋势,而泊松比则随加载速率逐渐减小,且加载速率对混凝土峰值强度影响更为显著;随着加载速率的逐渐增大,混凝土的起裂应力和扩容应力均呈逐渐递增趋势,起裂水平和扩容水平同样逐渐递增,但二者变化幅度较小,加载速率对混凝土起裂水平的影响更为明显。研究结论可为类似工程提供可靠的技术依据。     

基于声发射定位技术的矿柱破坏规律实验研究(英文)

声发射技术是研究岩石损伤破坏的良好工具。通过与矿柱相似的材料试验研究,对微裂纹的时空演化规律进行研究。断铅试验结果表明:所提出的基于最小二乘法和Geiger算法的声发射组合定位算法的定位精度良好,能满足岩石破坏过程声发射监测的需要。声发射定位结果直观地反映岩样内部裂纹初始、扩展的空间位置,对于研究岩石破坏机理具有重要意义。在受载条件下,矿柱与顶板相接位置最容易产生应力集中,出现声发射群集现象,其最终破坏结果与声发射定位时间群集区域吻合良好,说明矿柱与顶板相接位置属于宏观破坏发生的危险区;当岩石进入塑性变形阶段后,声发射率明显下降,出现"平静期",可以作为岩石失稳破坏的前兆特征。     

凸轮轴三点弯曲断裂载荷与挠度的关系研究

使用WE-500型液压式万能拉伸试验机测定了1AE6半激冷合金铸铁凸轮轴的三点弯曲断裂载荷,研究了其三点弯曲断裂载荷和挠度之间的关系。研究表明:(1)不同炉次的凸轮轴的三点弯曲断裂载荷存在一定的分散性;(2)凸轮轴的三点弯曲断裂载荷与挠度之间存在正相关关系,凸轮轴中含有适量碳化物对其强度和挠度都是有益的。