玻璃纤维复合材料板声发射信号传播特性

以玻璃纤维复合材料板为研究对象,通过断铅试验分析了声发射信号在复合材料中的衰减规律和传播速度规律。根据试验结果对波速表达式进行了多项式拟合,得到了声发射信号沿任意方向传播时的传播速度,利用多项式计算得到的波速进行线性定位,其定位误差在3%以内,验证了波速-传播方向多项式的有效性,为后期玻璃纤维复合材料声发射源定位研究奠定了基础。     

飞机蜂窝复合材料板压缩过程的声发射定位研究

声发射检测的主要目的是发现声发射源和有关源的信息,声发射源定位是声发射检测中至关重要的指标,其准确程度反映了声源的检测位置与实际缺陷源位置的符合程度。本研究针对复合材料的特性,结合实际情况进行了声速和衰减测量实验,并通过断铅实验对复合板进行声发射定位。通过对复合材料板压缩实验的在线监测,基于声发射信号参数的提取及关联图分析,给出了各损伤阶段的参数特征,以及声发射监测区域内的裂纹萌生扩展断裂的时间和位置。研究结果表明,复合板实际断裂位置与声发射监测得出的位置相吻合。     

基于模态理论降低声发射源定位误差的方法

以玻璃纤维复合材料为研究对象,对声发射波在玻璃钢中传播的频率变化规律进行了研究,发现距声发射源不同位置采集到的声发射波的主要频率范围并不相同;根据模态声发射理论中不同频率段声发射信号传播特性不同的结论,对声发射波经不同通频带滤波器滤波后到达各传感器的时间差的线性关系进行了比较分析,得出声发射波到达时间的精确提取方法,发现模态滤波定位误差明显低于传统时间提取定位误差。     

声发射逆向分析及其在现代材料检测中的应用

人们一直在寻找无损评价现代材料诸如陶瓷和复合材料等的技术和方法.就陶瓷而言,最重要的课题之一是探测出<100μm的小裂纹;而对于复合材料,分辨各种微断裂则是当前的一个重要任务.为了提高现代材料的可靠性,人们同样希望将声发射源特性分析方法用于了解裂纹的尺寸、模式及取向等微断裂定量参数.本文首先介绍探测低幅度信号的低噪声换能器,概述了陶瓷的声发射信号特性;继而依据微断裂和结构评价的观点,提出了应用声发射技术评价纤维增强塑料的观点;随后讨论了声发射源特性对评价现代材料的作用.     

模态声发射——声发射信号处理的得力工具

模态声发射是声发射信号处理技术的得力工具。介绍它在声发射源定位、复合材料损伤源识别、疲劳裂纹萌生和扩展的声发射监测以及日历损伤声发射评价等工程实践中的应用。     

基于HHT变换的声发射源平面定位方法

为了应对空间碎片的威胁,研制了一种基于声发射技术的用于实时监测空间碎片撞击航天器的在轨感知系统。对平面声发射源精确定位技术提出了需求。声发射信号属于非平稳随机信号,传统的小波变换无法充分获得其中携带的信息。利用HHT技术分析声发射信号波形,改进了AO模态到达时刻的确定算法,提高了线定位精度。在此基础上,将平面定位问题转化为求取函数最小值的优化问题,并利用单纯形法进行求解。在铝合金板上对铅芯折断波源进行了定位试验,结果表明,相对于小波变换,HHT更适于分析声发射信号;改进后的线定位方法和双时标法可有效应用于各向同性板的定位问题。研究结果为空间碎片在轨感知系统的研制提供了参考。     

声发射源多传感器数据融合识别技术研究

波形数字声发射技术的发展给声发射源的特性识别带来了可能。噪声的影响和声发射信号传播过程的复杂性给声源的识别带来一定的困难。为了解决干扰情况下声发射源的定性问题，提出了在决策层上的多传感器数据融合的识别方法。利用定位传感器组中各个传感器得到的数据，同时考虑在同一个定位组中各个传感器所得数据的置信度不同，来对声发射源性质进行识别。实验结果证明，数据融合后声发射源特性识别的可靠性明显大于单个传感器，表明了多传感器融合识别的可能性和有效性。     

基于声发射的扫地机器人外壳碰撞点定位研究

扫地机器人领域的核心问题是定位问题,对扫地机器人行进过程中的碰撞位置进行有效定位是提高清扫效率的关键。声发射作为一种新型的无损检测技术,它的信号特性让其能在各种材料环境下进行定位实验。基于声发射技术的时差定位系统对于碰撞信号这种突发型信号有较好的捕捉定位能力,采用声发射时差法研究扫地机器人外壳在发生碰撞时的对应位置并进行定位误差分析。结果表明,声发射时差定位法能简单且快速地对碰撞点进行有效定位,利用声发射时差定位计算出的坐标与实际碰撞点坐标的误差最大值为8.45 mm,最小值为0.7 mm。研究结果可为实验研究和工程中声发射事件的精确定位提供重要参考。     

基于强度型光纤传感技术的复合材料薄板损伤声发射定位法

声发射具有对缺陷起始和扩展探测灵敏的特点,适用于复合材料薄板损伤检测,其中定位方法的研究是关键技术之一。文章结合光纤传感技术,设计并构建了声发射检测系统,实现了复合材料薄板的损伤源定位。基于三角定位原理,进行分布式光纤传感布置,在复合材料薄板上方获取损伤信号。然后将测得的信号依次利用DaubechieslO小波和Gabor小波进行背景去噪和信号峰值提取,从而获得损伤源释放的AO模态兰姆波传播到各个传感器的精确时间。最后由到达时间依据三角损伤定位算法建立非线性方程组,通过计算即可求出损伤源位置。相比其它方法,该方法具有非接触、无需测量对象材料参数的优点,在复合材料薄板损伤检测应用中有重要意义。     

基于谐波提取的焊接过程声发射信号特性分析

通过试验掌握焊接过程中声发射信号特性是实现焊接裂纹声发射在线检测的前提。提出了一种基于谐波提取的声发射信号特性分析方法,结合焊接过程中声发射信号测试试验,对焊接过程中的声发射信号进行有效提取与频谱分析,获取了焊接过程中摩擦激励源、焊接电弧冲击激励源和焊接结构裂纹激励源声发射信号的频域特性。为实现焊接过程中的结构裂纹声发射在线检测提供了基础数据及参考依据。     

基于Lamb波频散特性的声发射源平面定位新方法

针对传统的声发射源平面定位中各传感器灵敏度差异和门槛值设置不同对时差定位精度影响较大的问题，通过研究弹性波在薄板中传播的特性即Lamb板波频散特性，借用模态声发射的概念将单个传感器接收到的信号利用Gabor小波时频分析得到不同模态的峰值到达时间，并在引入速度因子概念的基础上，讨论了两种不同的声发射源平面定位方法，即同一频率不同模态的定位方法和同一模态不同频率的定位方法，试验证明两种方法都能得到模拟源的正确定位，不仅从根本上避免了传感器间灵敏度差异对时差定位精度的影响，而且还可以减少平面定位中传感器的数量，避免三角形定位中伪定位的出现，并适用于传统的声发射源平面定位中不易布置传感器阵列的结构健康无损监测。     

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。     

螺旋肋钢丝与混凝土粘结滑移的声发射检测

声发射技术作为一种新型动态无损检测方法,可动态检测在役钢筋混凝土结构的粘结滑移性能。对螺旋肋钢丝与混凝土拔出试件进行拔出试验,利用声发射技术对其拔出过程中的声发射特征信号进行处理与分析,得出这两种材料粘结滑移的声发射特征;通过三维时差定位方法对拔出过程的声发射源进行定位,由定位结果可知,声发射源点主要分布在粘结滑移界面,证明与实际受力结果吻合;最后结合试验数据,建立了粘结破坏过程的受力状态与声发射能量参数间的对应关系。     

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。     

复合材料试验件受外载荷作用的声发射信号特征

复合材料试验件缺陷在载荷的作用下均有可能扩展而成为声发射源,对这些缺陷在试验件受载过程中的区分及定位日益成为声发射信号数据分析的主要方面。对复合材料试验件外载荷试验中声发射信号的特征进行简要分析,对大幅值长时间的信号及大幅值短时间的信号能量分布及通道分布进行了试验分析。结果表明,声发射信号可以较准确反映试验件受外载荷过程中的变化及损伤区域,能粗略区分损伤类型,但定位精度有待进一步提高。进一步验证了,幅值大发射时间长的信号可表示试验件的宏观分层损伤,而幅值大发射时间短的信号可表示试验件产生的纤维断裂损伤,并可表示损伤区域发生的变化。     

轧制AZ31B镁合金腐蚀疲劳过程中的声发射信号分析

利用全数字声发射系统研究了轧制AZ31B 镁合金腐蚀疲劳过程中的声发射信号.结果表明,轧制AZ31B镁合金在NaCl溶液中的腐蚀疲劳过程主要存在4种声发射源,其中与腐蚀相关的两种信号分别对应于阳极溶解和阴极析氢,前者属于板平面内激励源,产生扩展波信号;后者属于板平面外激励源,产生弯曲波.与载荷相关的两种信号分别对应于塑性变形的连续型信号和裂纹扩展阶段高载荷阶段出现的裂纹扩展信号.腐蚀相关的声发射信号存在于整个疲劳过程,而塑性变形信号只发生在疲劳过程中特定的应力阶段.     

SiCf/Ti6242复合材料热机械疲劳损伤原位研究

采用声发射技术和高分辨X射线成像技术对SiC_f/Ti6242复合材料在热机械疲劳过程中的损伤进行了原位监测。实验中采用同相位梯形波加载来模拟钛基复合材料整体叶环服役时的实际载荷工况,应力变化范围130～1300 MPa,温度变化范围100～500℃,500℃时保持最大载荷2min。结果表明,声发射信号主要出现在加载阶段和保载阶段,声发射系统检测到纤维断裂、基体裂纹信号,而在卸载阶段声发射信号非常稀少。利用高分辨X射线成像技术对声发射确认已损伤的样品进行检查,发现试样内部存在连接多个纤维的基体裂纹;在样品裂纹区域,部分断裂纤维的钨芯出现缩颈。声发射技术和高分辨X射线成像技术均表明SiC_f/Ti6242复合材料热机械疲劳损伤机制由纤维断裂和基体裂纹共同控制。     

复合材料拉伸过程的声发射特性研究

为了研究16MnR／0Cr18Ni9Ti复合材料断裂过程的声发射特性,可以利用声发射技术对16MnR／OCr18Ni9Ti复合材料试件的拉伸过程进行全程监测。研究表明,材料拉伸断裂过程中,声发射信号丰富明显,可测性良好,并且不同破坏阶段的声发射信号具有不同的特征。通过对不同拉伸阶段声发射信号的参数分析,可以了解材料不同变形阶段的声发射特性,并据此来分析材料损伤的发生、发展及演变过程。与传统的力学试验方法相比,声发射技术在研究复合材料断裂过程方面具有明显的优势。     

现场压力容器检验的声发射源

自1963年Dunegan首次进行压力容器的声发射检验以来.到目前声发射技术在压力容器检验中的应用已超过了30多a(年)。在这30a中.声发射仪从全模拟式到全数字式已经更新了五代以上.声发射技术在北美、欧洲、中国、日本、澳大利亚等许多国家的压力容器检验中得到广泛应用.并制订了许多声发射检验标准.据文献报道.全世界采用声发射技术检验的大型压力容器有数千台.有关压力容器声发射检验的文章也很多。然而.许多文章只报道了在试验室内进行一台压力容器的试验结果.另一些文章报道了进行许多压力容器声发射检验的统计结果.没有给出现场压力容器检验遇到大量声发射源的特性。本文根据笔者对500多台压力容器现场在役和在线检验的数据,给出了现场压力容器检验可能遇到的多种声发射源。这些声发射源包括裂纹、夹渣、未熔合、未焊透等焊接缺陷的开裂和增长、残余应力释放、氧化皮的剥落、结构摩擦、泄漏、风吹、雨滴撞击和电子噪声等。文中时这些声发射源的定位、分布和关联待性分别进行了分析.并列举了大量的实例。1 定位特性1.1 裂纹1.1.1 焊接表面裂纹和体内深埋裂纹的定位控制焊接工艺.在几何尺寸为内径1800mm、筒体长8000mm、壁厚14mm、材质为16MnR的     

声发射源定位技术

综述声发射源的定位技术，详细介绍基于声发射信号时差测量的线定位和面定位技术，并分析影响声发射源定位精度的因素。