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。     

异种钢接头热影响区裂纹扩展声发射特征信号分析

文中以P92钢与Ni基焊材焊接热影响区为研究对象,通过采集紧凑拉伸试验过程中异种钢接头热影响区启裂及裂纹扩展的声发射特性信号,分析裂纹扩展的声发射信号幅值、频率分布、能量及振铃计数等特征参数,同时分析声发射特征信号与断口形貌之间的对应关系。结果表明：裂纹扩展声发射信号均为突发型信号,频率主要集中在50～200 kHz;裂纹稳定扩展的声发射信号具有平均幅值较低、总能量和振铃计数率参数变化平缓的特点;裂纹失稳扩展的声发射信号具有平均幅值较高、总能量和振铃计数率参数呈瞬时增加的特点;裂纹稳定扩展阶段的声发射特征信号与韧性断口特征相对应;裂纹失稳扩展阶段的声发射特征信号与准解理断裂或解理断裂特征相对应。     

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。     

铝合金疲劳裂纹扩展声发射监测

采用声发射(acoustic emission,AE)技术对7N01铝合金单边缺口三点弯曲试样不同应力比、不同峰值载荷下疲劳裂纹扩展过程中声发射信号进行了监测,建立了裂纹扩展速率、声发射计数(count)与应力强度因子之间的关系.结果表明,大部分的声发射信号主要产生于疲劳循环载荷的低应力阶段,这主要是低应力阶段的声发射活动主要与裂纹尖端的塑性变形和裂纹闭合现象有关,声发射计数与应力强度因子之间呈指数增长的关系.基于所建立的声发射计数率与裂纹扩展速率的关系,可以预测疲劳损伤结构的剩余寿命.     

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。     

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.     

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。     

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。     

金属材料拉伸断裂过程中的声发射特性研究

对含有I型裂纹的SM490A试样,使用声发射仪检测了拉伸断裂过程中的塑性变形和断裂过程。通过声发射特征参数分析了裂纹尖端和塑性变形区域的力学特征。结果表明:用CCD图像来研究裂纹断裂过程中不同阶段的声发射信号是可行的,在断裂过程中含裂纹的SM490A试样在高速断裂时R方向与T方向试件产生的声发射信号之间的差异比低速断裂时的小。     

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。     

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。     

3Cr13不锈钢气阀试样断裂过程的声发射特性

为了探讨往复式压缩机气阀的无损故障诊断技术,对3Cr13不锈钢气阀试样进行连续加载的拉伸试验,利用声发射技术对其拉伸过程中的损伤线定位声发射特性、断裂声发射特性进行分析,并采用S3400型扫描电镜进行断口形貌分析。试验结果为:气阀试样在距离3号佳感器30mm处出现较强声发射峰,在拉伸时间为175.5s时,试样发生断裂。气阀试样在承受83kN拉力时,试样表面呈现规则的层状形貌。当3Cr13不锈钢气阀试样的挠度为0.48和0.74时,气阀试样的振铃计数分别为3.7×103和27.1×103个。在3Cr13不锈钢气阀试样断口上有大量微裂纹,是断裂过程中产生幅度为43~80dB信号的主要原因。在3Cr13不锈钢气阀试样断口表面,其主要成分为Cr元素,其重量百分比含量为13.8%。     

小波包-AR谱在钛合金材料声发射监测技术中的应用

鉴于钛合金材料的声各向异性和高声波衰减系数使疲劳试验过程中的声发射监测十分困难。提出了小波包与AR谱相结合对钛合金材料声发射信号进行分析的方法。即对输出信号进行小波包分解,然后分频段对信号进行重构得到包含不同频率成分的时域信号,再进行AR谱分析,从而提取出频谱特征。分析表明,该方法对利用声发射信号分析钛合金材料部件的损伤和裂纹扩展是有效的。可为钛合金部件损伤和裂纹扩展的识别提供可靠的依据。     

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。     

采用声发射技术测试电镀氧化铝涂层力学性能

采用声发射(AE)技术实现动态监测4043铝合金/氧化铝涂层系统的拉伸实验过程。通过SDAEA信号分析系统对拉伸过程中AE信号幅度、能量、振铃计数、撞击速率以及波形和其傅里叶变换(FFT)进行了分析。揭示出4043铝合金/氧化铝涂层系统拉伸过程中涂层裂纹萌生和扩展过程,并且通过分析AE信号随时间的变化规律得出涂层材料的面内拉伸强度和涂层结合强度。     

AZ31镁合金单向及交变载荷作用下声发射波形特征对比分析

采用声发射技术对AZ31镁合金在单向及交变载荷作用下的试验过程进行全程监测,对比分析其声发射波形特征,探讨塑性变形的产生及变化对镁合金声发射波形特征的影响。结果表明,不同载荷状态会产生不同的塑性变形,对镁合金声发射波形特征具有重要影响。与单向载荷作用相比,AZ31镁合金在交变载荷作用下,声发射波形具有明显的周期性和台阶现象等特点,其分别与裂纹闭合效应及材料塑性变形损伤有关。此外,AZ31镁合金在交变载荷作用下连续型声发射波形的平均波幅比单向载荷作用下的提高了约80 mV,除了塑性损伤累积的原因外,还有交变载荷作用下外部试验环境中较大背景噪声的作用。     

基于数字图像和声发射技术的4130X钢拉伸断裂损伤状态监测

4130X钢是压缩天然气高压气瓶组的主要材料,为得到其受载作用下的损伤演化规律,采用数字图像相关技术(DIC)与声发射技术相结合,开展了4130X钢拉伸断裂损伤状态监测试验。采用拉伸试件表面应变标准差(SD)表征其损伤演化规律,并与损伤过程声发射信号特征参数经历分析相结合,得到了4130X钢在弹性微损伤、塑性损伤、裂纹扩展状态下的声发射信号强度分布规律。试验结果表明,采用DIC和声发射技术相结合的分析方法,能够得到4130X钢拉伸断裂过程的损伤演化规律,可为其服役状态下的损伤状态监测提供参考。     

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。     

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。     

力加载速度对拉深过程中声发射信号的影响

拉深成形是板料成形中非常重要的成形方法。在拉深过程中力加载速度对产品的质量影响非常大。利用声发射技术检测了不同力加载速度状态的拉深过程。对试验中产生的声发射信号进行分析,试验结果表明:不同力加载速度状态下,拉深中产生声发射信号具有非常大的区别,随着力加载速度的增大,拉深过程中声发射信号中能量、振铃计数、幅度参数呈上升趋势,分别由550 mV.μs增加到2700 mV.μs、600次增加到1700次、60 dB增加到78 dB。