异种材料摩擦焊件的多物理信息融合临界失效监测新方法

疲劳断裂是异种材料摩擦焊零件常见的失效形式。为减少摩擦焊零件突然断裂造成的重大事故,本文从疲劳能量耗散和微观缺陷演化等角度,探讨了联合应用微红外、声发射和微电阻无损检测技术同步动态监测摩擦焊试件临界疲劳损伤的可行性。研究发现疲劳试验过程中,三种信号可同步采集,互不干扰,互相印证。进入临界断裂阶段后,对于试件的异常和正常疲劳断裂,微电阻与声发射的幅值和能量参数变化规律存在良好的映射关系,它们均可作为预警临界断裂失效的参数。虽然红外热像技术常被用于通过监测试样温度场的变化预测材料疲劳极限,但指数增长式的温度快速上升阶段在临界断裂前未必出现。与单信号监测相比,多物理信息融合健康监测预警的可信度更高,有利于提高摩擦焊零件的服役安全性和可靠性。     

声发射技术在热障涂层失效机理中的研究进展及展望

热障涂层（TBCs）具有优异的高温抗氧化、高温力学和抗热腐蚀性能而备受关注,广泛应用于航空发动机和燃气轮机热端部件中。热障涂层服役环境的恶劣和涂层体系结构的复杂,极易导致涂层发生界面分层或剥落失效,因此通过对热障涂层的裂纹萌生和扩展问题进行实时监测,对于失效机理研究显得尤为重要。简述光激发荧光压电光谱（PLPS）、红外热成像（IRT）、阻抗谱（IS）的原理及其在热障涂层失效行为研究中的应用,重点介绍声发射技术在热障涂层失效机理方面的研究成果。基于声发射的热障涂层失效过程的信号分析和深度处理,结合声发射技术在热障涂层中的参数分析和波形分析,对热障涂层失效过程及失效形态进行模式识别,通过损伤程度的定量评估来进行热障涂层的寿命预测。对声发射技术在热障涂层失效预测及寿命评估指明了方向,并创新性地对未来声发射技术在热障涂层的疲劳损伤方面研究趋势提出展望。     

声发射技术在热障涂层失效机理研究中的应用

模拟高温下的实际工况并研究高温下热障涂层的失效机理对热障涂层的研究具有积极意义。在自主研制的热循环试验机中引进声发射技术,对涂层高温性能进行了研究和试验,初步对声发射信号特征与涂层寿命之间的关系进行了探索性研究,实现了对裂纹的实时、动态监测,而且能够得到与理论上疲劳裂纹扩展速率曲线相似的结果。通过大量数据分析,证明利用声发射技术研究热障涂层失效机理是可行的。     

声发射技术在钢丝绳失效测试中的应用

回顾了声发射（AE）技术在钢丝绳失效测试中的应用历史。对疲劳条件下6×19S＋FC钢丝绳进行了AE测试,结果表明用参数一幅值、持续时间、能量和计数综合表征断丝可使其检测定量化,对疲劳条件下钢丝绳断丝定位问题,AE线定位技术同样适用。     

等离子喷涂层磨损 / 接触疲劳失效行为研究现状

综述了国内外学者对等离子喷涂层磨损/接触疲劳失效行为研究的现状,指出单一地研究接触疲劳失效或摩擦磨损失效存在一定的局限性,滚动/滑动竞争性失效研究对工程实践具有持久性的指导作用,是未来等离子喷涂层磨损/接触疲劳失效行为研究的重要方向。     

Q345R疲劳损伤过程声发射信号特征分析

制冷系统压力容器应用非常广泛，对于该类在役压力容器还没有可靠的实时动态监测方法。提出采用声发射检测技术对制冷系统压力容器进行实时监测，通过对容器制造材料Q345R钢的疲劳载荷试验，采集材料损伤全过程的声发射信号进行特征参数分析、波形和频谱分析，发现材料从裂纹萌生到断裂失效过程的转折点，并对不同损伤阶段声发射信号波形和频谱的特性进行对比研究，找出各个阶段声发射信号的特征，为实现Q345R声发射动态监测和评价提供可靠依据。     

基体表面异质材料滚动接触疲劳性能与失效机理的研究进展

滚动接触疲劳性能是评价膜层性能的重要指标之一。影响零件滚动接触疲劳性能的因素主要分为膜层自身结构完整性和服役条件两大类。膜层自身结构完整性又受制于涂覆工艺、材料体系、后处理方式等因素。在服役工况确定的情况下,膜层自身结构完整性对零件的接触疲劳性能起决定性的作用。不同的涂覆工艺、材料体系、后处理方式对零件的滚动接触疲劳性能及失效机理的影响不尽相同。本文综述了涂覆工艺、材料体系、后处理方式对基体表面异质材料滚动接触疲劳性能与失效机理的影响,发现对滚动疲劳失效机理也存在作用。最后,总结了目前关于膜层滚动接触疲劳研究中存在的问题,探讨了解决问题的方法,以期为基体表面膜层的接触疲劳寿命预测奠定良好的基础。     

铁磁材料疲劳损伤的磁性无损检测技术

疲劳破坏是铁磁材料构件主要的失效形式，评价铁磁材料的疲劳损伤在工程实践中具有重要的意义。磁性无损检测新技术在判断铁磁材料的疲劳损伤领域具有广阔的应用前景。综述了磁巴克豪森噪声技术（MBN）、磁声发射技术（MAE）和磁记忆技术（MMM）的检测原理、特点和应用情况，提出了三种新技术目前存在的问题和未来的发展。     

滚动轴承接触疲劳失效的影响因素及其研究现状

滚动轴承接触疲劳失效是滚动轴承的主要失效形式之一。本研究以轴承的制造过程和服役过程为主线，从材料质量、加工工艺、热处理质量、表面状态、润滑状态、设计与装配、服役环境及条件等方面，概括滚动轴承接触疲劳失效影响因素的研究现状，并展望其发展趋势。研究认为，滚动轴承接触疲劳失效是多因素耦合作用的结果，提高滚动接触疲劳寿命应从轴承全寿命周期，包括设计、制造、精度控制以及润滑、装配、服役等各方面进行控制。由于服役特征不同，滚动轴承接触疲劳失效分析必须针对具体失效轴承进行综合分析，才能采取有效的预防措施。     

压力容器密封失效泄漏声发射检测

主要通过介绍两台压力容器密封失效泄漏的声发射检测案例,分析了压力容器密封失效泄漏时声发射信号特性。检测结果显示当泄漏介质为液体时,密封失效泄漏信号为幅度较低的连续型信号,中心频率约为10～50 kHz;当泄漏介质为气体时,泄漏信号为幅度较高突发型信号占优的混合型信号,中心频率约为100～400 kHz,此类信号能通过时差定位方法实现定位。检测结果为类似压力容器泄漏声发射检测提供了参考。     

轴承故障诊断中的声发射检测技术

声发射技术是自20世纪60年代开始,到目前逐步成熟的一种无损检测技术。声发射以其灵敏度高、频响范围宽、信息量大和动态检测等特点,为轴承检测和故障诊断提供了一条新的途径,也是近年来轴承故障诊断研究领域的热点。综述了国内外声发射技术在滚动轴承和滑动轴承检测中的应用。通过分析,总结出轴承声发射检测技术下一步的研究方向,并指出轴承故障的声发射检测是振动检测的有力补充工具,特别是在轴承低转速和故障早期的检测中更能发挥作用。     

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。     

超声无损检测的若干新进展

随着新材料不断涌现及现代工业对构件质量要求的提高,超声检测技术得到了较大发展。综述近年来国内外在超声导波技术、声发射新技术、新型超声非接触换能方法、超声信号处理与模式识别等方面的若干研究成果,这些超声检测新成果既有学术前沿性,又有一定应用背景。     

Detection of fatigue crack propagation with acoustic emission

Since its inception, acoustic emission has held great promise as a tool for detection and evaluation of damage in structures. Of particular concern is the occureence of fatigue manifested by the processes of crack initiation followed by crack growth to failure. Early research related acoustic emission parameters to physical variables, including load, stress, pressure etc. causing damage. In this paper, relationships relating acoustic emission to fatigue crack growth are developed. Acoustic emission equations, similar to Paris' law, are derived which allow determination of the stress intensity factor and the crack growth rate. These principles are embodied in a second-generation system which automatically and continuously determines these parameters. The approach is applied in the laboratory as well as to structures including bridges, air frames and transmission towers for electrical power.     

Acoustic Emission Investigation of Rolling/Sliding Contact Fatigue Failure of NiCr–Cr<Subscript>3</Subscript>C<Subscript>2</Subscript> Coating

NiCr–Cr₃C₂ coating was fabricated using supersonic plasma spraying technology. Subsequently, rolling/sliding contact fatigue (R/SCF) testing was carried out, using acoustic emission (AE) technology to monitor the failure process. The results showed that R/SCF consists of three failure modes, namely abrasion, spalling, and delamination. Abrasion is the main failure mode, but delamination is the most severe. The AE monitoring results indicated that the R/SCF failure process is composed of normal contact, crack initiation, crack propagation, and material removal stages. The frequency of each stage was analyzed by fast Fourier transform, revealing a peak frequency for each stage mainly distributed from 200 to 250 kHz.     

Acoustic emission from wire ropes during proof load and fatigue testing

The paper describes an experimental investigation into the enhancement of proof and fatigue testing procedures for wire ropes by incorporating data from acoustic transducer signals. During proof load tests on a selection of damaged wire ropes, it is shown that acoustic emission increases significantly after the damage is inflicted, even though ropes continue to pass the proof test. The relationship between acoustic emission signal characteristics and wire breaks is investigated and it is found that the most effective acoustic signal discriminators are energy and amplitude. Finally, the pattern of acoustic emission signals during a fatigue test is studied and a suggestion is made for a filtering technique to improve the recognition of imminent failure.     

钢结构疲劳损伤声发射监测

采用声发射技术对已开裂的焊缝进行监测,实现了在复杂的环境噪声中识别出裂纹活动信号。通过分析疲劳裂纹损伤产生的原因以及材料在交变载荷作用下产生声发射的机理,得到表征焊缝裂纹活动过程的信号特征。试验表明,声发射技术对钢结构裂纹损伤的活度、强度具有较大的敏感性,可以实现对裂纹损伤状态发展变化的实时监测。