紧凑拉伸Q245R焊接试样的声发射特性研究

本文以紧凑拉伸Q245R焊接试样为研究对象,利用特征参数法分析了焊缝缺口根部塑性阶段、微裂纹萌生以及裂纹失稳扩展阶段的声发射信号关联特征和累积声发射特性。同时采用小波分析中的sym5小波对弹性阶段和塑性阶段的声发射信号进行5级小波分解,计算出信号的能量值主要集中在d4、d5和a5级;弹性阶段的声发射信号主要集中在低频部分,塑性阶段的声发射信号开始向高频部分集中,而且各级信号的标准偏差均低于10%。     

岩石单轴压缩条件下不同变形阶段声发射特征研究

通过红砂岩单轴压缩声发射试验,基于裂纹扩展规律,将红砂岩变形破坏过程分为不同阶段,研究红砂岩不同变形阶段的声发射事件率特征和主频特征。研究结果表明:在压密阶段,声发射事件率先快速增大,随后逐步减小至接近于0,σcc对应于声发射事件率下降至接近于0的拐点;σcc~σci阶段声发射事件率保持恒定且接近0,σci后声发射事件率上升,σci为声发射事件率由恒定转为增加的拐点。在裂纹稳定扩展和非稳定扩展阶段,随应力的增加低主频声发射增多;峰后破坏阶段,声发射主频带变宽,有较多的高主频和低主频声发射产生。声发射事件率和主频均能反映声发射源的特征,通过声发射事件率和主频变化特征能粗略判断裂纹闭合应力和起裂强度。将声发射事件率和声发射主频进行联合分析,能更加全面地了解声发射源的特征,达到识别声发射源的目的。     

陶瓷材料断裂过程的声发射研究

本文用声发射方法研究了陶瓷材料的断裂过程,得到了几种典型的声发射谱。把断裂过程的声发射和其断裂形貌结合起来研究,陶瓷材料的断裂过程可以分为三个阶段:弹性应变阶段;断裂源的形成和裂纹稳态扩展阶段;裂纹的失稳扩展至断裂阶段。陶瓷材料不同的断裂历程对应着不同的声发射谱。     

PE-UHMW /PE-LD层合板拉伸破坏声发射信号参数相关性分析

研究了超高相对分子质量聚乙烯抵密度聚乙烯( PE-UHMW /PE-LD)单向层合板拉伸破坏过程中的声发射信号参数之间的相关性,并进行了主成分分析。结果表明,声发射参数间存在较强的相关性,其中[0]层合板(加载方向与纤维方向平行)持续时间和振铃计数之间相关系数达到0.976,[90〕层合板(加载方向与纤维方向垂直)振幅和振铃计数之间相关系数达到0.8。主成分分析显示[0]和[90]层合板第一主成分主要反映上升时间、持续时间等信号的时域特点,第二主成分主要反映峰值频率、频率重心等信号的频域特点。通过[90〕层合板声发射信号的主成分得分图,显示出界面裂纹产生、扩展和界面分离等不同损伤模式对应不同的主成分得分。     

C/SiC拉伸强度与声发射演化的关联性EI北大核心CSCD

对平纹编织C/SiC复合材料样品拉伸破坏过程的声发射进行监测,采用基于改进遗传算法的无监督聚类方法对声发射信号进行模式识别,统计分析各类声发射模式的特征及其演化过程,结合断口分析,研究了C/SiC复合材料的拉伸强度、损伤机制与声发射信号演化之间的关系.结果表明:维断裂的声发射能量能够反映纤维/基体界面结合强度;低强度C/SiC材料中存在引起应力集中的基体富集区,在加载初期基体开裂事件占比超过50%;中强度C/SiC材料由于较强的界面,纤维损伤以单丝或部分纤维断裂事件为主;高强度C/SiC材料界面结合强度适中,纤维簇断裂是主要的失效模式.     

PE-UHMW/PE-LD层合板损伤声发射信号频率特征研究

为揭示聚乙烯自增强复合材料(PE-UHMW/PE-LD)不同损伤模式的声发射信号频率特征,通过对基体、单纤维复合材料、90°单向板+45°/-45°层合板的拉伸破坏,分别诱导产生基体损伤、纤维断裂、纤维/基体界面损伤和层间损伤的AE信号,并和非损伤AE信号(环境噪声、断铅模拟)频率特征进行对比。实验结果表明,非损伤AE信号和损伤AE信号之间均具有不同的峰值频率和频率分布特征。     

基于模态声发射的碳纤维增强复合材料损伤机制识别

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)损伤机制复杂、损伤声发射信号识别困难的问题,本文提出了一种基于模态分离方法的CFRP损伤信号识别分类算法,可实现CFRP损伤声发射信号的模态表征。首先,基于CFRP层合板模拟声源模态分析结果设计不同范围的数字滤波器,实现了声发射信号中的S_0、A_0模态分离;随后,根据纤维断裂和基体开裂单一损伤信号的模态特征,建立了损伤信号的识别分类算法,并验证了其对单一损伤信号的分辨率;最后,利用算法对层合板面内弯曲损伤信号进行分析,验证其在CFRP完整结构损伤信号识别中的有效性。结果表明,该算法在纤维断裂和基体开裂试验中的分辨率分别高达97.3%和92%,同时也实现了CFRP层合板的损伤过程表征,证明其可实现CFRP完整结构损伤机制的识别。     

用声发射监测陶瓷材料的热震损伤

介绍了声发射技术的基本原理，用声发射技术监测了莫来石－钛酸铝陶瓷材料急冷时热震损伤强度衰减及裂纹的扩展过程，结果表明：由热应力引起的微裂纹稳态扩展和失稳扩展的声发射特性与该试样热震损伤后的残余强度变化趋势是一致的。     

风电叶片复合材料在三点弯曲过程中的声发射研究

为研究风电叶片复合材料损伤破坏的声发射特性以及复合材料的力学性能,对含有纤维预断试件和无纤维预断的完好试件分别进行了三点弯曲力学性能试验,并在加载过程中采用声发射检测仪实时监测整个损伤破坏过程。对采集到的声发射信号处理分析,便可获得风电叶片复合材料的弯曲力学性能和损伤破坏的声发射特性。试验结果表明:玻璃纤维复合材料在弯曲载荷作用下出现典型的破坏特征包括纤维断裂、纤维/基体脱胶和纤维分层。纤维预断试件的声发射信号波形最高幅度达到2.5 V,频带分布在20~300 k Hz范围;无纤维预断试件的声发射信号波形最高幅度为0.07 V,频带分布在10~180 k Hz之间。     

C/SiC拉伸强度与声发射演化的关联性

对平纹编织C/SiC复合材料样品拉伸破坏过程的声发射进行监测,采用基于改进遗传算法的无监督聚类方法对声发射信号进行模式识别,统计分析各类声发射模式的特征及其演化过程,结合断口分析,研究了C/SiC复合材料的拉伸强度、损伤机制与声发射信号演化之间的关系.结果表明:维断裂的声发射能量能够反映纤维/基体界面结合强度;低强度C...     

碳纤维编织复合材料拉伸变形测量及声发射监测

采用声发射和数字图像相关互补技术,结合破坏断口微结构特征,研究碳纤维编织复合材料的损伤变形与失效机理。在复合材料试件拉伸加载的同时,实时获取变形特征和损伤声发射信号,分析复合材料力学响应与位移场、声发射特征的关系。结果表明,复合材料试件实时拉伸位移场、损伤破坏过程的声发射相对能量、撞击累积数及幅度等特征参数反映了复合材料表面变形与内部损伤演化过程。复合材料试件断裂时出现较多高持续时间、高幅度、高相对能量的声发射信号,宏观断口平齐,表现为脆性断裂。     

碳纤维编织复合材料损伤变形与破坏实验研究

通过对碳纤维编织复合材料的拉伸实验,利用声发射技术(Acoustic Emission,简称"AE")和数字图像相关(Digital Image Correlation,简称"DIC")方法研究碳纤维复合材料的损伤演化规律。通过采集试件在拉伸过程中的声发射信号、损伤变形与应变场信息,分析碳纤维编织复合材料的力学加载、变形场和声发射特征参数的关系。结果表明复合材料的位移场、应变场信息以及AE信号特征参数能良好地描述复合材料在拉伸状态下的损伤累积和破坏过程。在加载前期,以40~60 dB低幅度信号为主;随着载荷增加,撞击累计数急剧升高,高幅度、高持续时间信号增多。通过DIC测得的位移场和应变场信息,发现对于相同的载荷增量,加载方向的位移和最大拉应变呈先增加后减小的趋势。     

Acoustic emission during irreversible deformation in short fiber reinforced poly(vinyl chloride) composites

Acoustic emission (AE) during irreversible deformation in short glass fiber reinforced poly(vinyl chloride) (PVC) composites was studied using a piezoelectric crystal transducer. Compared to the well-coupled composites, many more AE events were observed during tensile deformation in the poorly-coupled composites, presumably due to failure at the fiber-matrix interface. No fiber fracture was detected in the tensile tests for either well-coupled or poorly-coupled composites. Irreversibility of acoustic emission was observed in repeated tensile loading experiments. Unlike PVC, the short fiber composites fractured during stress relaxation at 1 percent elongation. Studies of acoustic emission behavior during stress relaxation indicated that interfacial debonding is a time-dependent process. Relaxation fracture time was strongly increased by chemical coupling at the interface.     

凝结硬化期扰动对混凝土受压声发射特性的影响

为了解凝结硬化期间的扰动对混凝土损伤的影响,对处于初凝至终凝阶段的混凝土进行了模拟扰动试验,全程采集了受扰混凝土受压破坏过程产生的声发射信号.通过比较不同试件的声发射特征参数,研究了不同受扰龄期的混凝土在单轴受压条件下的声发射特性,并基于水泥混凝土结构形成动力学对受扰混凝土损伤机理进行了分析.结果表明:扰动使混凝土内部...     

轴压与偏压状态下混凝土损伤全过程声发射特征参数分析

声发射技术可以评估混凝土的损伤演化过程。为合理描述混凝土的受压损伤演化过程,开展了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程的声发射试验,分析了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程声发射特征参数的演化规律,进而合理遴选了描述混凝土损伤演化过程的声发射特征参数,揭示了混凝土应力-应变曲线特征点与声发射特征参数特征点之间的对应关系。分析表明:振铃计数、持续时间、幅值、信号强度和平均频率可以较好地表征轴压与偏压状态下混凝土损伤的演化规律;混凝土试件受压破坏过程中声发射特征参数特征点与应力-应变曲线特征点之间具有高度的相关性,其中声发射特征参数特征点中的第一个分界点对应于应力-应变曲线弹性阶段的起点,第二个分界点对应于应力-应变曲线的峰值应力点,信号强度的最大突变点对应于应力-应变曲线的开裂点。     

In-situ acoustic emission monitoring during electron microscopy of a model composite system

Three-point-bend testing of a continuous unidirectional glass reinforced unsaturated polyester composite was chosen as a model to study the acoustic emission (AE) response and associated damage events in composite materials. Conventional three-point-bend samples were tested over a wide range of span-to-depth ratios, with failure modes established by post-failure scanning electron microscope (SEM) analysis. In addition, in-situ AE monitoring with simultaneous SEM recording was undertaken during three-point-bend testing inside an SEM vacuum chamber. These two test methods, using different equipment and sample geometry, were found to yield similar mechanical and AE results. The in-situ tests enabled the development of the various stages of damage to be observed while the AE response was simultaneously monitored. This enabled the AE signals to be unambiguously assigned to specific damage accumulation mechanisms. It was concluded that the AE amplitude distribution can be divided into three main ranges in this system: 60 to 65 dB, 75 to 85 dB, and larger than 90 dB corresponding to matrix damage, fiber-matrix debonding, and fiber breakage, respectively. It has been demonstrated that the coupling of AE monitoring with SEM recording of a composite system undergoing mechanical loading is a very powerful technique in the study of damage accumulation in advanced composite materials.     

基于声发射检测技术的FRP复合材料损伤试验研究

用声发射技术研究了FRP复合材料的拉伸损伤与断裂行为,宽带传感器记录了不同纤维铺向的复合材料在拉伸破坏过程中的声发射信号.运用三维参数法,分析了FRP复合材料拉伸损伤的声发射特性,并对复合材料声发射信号的幅度进行统计分析,宏观上揭示了不同角度FRP复合材料拉伸损伤的发展、演化过程和规律.     

Comparison of the failure mode in short and long glass fiber-reinforced injection-molded polypropylene composites by acoustic emission

The failure mode in injection-molded short (SGF) and long glass fiber (LGF) reinforced polypropylene (PP) was studied on compact tension (CT) specimens simultaneously by acoustic emission (AE) and transmitted light microscopy. A significant difference was revealed in the failure manner characterized by the cumulative run, amplitude and energy distribution curves between the SGF- and LGF-PP both in the crack initiation and propagation stage. It was established that the failure of SGF-PP did not alter with the loading; this composite failed mostly by matrix deformation along with fiber/matrix debonding and some fiber pull-out. The failure mode of the LGF-PP differed from that scenario, since fiber fracture was resolved in every stage of the loading. On the contrary to SGF-PP, the failure of this composite was governed by fiber-related events (fracture, pull-out, debonding). The amplitude and energy of the AE signals were assigned to individual failure events and thus the failure sequence concluded.     

含初始脱粘缺陷复合材料加筋壁板渐进压溃过程的数值模拟

建立了预测含初始脱粘缺陷复合材料加筋壁板渐进压溃响应的数值分析模型。该模型综合考虑了复合材料层合板的纤维失效、基体失效和纤维-基体剪切失效三种典型的面内损伤模式,并通过编写用户自定义材料子程序VUMAT实现面内失效类型的判断和相应材料性能的折减;在壁板和筋条连接界面应用虚裂纹闭合技术(VCCT)计算层间裂纹前缘的应变能释放率,并结合B-K混合模式准则控制缺陷的起裂以模拟脱粘的扩展演化过程;采用显式动力学方法准静态分析结构在压缩载荷下的屈曲、后屈曲直至最终压溃的响应过程。数值分析结果与文献试验、数值结果吻合良好,验证了模型的合理性和有效性,并详细研究了复合材料脱粘加筋壁板的损伤演化过程和渐进压溃行为。