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。     

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。     

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。     

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。     

铝电解用阴极炭块单轴压缩的声发射特性及破坏形态

对铝电解用三种阴极炭块试样进行了单轴压缩声发射试验,研究了不同阴极炭块在应力时程阶段的声发射特性。试验结果表明:在阴极炭块压实阶段,HC35试件采集到了能量较高的声发射振铃数,这是由于HC35试件内部的微裂纹较多;在弹性阶段,HC35和HC100试件出现了较强的声发射信号,振铃数较多,而SMH试件较少,说明SMH阴极炭块试件内部微裂纹较HC35和HC100试件要少,且闭合的微裂纹发展更稳定;在塑性阶段,当达到峰值应力时,三种阴极炭块的声发射信号参数均达到极大值;进入破坏发展阶段,试件发生宏观破裂,且宏观裂隙间的相互作用仍会持续产生一定的声发射信号。从而可以以声发射信号参数的跌落为判据,辨识阴极炭块是否已经破坏。接着数值模拟研究了单轴压缩时阴极炭块内裂纹由萌生、扩展直至失稳断裂全过程。数值模拟结果与阴极炭块的CT层析成像结果吻合很好,表明数值模拟能够再现阴极炭块的变形破坏形态,可以用于预测阴极炭块裂纹的动态演变过程。     

方波加载对20CrMo钢焊缝疲劳裂纹扩展的影响

利用拉-拉疲劳法和金属磁记忆检测法研究了20CrMo钢焊缝在方波加载方式下疲劳裂纹扩展与自发射磁信号的相关性,用扫描电镜对疲劳断口特征进行了研究.结果表明,裂纹到达焊缝中心前,随着疲劳寿命的增加,焊缝处的自发射磁信号也随着增加,疲劳裂纹扩展速率先增加后减小,当裂纹越过焊缝后,随着疲劳寿命的增加,焊缝处的自发射磁信号开始减小,疲劳裂纹的扩展速率却迅速增加.在焊接接头的不同区域,疲劳裂纹扩展速率也不相同,其中热影响区扩展速度较快,而在其它区域扩展速率相对较慢.断口扫描分析表明方波加载方式下的疲劳断口为类解理断裂.     

镁合金拉伸过程中损伤模式的声发射识别（英文）

为了识别不同的损伤模式,采用声发射技术对AZ31镁合金拉伸开裂过程进行实时监测。结果显示,拉伸开裂经历了弹性变形、塑性变形、微开裂、稳定扩展和失稳扩展的损伤过程。通过声发射的多参数分析,确定了4种损伤模式,即塑性变形、微开裂、稳定扩展和失稳扩展。位错滑移导致的塑性变形信号幅度小于70 d B,而孪晶信号的幅度位于70~100 d B之间。微开裂信号能量位于2400到4100 a J之间,而信号上升时间小于800μs。稳定裂纹扩展信号具有较高的峰值前计数,主要分布在20~50范围内,而其振铃总计数却较低,主要分布在20~2000范围内。裂纹失稳扩展信号的平均频率分布在100 k Hz左右,持续时间在2000~105μs范围内。还对不同开裂阶段的损伤机理和声发射源进行了讨论。通过实验测试和讨论,利用不同的声发射信号参数,可以有效识别镁合金开裂过程中同时出现的不同损伤形式。     

超高强度钢37SiMnCrNiMoV应力腐蚀过程中声发射信号的研究

采用AE技术对超高强度钢37SiMnCrNiMoV在3.5%NaCl 溶液中的SCC行为进行研究.证明在裂纹的稳定扩展区内,裂纹是间歇,跳跃式的扩展.发现 腐蚀裂纹尖端的应力强度因子处于0.7KIC和0.23KIC时,平均每次声发射事件 对应的裂纹扩展量相近;应力强度因子处于035 KIC时,平均每次声发射事件对应 的裂纹扩展量较大;声发射事件的发生频率随应力水平的增加,有很大的增加.腐蚀裂纹扩 展的全过程存在两种不同的声发射信号.还证明了37SiMnCrNiMoV的应力腐蚀裂纹扩展过程 中,氢脆起着主要的作用.提出了计算腐蚀裂纹稳定扩展区内声发射事件累积数的公式.     

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。     

腐蚀疲劳过程的声发射

利用声发射技术研究了SM50B-Zc低强结构钢在淬火及正火两种状态下在空气和流动的3.5％NaCl水溶液中的疲劳过程。试验结果表明:在声发射振铃计数率与疲劳裂纹扩展速率及应力强度因子范围之间有良好的对应关系。     

粉末热等静压和铸造Be-Al合金的室温拉伸断裂机理

研究了粉末热等静压和精密铸造成型的Be-Al合金室温拉伸断裂模式.结果表明:粉末热等静压Be-Al合金的断口上有一个主裂纹源和多个次裂纹源,裂纹起源于Be/Al相界面和Al相的细薄组织,裂纹扩展与汇合同样沿此途径进行,断裂是各个裂纹源不断汇合韧脆反复的过程,属于相间断裂,说明热等静压Be-Al合金的界面结合强度小于Be相强度;铸态Be-Al合金的断口由Be相解理和Al相延性断裂组成,断裂机理是Be相先解理断裂后,再发生Al相急剧塑性变形,最后Al相断裂,裂纹成形于Be相内部终止于Al相,属脆性准解理断裂,说明铸态Be-Al合金界面结合强度大于Be相强度.     

应力比对TC4-DT钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

对TC4-DT钛合金在不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为进行了研究,绘制出疲劳裂纹扩展速率和应力强度因子幅值ΔK之间的关系曲线,用SEM对断口形貌进行了观测。实验结果表明,随着应力比增加,裂纹扩展速率增加;应力比降低,da/dN曲线向高ΔK方向移动。预裂区主要是以微区解理断裂机制为主,稳态扩展区主要是以疲劳条带扩展机制为主,同时也存在微区解理断裂机制,快速扩展区的断口形貌呈韧窝型静载断裂特征。     

GH625和GH536变形高温合金焊接的疲劳裂纹扩展速率分析

测定GH625和GH536变形高温合金在室温下的疲劳裂纹扩展速率,分析合金疲劳裂纹扩展速率与断口特征以及微观组织的关系。结果表明:应力强度因子幅ΔK较小时GH625合金焊缝处的疲劳裂纹扩展速率小于母材,ΔK较大时焊缝处的疲劳裂纹扩展速率较快;在裂纹稳定扩展阶段,GH536合金热影响区的疲劳裂纹扩展速率大于母材;GH625和GH536合金母材断口裂纹扩展区可见明显的疲劳条带特征,而焊缝中心裂纹扩展区以类解理特征为主;GH625和GH536合金焊接部位的疲劳裂纹扩展速率的快慢受焊缝或热影响区内部的析出物影响较大。     

AN INVESTIGATION OF QUASI-CLEAVAGE FRACTURE IN STEEL

本文试图探讨准解理断裂的本质。联系多晶材料的典型应力一应变曲线,对不同钢的断裂韧度试样的断口分析表明,准解理断裂可以看作是一种过渡的断裂机制。首先,一系列微观解理裂纹在高拉伸应力集中地方生核,然后这些裂纹各自沿着它本身已变形晶粒的解理面上扩展,最后借助于微观塑性聚合方式,这些微裂纹彼此连接。根据上述断裂模型可以认为:解理裂纹与塑性变形间的相互作用是准解理断裂的一种重要性质。借助于断口定量分析方法,有可能把断口形貌和一些力学参数间关系建立起来。     

AZ31镁合金裂纹扩展各向异性声发射特征分析

利用声发射技术对AZ31镁合金轧制方向和横向的疲劳裂纹扩展行为进行了研究。结果表明,镁合金疲劳裂纹扩展过程中产生的声信号撞击数与循环载荷的关系,以及撞击数上升率和应力强度因子幅的关系d C/d N-ΔK,分别与常规疲劳裂纹扩展试验结果相一致,裂纹失稳扩展临界应力强度因子幅与常规试验结果的误差分别为2.86%(裂纹沿轧制方向)和3.00%(裂纹沿横向);载荷一定时,裂纹沿横向扩展总是比沿着轧制方向扩展更慢一些,进入失稳扩展阶段更迟。微观组织显示,裂纹沿横向扩展边缘处的孪晶明显增加,断口处也表现出更明显的塑性,这对裂纹的扩展产生了阻碍,即材料在横向的抗裂性能要优于轧制方向,同时证明了利用声发射监测裂纹扩展行为的可靠性。     

准解理断裂的本质

本文试图探讨准解理断裂的本质。联系多晶材料的典型应力一应变曲线,对不同钢的断裂韧度试样的断口分析表明,准解理断裂可以看作是一种过渡的断裂机制。首先,一系列微观解理裂纹在高拉伸应力集中地方生核,然后这些裂纹各自沿着它本身已变形晶粒的解理面上扩展,最后借助于微观塑性聚合方式,这些微裂纹彼此连接。根据上述断裂模型可以认为:解理裂纹与塑性变形间的相互作用是准解理断裂的一种重要性质。借助于断口定量分析方法,有可能把断口形貌和一些力学参数间关系建立起来。     

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。     

偏心旋转低周疲劳下料的声发射特性实验

采用偏心旋转低周疲劳下料工艺,对304不锈钢和16Mn钢两种材料进行了下料实验,通过施加偏心位移的方式施加疲劳载荷,并采集了管料断裂过程中的声发射信号,提取了声发射信号的峭度、幅值、振铃累积计数和频谱。发现这些特征值与断裂过程吻合度比较高,能够比较准确地反映下料过程中的断裂各阶段变化,这是由于声发射信号检测到的是材料的应变能的释放,正好与断裂过程中的能量释放相吻合。对304不锈钢和16Mn钢断裂过程中的声发射信号进行了对比,发现了不同材料的声发射各参数的具体数值有所不同,这是由于材料本身属性的差异造成的。实验结果表明,管料在偏心旋转低周疲劳下料过程中的断裂变化可以通过声发射信号检测,并通过一些特征参数明确地表征出来,声发射可以用于偏心旋转低周疲劳下料的监测。     

基于LabVIEW的6063铝合金裂纹扩展状态的声发射分析

基于LabVIEW软件平台,绘制了6063铝合金缺口试样低周疲劳试验的声发射特征参数统计图和累积图。通过与断口分析结果进行对比,划分出AE信号对应裂纹扩展的三个阶段,并且发现两次主裂纹合并对应着三个高强度脉冲信号。通过对裂纹扩展三个阶段的撞击数进行波形分析和频谱对比分析,得出6063铝合金低周疲劳的声发射信号特征频率为225～250kHz和350～500kHz．