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。     

防喷器材料在拉伸过程中的声发射信号特性

用声发射技术研究防喷器材料ZG25CrNiMo裂纹试件的拉伸损伤与断裂行为。声发射仪器记录了ZG25CrNiMo裂纹试件在拉伸破坏过程中的声发射信号,运用声发射参数分析方法和波形分析方法对zG25crNiMo裂纹缺陷试件的声发射数据进行分析,得出材料在拉伸过程中的损伤类型以及各阶段所呈现的特性。试验结果表明,拉伸过程中破坏机制对声发射信号的特征具有显著影响,不同损伤阶段的信号频谱特征存在差异。     

Q345R钢拉伸损伤过程声发射特征参数表征及定量评价

针对在工业应用中需要动态监测Q345R钢损伤的问题,提出了采用声发射检测技术对其损伤过程进行表征和定量评价。通过建立拉伸测试和声发射检测系统,对制备好的标准拉伸试块进行试验,提取其声发射信号特征参数,对照拉伸载荷图,分别进行特征参数历程图、累积量分析以及定量评价研究。试验结果表明,两种特征参数的分析方法都能对Q345R钢拉伸损伤过程的各个力学行为阶段进行表征,而且累积量分析能更准确清晰地区分各个力学行为阶段的分界点,为材料的定量评价提供参考依据。     

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。     

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。     

高温环境下钛合金拉伸损伤声发射试验

针对高温环境钛合金损伤在役监测需要,提出了采用声发射技术对其进行实时动态监测。通过模拟真实机匣内高温环境,对TA15钛合金进行高温拉伸损伤力学声发射监测试验。确定了钛合金为波导杆的材料,将焊接了波导杆的钛合金试件进行不同拉伸速率下的高温拉伸试验。试验结果表明,不同温度下TA15钛合金的力学性能呈现有规律的变化,声发射技术可以成功地监测和表征钛合金的损伤演变,计数能够明显地反映出高温下拉伸试验的不同力学阶段。     

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。     

基于HHT的预应力钢筋混凝土梁断裂AE信号分析

针对混凝土材料损伤所产生的声发射信号复杂的特点,提出了基于Hilbert—Huang变换的分析混凝土声发射信号的新方法。利用全波形声发射技术记录了预应力混凝土梁在三点弯曲荷载试验下整个破坏过程的声发射信号,研究了声发射累计能量随时间变化的关系曲线,分析了梁在不同破坏阶段产生的实测声发射信号,获得了信号的Hilbert谱。通过与小波分析结果进行比较,显示出该方法具有处理精度高、自适应性强的特点,能有效地提取声发射信号中损伤的主要特征,为声发射信号处理提出了一种新的途径。     

V型切口板材试件拉伸断裂过程中的声发射特征

制作了直V型切口和斜V型切口板材试件,设计了板材拉伸断裂声发射监测试验。结合金属断裂力学性能和红外热图,分别对两种切口板材主要声发射参数与断裂过程的相关性进行深入分析,研究试件损伤过程的声发射参数表征以及某些参数特征。结果表明,声发射能量计数、振铃计数、撞击、幅度和频谱峰值能较好地表征试件损伤过程。证明了声发射技术应用于钢制结构损伤实时监测和预警的可行性,并得出某些声发射参数的重要特征。     

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。     

基于声发射技术的CFRP钢管混凝土受弯破坏过程

研究了CFRP钢管混凝土在弯曲荷载作用下的破坏过程及声发射变化规律。结果显示,整个破坏过程可分为弹性段、弹塑性段、下降段和软化段四个阶段,而声发射参数变化及波形特征与试件破坏过程表现出较好的对应关系。证明了利用声发射技术能有效地监测CFRP钢管混凝土弯曲过程损伤程度和破坏历程。     

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。     

Evaluation of fatigue damage in reinforced concrete slab by acoustic emission

The applicability of acoustic emission (AE) technique for evaluation of fatigue damage in reinforced concrete (RC) slabs under cyclic loadings in both laboratory and as a structure in service is studied. The fundamental test performed in laboratory shows that the cracking process can be practically monitored by the measurement of AE signals. Analysis of the relationship between loading phase and AE activity indicates that the final stages of the fracture process can be evaluated by detecting AE signals generated near the minimum loading phase. Comparison of the results from the structure and that from the laboratory specimen demonstrates that AE energy can be an effective parameter for the evaluation of fatigue damage in RC slabs in service.     

Study on arall failure behaviour under tensile loading

This paper studies the failure behaviour of ARALL (Aramid Aluminum Laminate) under tensile loading by means of acoustic emission (AE), optical metallography (OM) and scanning electronic microscope (SEM), and analyzes the fracture appearance of ARALL and its fracture characteristics. The damage models of ARALL are concluded in this paper. The results show that ARALL will yield under tensile loading, and its strength will decrease as the content of resin increases. During fracture process, AE amplitude distribution curves show that there are three obvious peaks, which respectively correspond to separation of the interface between fibers and resin, local delamination damage and fracture of a small quantity of fibers, and delamination damage of large area and final fracture of a large numbers of fibers. Dynamic damage and fracture process of ARALL can be detected by AE.     

复合材料损伤过程的声发射研究方法

对声发射（ＡＥ）研究的基本方法作了简介,采用参数分析和波形分析方法对金属基和陶瓷基复合材料在变形损伤过程中的ＡＥ特征进行了研究,结果表明,通过记录声发射特征参数可以有效地判断复合材料各阶段的变形损伤机制。因此,利用这一手段可以更全面、更深入地了解复合材料伤破坏过程。     

Identification of coating damage processes in corroded galvanized steel by acoustic emission wavelet analysis

Scratch tests using Acoustic Emission (AE) were performed on corroded hot dip galvanized samples. Coatings and scratches were studied by scanning electron microscopy and electron dispersive X-ray spectrometry, and the coatings additionally by X-ray diffraction. Damage mechanisms could be identified applying Wavelet Transform analysis to AE signals. The evolution of specific AE wavelet parameters like the wavelet power was suited to identify damage mechanisms. In general, the AE power was distributed in certain scale (frequency) bands in the time-scale plane, and different coating damage mechanisms could be assigned to different bands. In particular, signals due to corrosion and non-corrosion mechanisms could be neatly separated.     

Characterization of fatigue damage in unidirectional GFRP composites through acoustic emission signal analysis

Fatigue damage progression in composite materials is governed by different failure mechanisms, each of which contributes to the damage to a different extent. To assess the cumulative damage undergone by the material and to estimate the residual life, it is necessary to discriminate and characterize the failure mechanisms. This necessitates an on-line technique which can be used to monitor and measure the damage progression as it occurs. Acoustic emission (AE), an on-line monitoring tool, is ideally suited for this purpose. To understand fatigue damage in terms of different failure mechanisms using this technique, it becomes necessary to identify and establish their AE characteristics. This paper discusses the experimental investigations carried out on unidirectional glass fibre reinforced plastic (GFRP) composite specimens in which the acquired AE data was analysed utilizing pattern recognition (PR) techniques. The results obtained from the experiments show that three different failure mechanisms which primarily contribute to the damage at any given stage can be discriminated and characterized. Further, an attempt is made to estimate the cumulative damage to predict residual life.