采场冒顶灾害的声发射预报技术

简要介绍了用于监测岩体稳定性的声发射源定位系统ＳＤＬ－Ｉ和便携式声射智能监测仪ＤＹＦ－１，这些仪器能获取一个声发射事件所包含的尽量多的信息，基于这些信息开发了一种有效可靠的预测冒顶技术。该技术利用多个声发射参数（ＡＥ事件率、ＡＥ能量和ｍ值）评价声发射活动，在这些参数的监测数据基础上应用灰色系统理论预测将来的声发射，预测值通过训练好的冒顶模式识别，由人工神经网络模型输出对应的顶模式（较大规模的顶板塌     

异种钢接头热影响区裂纹扩展声发射特征信号分析

文中以P92钢与Ni基焊材焊接热影响区为研究对象,通过采集紧凑拉伸试验过程中异种钢接头热影响区启裂及裂纹扩展的声发射特性信号,分析裂纹扩展的声发射信号幅值、频率分布、能量及振铃计数等特征参数,同时分析声发射特征信号与断口形貌之间的对应关系。结果表明：裂纹扩展声发射信号均为突发型信号,频率主要集中在50～200 kHz;裂纹稳定扩展的声发射信号具有平均幅值较低、总能量和振铃计数率参数变化平缓的特点;裂纹失稳扩展的声发射信号具有平均幅值较高、总能量和振铃计数率参数呈瞬时增加的特点;裂纹稳定扩展阶段的声发射特征信号与韧性断口特征相对应;裂纹失稳扩展阶段的声发射特征信号与准解理断裂或解理断裂特征相对应。     

基于不同充填接顶率的采空区顶板拱架自稳效应

以金属矿采空区顶板为对象,构建以顶板跨度(L),冒落高度(H)为变量的三铰拱力学模型,推导出不同接顶率(m)下顶板最大拱轴力表达式,结合岩体临界轴力判别式,研究充填体不同接顶率下空区顶板的拱架自稳效应。以某金属矿山不同跨度的3个采空区为例,通过顶板最大拱轴力计算,分析不同接顶率对顶板拱架支撑作用的影响;利用数值计算及矿山地压监测数据,对比校验分析结果的合理性。结果表明:随着充填接顶率的增加,顶板最大轴力随之降低;当充填接顶率达到80%时,顶板的轴力值低于临界值,顶板拱架支撑效果明显。     

水平层状优势节理石灰岩采空区顶板破坏特征及其影响机制

为研究层状石灰岩采空区顶板的破坏特征及影响机制问题,在梅州某地下矿调研的基础上,构建采空区水平层状优势节理顶板力学模型,推导其应力分量表达式;结合M-C岩体强度准则,给出任意点岩体破坏判定值Z及其峰值数学式,分析顶板可能出现的变形破坏类型及失稳特征.结果表明:顶板的顶部、下部、两侧翼等位置出现4个判定峰值区域,依照Z值...     

基于声发射的Q345B钢失稳断裂模式识别

研究了一种基于声发射技术的Q345B钢材进入失稳断裂模式的识别方法。其以声发射计数率作为研究的数据对象,利用数理统计学分析计数率数据变化的规律,提出了用声发射计数率的离散系数对疲劳裂纹扩展过程的第二阶段与第三阶段进行识别,建立了Q345B钢材声发射计数率的离散系数与应力强度因子幅值的关系,可为利用声发射技术作为Q345B钢材失稳断裂预警识别提供依据。     

喷涂层接触疲劳损伤的声发射研究

用超音速等离子喷涂设备在45钢基体上制备了铁基合金涂层。以球盘式疲劳试验机为平台,研究了涂层的接触疲劳损伤行为,探测并分析了涂层在不同应力水平下疲劳损伤的声发射反馈信号。结果表明,涂层的接触疲劳损伤过程主要包括弹塑性变形、裂纹萌生和缓慢扩展、裂纹亚临界扩展、裂纹失稳扩展4个阶段。裂纹萌生和缓慢扩展阶段是决定疲劳寿命长短的主要阶段。接触应力越大,裂纹亚临界扩展时间和失稳扩展时间越短。涂层的最终失效模式可以根据裂纹失稳扩展阶段声发射幅值的最大值来判断,发生点蚀失效时幅值最大值约为82.4 dB,剥落失效时幅值最大值约为90.2 dB,分层失效时幅值最大值约为91.3 dB。     

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。     

腐蚀和腐蚀模型研究中的分形方法

根据该领域近期进展,介绍分形理论在腐蚀行为描述及腐蚀模型研究等领域的应用.具体分析了一些成功的事例,包括用分维值修正腐蚀波动性指标(如标准偏差),以便更好地描述腐蚀行为;观察腐蚀表面分形特征,如早期大气腐蚀中微液滴尺寸分布和腐蚀表面坑直径及深度分布,并获取分布分维指标;提出腐蚀图像分维的新计算法,并发现其二维分维D2D和三维分维D3D分别代表表面坑直径及深度的分布分维;建立基于分形动力学过程的腐蚀模型,预测金属在大气及土壤中的腐蚀发展,并揭示了分形模型和经验模型之间的参数关联.     

基于岩体声发射参数的竖井围岩稳定性分析

简要介绍了奖井围岩声测系统．根据竖井围岩声发射事件率和声传播速度的监测结果，采用分形理论与岩体完整性系数法评价了凡口铅锌矿新副井围岩的稳定性，两种分析方法的结果都表明井筒围岩在整体上尚处于稳定状态。     

基于声发射参数的采场安全等级划分

在较为详细地分析了工程岩体分级方法的基础上,对采场顶板安全级别的划分进行了全面系统的分析和探讨,在快速、简便、准确划分采场安全级别的原则下,提出了以岩体声发射参数为基本评价指标的采场顶板安全分级方法,从原理和实际测试结果上论述了这些方法的合理性、可靠性与实用性,为金属矿山采场顶板安全管理提出了一种科学简便的新方法,对提高我国矿山采场顶板的安全管理水平具有很好的指导作用。     

声发射检测在复合固体推进剂断裂实验中的应用

以固体推进剂的断裂过程为研究对象,利用先进的声发射试验系统,研究了复合固体推进剂在断裂时的声发射事件特性,揭示了材料断裂韧性和声发射特性间的关系。试验结果表明,材料在裂纹失稳扩展时爆发出强烈的声发射信号。     

高强铝合金沿晶断裂声发射研究

高强度铝合金沿晶界断裂过程中的声发射信号特征反映了材料沿轧制方向的宏观性能。在带有预制裂纹的双悬臂梁(DCB)试样中，裂纹失稳扩展前，先有一短距离的韧窝状穿晶撕裂的稳态裂纹扩展。稳态裂纹扩展起始于K1C并发射出许多幅值超过阈值35dB的信号。当稳态裂纹扩展至Kmax时，便出现失稳的沿晶开裂。对稳态及失稳的裂纹扩展两种情况，其累计声发射能量均与宏观断裂能呈线性关系。     

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。     

SPCC钢动态摩擦与塑性变形声发射信号对比分析

金属板材在塑性加工中不可避免产生摩擦。利用声发射技术检测塑性加工的摩擦状况。以SPCC钢在单向拉伸与相对运动速度为100mm/min、正压力为7.5 kg的动态摩擦过程产生的声发射信号为研究对象,采用参数关联分析方法对两种信号进行了对比分析。试验结果表明,在相同采集的条件下有①摩擦声发射幅度与拉伸声发射幅度相差不大。②幅度相同时的摩擦声发射能量值比拉伸过程产生的声发射能量值要大得多;而摩擦声发射振铃计数值却小于拉伸声发射振铃计数值。③动态摩擦过程产生的声发射信号的持续时间在从很低到8 000μs这一范围;而拉仲过程声发射信号的持续时间一般低于5 800μs,仅当出现裂纹或断裂时才出现更高的持续时间的声发射信号。     

单颗磨粒磨削玻璃的声发射实验研究

采用单颗金刚石压头作为磨粒对玻璃进行磨削实验,采集了磨削过程中的声发射信号,分析了磨削参数变化对声发射信号参数特征值的影响。结果表明:磨削过程中产生的声发射信号特征参量值振铃计数值、信号均方根值RMS随着磨削深度和磨削速度的增大而增大;随着工作台移动速度的增大而减小。在本实验条件下得到的声发射信号频率峰值主要在15.53 kHz以及18.65 kHz两个部分,且实验时主要研究玻璃材料脆性方式去除过程,说明了玻璃脆性断裂时产生的声发射信号频率峰值集中在15.53kHz和18.65 kHz。     

锆-4合金低周疲劳断口的小波分形特征研究

断口表面的分形维数是断裂表面粗糙度的一种度量，它和材料的韧性相关。应用小波分解技术，用“双毯法”提取了锆-4合金低周疲劳断口在低频、水平高频、垂直高频、对角高频方向上的分形维数。结果表明锆-4合金低周疲劳断口具有分形特征；分形维数与疲劳寿命有关，疲劳寿命越高，分形维数越大；随着分解级数的增加，不同寿命的断口分维值之间差距加大，小波分解的级数越多，越能获得有效的特征量；同一断口，放大倍数不同，分形维数差异较大。低倍下（≤4000XD），随分解级数增加，对角方向上高频信号变化更复杂，分维值上升较快；高倍下（≥8000XD），断口的复杂性降低。     

冒落带对地表稳定性的影响

“三带”划分是对采空区上覆岩体一般运动的一个比较客观的描述，本文通过对富桂铅锌矿Ⅶ号矿体地质、采矿及地表岩层变形的研究，计算三带中的冒落带高度小于地表至采空区顶板高度，以此评价采空区上部地表的稳定性。     

射流冲击特性与声发射信号的试验研究

为了研究水射流破岩增透能力,提高射流特性,基于声发射检测技术,从微观角度研究了射流冲击信号在岩体内部传播过程中的衰减规律.搭建了射流冲击试验平台,分别以不同的射流参数为研究对象,采集了多个位置的声发射信号.并对冲击振动噪声信号应用小波降噪和频谱分析法,进行了信号处理和分析.结果表明:纯水射流在压力10 MPa～30 M...     

30CrMnSi三点弯曲过程的声发射特性研究

利用全波形声发射技术记录了30CrMnSi高强度合金钢在三点弯曲载荷下整个破坏过程的声发射信号。在研究了声发射累计振铃计数随栽荷变化的基础上，得出裂纹的发展过程大致可分为三个阶段。采用参数分析法和频谱分析法对裂纹发展的三个阶段声发射信号进行了统计和分析，得出声发射信号频率的升高和幅值的增加是构件逐渐破坏的特征。     

用声发射监测16MnR带预制中心穿透裂纹试板的拉伸试验

用声发射监测16MnR带预制中心穿透裂纹试板的拉伸试验,以声发射信号分析预制裂纹的运动。与裂纹失稳扩展相应的声发射事件信号参数值差异很大,反映了其显微断裂机制的不同。