基于声发射技术检测镁合金挤压过程动态摩擦研究

研究了镁合金在挤压过程中的坯料与工模具接触表面的摩擦状态。采用声发射技术对AZ91镁合金在不同挤压速度下挤压成形过程摩擦信号进行采集分析,研究挤压速度对摩擦声发射信号的影响,并分析了挤压型材的组织和力学性能。结果表明,镁合金在挤压过程中声发射信号振幅和能量随滑动速度增加而增加,不同挤压速度下声发射振幅信号平均值为64.4 d B。声发射振幅与声发射能量具有对应性;挤出型材抗拉强度和屈服强度随挤压速度的增加而增加,当挤压速度为10 mm/min时,声发射信号振幅为56.3 d B,抗拉强度为350 N/mm2,平均晶粒尺寸为63.2μm;当挤压速度为40 mm/min时,声发射信号振幅为72.3 d B,抗拉强度为达405 N/mm2,平均晶粒尺寸为53.7μm。为采用声发射技术的实时波形和声发射信号参数的平均值监测金属挤压成形时的摩擦状态提供了试验依据。     

机械振动对Q690钢焊接接头组织与性能的影响

在Q690钢熔化极活性气体保护焊过程中施加机械振动,研究了机械振幅和振动频率对Q690钢焊接接头力学性能的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,固定振动频率,焊接接头试样的抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率和冲击功都随着振动幅度的增加先增加而后减小,在振幅为0.04 mm时取得最大值,无振动和施加机械振动的焊接接头的拉伸断裂位置都位于焊缝处;振幅为0.02～0.06 mm时,冲击断口呈现韧性断裂特征,而振幅0.08 mm时冲击断口为脆性断口。固定振幅,焊接接头试样的抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率和冲击功都随着振动频率增加而降低,振动频率为25Hz时的强塑性和冲击功高于无振动焊接接头,而振动频率为35、45和55 Hz时的强塑性和冲击功都小于无振动焊接接头;振动频率为25～45 Hz时的冲击断口为韧性断口,而55 Hz时的断口呈脆性断裂特征。     

高温合金GH4169铣削振动试验研究

研究了高温合金GH4169铣削加工过程中刀具的振动特性。通过铣削加工单因素试验,用加速度传感器对振动信号进行测量,研究其变化规律。对比同一组参数下振动与切削力之间的关系,研究结果表明:在x方向上的振幅总体比y方向的振幅小,振动幅度随着切削速度的逐渐增加呈现先减小后增大的变化趋势;随着进给速度的增大,振动幅度逐渐减小;随着轴向切深的增加,振动幅度逐渐增大;当切削速度v_c为40.09～206.49 m/min,进给速度v_f为80 mm/min、轴向切深a_p小于0.797 mm时,满足表面粗糙度Ra小于2.5μm的精度要求。研究结果为GH4169铣削参数的合理选择提供了参考依据。     

起重机梁活性缺陷的声发射信号特征

探讨起重机梁缺陷的声发射信号特征和发展规律。采用模拟梁加载试验,获得梁上人工裂纹萌发和扩展过程的声发射信号。通过经验模式分解方法分析出不同载荷和裂纹扩展过程的声发射频率特征。结果表明,起重机梁活性缺陷声发射信号为突发性信号,每一事件声发射所含频率成分复杂。一般裂纹萌发时的声发射信号频率较低;随着裂纹的发展,频率逐渐增高,缺陷频率范围约为25～160 kHz。该研究为起重机械活性缺陷的声发射检测技术提供了理论基础。     

机械振动振幅对消失模铸造ZGMn13钢组织和性能的影响

采用显微组织观察、硬度测试、室温冲击试验研究了不同振幅机械振动对消失模铸造ZGMn13钢组织和性能的影响。结果表明:浇注过程中施加振动,使ZGMn13钢中非金属夹杂物分布更加均匀、细小,晶粒明显细化,试样硬度和冲击吸收能量有所提高。振幅在0.3~0.6 mm内,随着振动振幅的增加, ZGMn13铸钢晶粒逐渐细化,硬度和冲击吸收能量逐渐提高。振幅0.6 mm时,硬度和冲击吸收能量达到最大值,分别为413HB和1.7J,比未振动的ZGMn13钢试样分别提高了27.9%(323→413HB)和21.4%(1.4→1.7J)。     

几种典型接合界面对声发射信号衰减的影响

为研究声发射信号经过各种不同接合界面的传输衰减特性,设计了声发射信号经过螺栓紧固联接面、大小界面接合面、焊接面、法兰连接面等四组典型接合界面传播时的模拟试验来分析研究其声衰减特性。试验结果为实际应用中分析不同接合界面对声发射信号衰减的影响提供了重要参考。     

超声波的传播特性及其对钎料润湿行为的影响

通过ANSYS有限元数值模拟和试验相结合,研究了超声波在固态试件及钎料液滴中的传播特性.结果表明,试件表面的声振动分布不均匀,沿传播方向振幅先增大后减小,再增大,各个峰值位置的间隔约为10 mm.当加载振幅增大时,试件表面上同一位置的振幅也随之变大,且大于所加载的超声波的振幅,但位移场的分布规律不变,表面质点保持着与超声频率相近的振动.钎料液滴内部的声压值随着试件表面振动的增大而增大,当加载振幅超过7.5μm后,钎料液滴内部的声负压值均可达到数万帕.试验观察结果较好地验证了有限元模拟的结果.     

计算机嵌入式系统在HQ100钢焊接中的应用

将计算机嵌入式系统成功应用到高强钢板的焊接程中,通过控制焊接工艺参数,研究了机械振动振幅、振动频率对HQ100钢GMAW焊接接头力学性能的影响规律。结果表明,随着振动振幅的增加,焊接接头的抗拉强度、伸长率、断面收缩率和冲击功都表现为先增加而后减小,在振幅为0.04 mm时取得最大值;随着振动频率的增加,焊接接头的抗拉强度、伸长率、断面收缩率和冲击功逐渐降低,且只有在振动频率为20 Hz时焊缝的冲击韧性有所改善。     

锆金属拉伸的声发射特性

通过锆材拉伸过程的声发射测试,研究了锆金属拉伸过程中的声发射参数和频率特性。研究结果表明,通道撞击等参数能较好地表征锆金属拉伸过程不同阶段的损伤状况,拉伸过程中声发射信号频率约0～500 kHz,中心频率约为130 kHz。研究结果对锆制压力容器现场声发射检测和监测具有重要的参考意义。     

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。     

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。     

裂纹参数变化对叶片低阶弯曲振动特性的影响

目的研究叶盘叶片进气及出气边萌生的横向贯穿型裂纹的分布位置及深度变化对叶片一阶弯曲振动特性的影响。方法根据叶片尺寸及工况建模,得到正常叶片在静止及不同旋转速度下的一阶振动频率,并进行拟合。在正常叶片模型的基础上,通过布尔运算建立裂纹模型,研究横向贯穿型裂纹在不同分布位置及不同深度下对一阶弯曲振动频率的影响,并进行拟合。针对裂纹深度变化采集的定时信号通过DFT变换,得到正常及含有不同深度裂纹叶片的一阶频率,对建模结论进行验证。结果一阶弯曲振动频率先减小后增大,在距离叶根4.23 mm时为最小值801.16 Hz;当裂纹距叶根的距离大于35 mm时,振动频率先接近后大于正常叶片,振幅先接近后小于正常叶片,最终将35 mm设定为位置的阈值;裂纹深度的增加使振动频率单调减小,且速率不断增大。采集的信号经DFT变换得到的一阶弯曲振动频率与建模结果的误差分别为1.9%,2.0%,1.5%,0.6%。结论当叶片进气或出气边位置阈值内出现裂纹萌生及扩展时,一阶弯曲振动频率会小于正常值,此时叶片的一阶弯曲共振区域会增大,需要对旋转机械进行严格的工况监测,同时裂纹深度的增加可提高叶尖定时监测的准确性。     

基于声发射信号的振动钻削刀具磨损状态监测试验研究

针对钻削加工时难以直接观察刀具磨损状态的问题,基于声发射采集系统设计了超声轴向振动钻削刀具磨损状态监测装置,并在7075铝板上进行超声振动钻削试验。分析刀具磨损状态对声发射信号RMS值的影响,并通过小波分解技术对比分析刀具在不同磨损状态下的声发射信号变化规律;根据声发射信号对刀具磨损状态进行实时监测。试验结果表明:声发射信号的RMS值与刀具的磨损程度呈正相关;通过小波分解可知,随着刀具磨损的增加,信号的能量逐渐由低频段向高频段转移,可以通过监测声发射信号RMS值与能量的变化实现刀具磨损状态的有效识别。     

针型喷嘴射流特性研究

运用FLUENT流体仿真软件的VOF两相流模型对针型喷嘴在不同入口压力、不同打击距离的喷嘴射流流场进行数值分析,得到针型喷嘴射流流场的速度和被清洗件承受的压力分布云图和压力分布曲线,研究针型喷嘴射流参数的变化对射流流场速度及压力的影响规律。结果表明:随着入口水压的增加,射流最大速度和被清洗件上承受的压力值增加,但增加趋势逐渐减小;随着打击距离的增加,清洗范围略微增大,被清洗件上承受的压力值减小,但减小程度逐渐下降;进而得出当入口压力为30 MPa,打击距离在90～100 mm范围内的针型喷嘴具有最佳清洗效果。     

振动频率与振幅对A356铝合金组织和性能的影响

主要研究了机械振动铸造过程中不同的振动频率和振幅对A356铝合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明:试样的晶粒尺寸大小、抗拉强度和伸长率随着振动频率和振幅的增加先升高后降低;当振动频率为30 Hz、幅度为0.6 mm时,A356铝合金试样的综合力学性能最好。     

液化石油气储罐焊疤表面裂纹的磁记忆信号研究

采用磁记忆检测发现液化石油气储罐焊疤部位存在较强的磁记忆信号。通过对储罐进行0～4．0MPa的加载试验，研究磁记忆信号的幅度和梯度随载荷的变化。最后采用磁粉探伤复验发现磁记忆信号部位存在大量3-5mm长的焊疤表面裂纹。试验结果表明，在0～2．0MPa的加压过程中，磁记忆信号的幅度和梯度均逐渐增大，到2．0MPa时达到峰值，在2．0～4．0MPa的加载过程中迅速下降，在此期间采用声发射监测，发现了七个声发射信号，证明该部位应力产生了迅速释放。由此证明磁记忆信号的幅度和梯度既与材料所处的整体应力有关，也与该部位的局部应力集中度有关。     

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。     

不同裂纹尺寸铝板的电磁声发射特性

利用电磁学电致涡流原理,采用有限元方法,建立了电磁声发射数学模型,对含裂纹的铝板进行了电磁场数值模拟,分析了裂纹尺寸对裂纹尖端洛伦兹力的影响,并在实验室条件下,对不同尺寸裂纹进行了电磁声发射试验。结果表明,通过幅值参数可以判断试件有无缺陷,在频谱分析时,信号的高频成分有峰值现象。利用小波包分析方法对声发射信号波形进行了分解与重构,发现在裂纹长度或者深度增加时,高频信号的波形和频谱的峰值电压也逐渐变大,仿真分析与试验结果一致。     

机械振动对A356合金组织与性能的影响

通过在A356合金充型和凝固过程中施加机械振动,研究了机械振动参数对合金组织和力学性能的影响。结果表明,对A356合金施加机械振动,有助于气孔向冒口移动,可以减少合金中的气孔数量;随着振动频率增加,合金的抗拉强度和伸长率都呈现先增加后降低的趋势,在振动频率为30Hz时取得最大值;随着机械振幅的增加,合金的抗拉强度和伸长率都呈现先增加后降低的趋势,在振幅为0.3mm时取得最大值;随着振动方向角的增加,合金的抗拉强度和伸长率都表现为逐渐降低的趋势。A356合金适宜的机械振动参数如下:频率为30Hz、幅度为0.3mm、方向角为90°。     

拉伸载荷下陶瓷基高温复合材料损伤状态特征分析

基于声发射(AE)信号和计算机断层扫描(CT)成像技术,开展了高温复合材料的内部损伤状态分析。通过声发射技术获得复合材料损伤时的宏观应力波信号,分析得到声发射信号的频率等波形特征参数;通过计算机断层扫描得到复合材料结构内部微细观三维损伤图像,判断存在的损伤类型。结果表明,不同工艺陶瓷基高温复合材料在拉伸载荷下,内部会产生不同类型的损伤,纤维束与基体之间的脱黏开裂所对应的声发射信号特征频率为44 kHz,基体失效的特征频率为150 kHz,纤维束断裂损伤的特征频率为250 kHz。