石墨材料声发射行为与结构性能的相关性

通过对多种石墨材料声发射行为参数与材料结构性能参量之间的数理统计分析,首次建立了石墨材料声发射振幅分布参数、声发射总数和石墨材料中骨料颗粒尺寸、抗折强度以及非线性行为参数间的定量关系。分析结果表明,石墨材料的声发射行为与其结构性能之间存在显著的相关性,并且骨料颗粒尺寸越大、抗折强度越小、石墨的非线性程度越高,则加载过程中石墨材料产生的声发射越多,小振幅声发射所占的比重越大。无疑,这种相关性对在生产实践中应用声发射技术具有一定的指导意义。     

电极石墨加载过程中的声发射

本文报道一种电极石墨在加载过程中的声发射行为,并根据其结构特征对其断裂过程中的声发射作了解释。石墨的声发射行为与石墨的结构、性能有密切关系。本文还通过与其它石墨的比较,讨论了影响石墨声发射行为的一些因素。     

碳纤维编织复合材料损伤变形与破坏实验研究

通过对碳纤维编织复合材料的拉伸实验,利用声发射技术(Acoustic Emission,简称"AE")和数字图像相关(Digital Image Correlation,简称"DIC")方法研究碳纤维复合材料的损伤演化规律。通过采集试件在拉伸过程中的声发射信号、损伤变形与应变场信息,分析碳纤维编织复合材料的力学加载、变形场和声发射特征参数的关系。结果表明复合材料的位移场、应变场信息以及AE信号特征参数能良好地描述复合材料在拉伸状态下的损伤累积和破坏过程。在加载前期,以40~60 dB低幅度信号为主;随着载荷增加,撞击累计数急剧升高,高幅度、高持续时间信号增多。通过DIC测得的位移场和应变场信息,发现对于相同的载荷增量,加载方向的位移和最大拉应变呈先增加后减小的趋势。     

单向0°FRP混杂拉伸试件的声发射研究

用不同的碳纤维含量(0.3、0.5、0.7)不同的混杂方式(层内、层间混杂方式)的6组0~0碳/玻璃混杂纤维试件(共18个)进行拉伸试验,并监听整个试件破坏过程中的声发射活动、试验表明:(1) 声发射是监测试件从开始受载到最后破坏整个过程的好方法,可为FRP设计提供用有用的参数:(2) 混杂纤维试件产生的声发射总数及各种不同载荷永平的幅度分布与该试件碳纤维含量关系密切,碳纤维含量越低(玻璃纤维含量高)声发射总数越大,声发射事件的幅度越高;碳纤维含量相同时,混杂方式不同的试件在第一次载荷降低时,层内试件超过40db的AE事件幅度高、数量多,层问试件的AE事件幅度数量少,这种现象随碳纤维含量增大逐渐变得不明显。     

碳纤维复合材料层合板面内压缩损伤及声发射特征分析

针对碳纤维复合材料层合板面内压缩损伤问题,基于声发射技术分析不同损伤阶段的声发射信号特征。根据加载过程中时间–载荷曲线以及试样破坏断面微观形貌,将损伤过程分为三个阶段:初始损伤阶段主要产生少量基体开裂与纤维–基体界面脱粘,裂纹迅速扩展阶段开始产生纤维剪断以及失稳变形,平稳损伤阶段主要产生失稳变形以及分层裂纹扩展。结合声发射信号的振幅、振铃计数研究损伤过程,并基于小波变换进行损伤信号的时频分析,发现不同损伤类型可通过声发射振幅及频率特征有效识别。     

石墨材料孔隙率对力学性能的影响

工程石墨材料的性能与其中的孔隙有着密切的关系,本文系统地研究了孔隙率对由同样的原材料经相同的制造工艺制成的具有不同孔隙率的石墨材料性能的影响。结果表明,石墨材料的力学性能均随孔隙率的增加而降低。石墨性能与孔隙率之间的这种相关性是显著的,可以很好地用一个经验的线性函数或指数函数进行定量的描述。石墨材料的断裂行为也随其孔隙率的增加而更加偏离理想的线性行为.     

基于声发射检测技术的FRP复合材料损伤试验研究

用声发射技术研究了FRP复合材料的拉伸损伤与断裂行为,宽带传感器记录了不同纤维铺向的复合材料在拉伸破坏过程中的声发射信号.运用三维参数法,分析了FRP复合材料拉伸损伤的声发射特性,并对复合材料声发射信号的幅度进行统计分析,宏观上揭示了不同角度FRP复合材料拉伸损伤的发展、演化过程和规律.     

酸性NaCl溶液中304控氮不锈钢腐蚀过程的声发射特征

采用声发射技术和电化学噪声技术研究了304控氮不锈钢C型环试样在0.5mol·L-1NaCl与1.5mol.L-1H2SO4的混合溶液中,恒载荷情况下的腐蚀过程。分析了腐蚀过程中所产生的声发射信号的振铃数随时间分布情况,以及不同阶段的声发射信号的频谱特征。同时对比分析了声发射检测结果与电化学噪声检测结果。结果表明,声发射检测技术对于304控氮不锈钢在酸性NaCl溶液中所产生的腐蚀声发射信号很敏感,在不同腐蚀阶段中,声发射信号特征差异明显,对于判断不同腐蚀阶段具有指导意义;声发射与电化学噪声测试结果基本一致,将声发射检测与电化学噪声检测结合使用,有助于使现场检测结果更加可靠。     

复合材料单搭接胶接头破坏声发射监测

采用声发射技术对单向拉伸载荷作用下复合材料单搭接胶接头的剪切破坏试验进行实时监测的方法,研究搭接长度对单搭接胶接头损伤破坏的影响规律及其相应的声发射响应特征。结果表明,随搭接长度的增加,引起单搭接胶接头的受力不均匀性增加,损伤易发生在胶层边缘应力集中区域,胶接头承载能力不断上升的同时,平均剪切应力逐渐降低;胶层边缘应力集中更明显,从而出现较多的声发射信号,且幅度在60~80 dB的声发射信号明显增多,声发射撞击累积数有上升趋势。声发射相对能量、幅度分布等声发射信号与胶层的损伤破坏过程相对应。     

不同石墨材料力学性能与孔隙率的相关性研究

本文报道了对不同的石墨材料力学性能与孔隙率之间的相关性研究。采用经验的线性及指数关系对实验数据的拟合结果表明,虽然这些石墨的原材料,制造工艺都可以不同,但它们的力学性能与孔隙率之间存在显苦的相关性,说明孔隙率仍是决定它们性能的重要参量之一。同时,本文还报道了对这样一些石墨,它们的断裂行为也随孔隙率的增加而更加偏离理想的线性行为。     

20~#钢拉伸过程的声发射信号频率特性分析

采用声发射(AE)测试技术对20#钢试件拉伸过程的声发射特性和声发射信号频率特性进行研究。得到不同拉伸阶段声发射信号幅值和累积撞击计数的变化规律,可以用来描述不同的拉伸阶段。声发射信号峰值频率具有较好的统计分布规律,可反映不同拉伸阶段的声发射信号频带分布特性。双谱分析方法更适合于声发射信号频率特征的识别,得到不同拉伸阶段声发射信号的双谱分布特征。     

碳纤维三维编织复合材料横向变形损伤声发射监测

利用声发射(Acoustic Emission,简称"AE")技术和数字图像相关(Digital Image Correlation,简称"DIC")方法,结合破坏断口形貌,研究三维五向编织复合材料横向拉伸状态下的变形与损伤规律,分析横向拉伸力学响应、表层变形场及声发射信号特征。结果表明:三维五向编织复合材料的横向拉伸极限载荷较小,力学曲线分线性和非线性两个阶段,破坏曲线为非线性,与横向拉伸破坏机理有关。撞击累计数的递增趋势能较好地反映材料的损伤演化过程。三维编织复合材料横向拉伸破坏断口沿纤维编织方向呈非平齐状,失效模式主要为基体开裂和纤维脱粘以及少量的纤维断裂。表面全场信息很好地反映了材料横向拉伸损伤演化特征,为三维编织复合材料结构健康监测提供了依据。     

用声发射预测静疲劳下陶瓷材料的断裂

运用声发射检测技术，检测出受静载荷作用的陶瓷材料内部形成微裂纹和亚临界裂纹扩展的声发射信号，研究了裂纹形成、扩展时所激发的声发射计数率ｄＮ／ｄｔ与静载荷作用时间ｔ的关系。实验发现试样在断裂前２２～３０ｓ所检测到的亚临界裂纹扩展的声发射信号具有明显不同的变化规律，试样所受的静载荷越小，初次检测到亚临界裂纹扩展的声发射信号离发生断裂的时间越长。     

ABS,PS,PP／PE共混物的声发射研究

报道了ＡＢＳ,ＰＳ,ＰＰ／ＰＥ共混物的声发射研究。探讨了热处理和温度骤变对ＡＢＳ和ＰＳ声发射的影响,考察了ＰＰ／ＰＥ不同共混比的声发射和断裂行为,并且用电镜分析了共混物的取向结构和断面形态。结果表明,声发射与材料内应力的大小关系密切,提出了可以用声发射技术来评价塑料的成型条件的观点,揭示了ＰＰ／ＰＥ共混材料单轴拉伸断裂主要是由分子链高度取向所形成的纤维断裂和滑移造成的。     

不同载荷条件下浸银石墨材料水润滑摩擦磨损性能研究

采用环-块式摩擦磨损实验机,研究了水润滑条件下不同载荷和滑动时间对浸银石墨材料摩擦磨损性能的影响,利用表面轮廓仪和扫描电子显微镜对浸银石墨材料在磨合阶段和稳定磨损阶段的磨损行为进行分析和探讨。结果表明:滑动时间1 h内为磨合阶段,随载荷增加浸银石墨在水润滑条件下的摩擦系数降低,比磨损率增大。滑动时间5 h达到了稳定磨损阶段,高载荷导致浸银石墨在水润滑条件下的摩擦系数和比磨损率降低。在浸银石墨的稳定磨损阶段,500 N载荷下的摩擦系数最低,为0.038,700 N载荷下的比磨损率最低,为2.26×10^(-7)mm^(3)/Nm。高载荷条件下,浸银石墨在磨合阶段和稳定磨损阶段展现出相似的磨损机制,浸银石墨表面石墨区域发生较大磨损,增强的银颗粒支撑了水润滑界面间的载荷作用,边界润滑状态的局部流体润滑作用和小尺寸磨屑的自润滑作用,降低了浸银石墨材料的摩擦系数和比磨损率。     

氧化锆基梯度功能材料的设计、制备与性能优化

以石墨为单相润滑剂,设计、制备了梯度层热膨胀系数呈连续变化的氧化锆基功能梯度材料,研究了结构参数与梯度材料力学性能的关系。结果表明:通过调节石墨在复合材料中的空间分布特征,可实现对材料内残余应力大小的调节,进而实现材料力学性能的优化。增大梯度层数和承载层厚度均有利于梯度材料力学性能的提高。梯度指数p为2.5时,材料具有最佳的抗弯强度,抗弯强度可达750 MPa。材料的梯度结构设计实现了陶瓷复合材料的结构/润滑功能一体化。     

LY12铝合金试件拉伸声发射信号特征分析与状态识别

以高强度硬铝LY12为研究对象,利用声发射试验系统研究拉伸铝合金试件在弹性、屈服、塑性变形和断裂阶段的声发射信号特征,揭示了试件状态与声发射信号特征间的关系。同时对保压和重复加载典型工况进行独立试验,分析不同工况下声发射信号的规律。试验结果表明:LY12铝合金试件状态与声发射信号特征之间存在着良好的对应关系。     

金属/复合材料柱壳胶接头扭转声发射行为

采用声发射技术对扭转加载作用下金属/玻璃纤维复合材料柱壳试件的破坏损伤全过程进行实时监测,通过实验方法与数值分析共同研究螺栓以及壳体尺寸对柱壳试件胶接接头损伤破坏的扭转特性及其声发射响应特征的影响。结果表明,柱壳试件的扭转加载曲线基本表现为线性,主要的失效模式为内聚破坏且伴随着纤维断裂和基体开裂。增大螺栓直径,能有效增强金属/玻璃纤维复合材料柱壳的抗扭性能。柱壳试件的损伤破坏与其声发射信号的相关参数相对应,较大螺栓直径的柱壳试件损伤破坏对应着较高的声发射幅度、相对能量、持续时间和较多的撞击累计数。因此,可将声发射信号的动态变化特征作为风电叶片叶根结构安全评估的重要依据。     

基于声发射理论的气体介质阀门内漏检测研究

针对气体介质阀门内漏问题,建立了一套气体介质阀门内漏检测系统,根据声发射技术的原理,基于不同压力条件下,检测声发射的各种参数随泄漏率的变化,并运用Parseval原理对泄漏率与参数进行数值模拟,并对声发射信号进行信号波形和功率谱分析,可初步判断气体介质阀门内部是否存在内漏现象。     

基于AE的碳纤维复合材料圆管轴向压缩性能研究

采用声发射技术对碳纤维复合材料圆管轴向压缩加载过程进行监测和记录,对压缩过程中的累积事件计数、能量、峰值频率和幅值等声发射特征参数进行了分析,结合压缩载荷曲线,研究了碳纤维复合材料圆管在轴向压缩载荷下的损伤过程和破坏模式。结果表明,声发射的典型特征参数可以与时间-载荷曲线的变化规律较好地对应,声发射信号的变化能反映不同破坏阶段的损伤形式以及不同种类试样的破坏特征,对于研究碳纤维复合材料圆管的轴向压缩性能具有参考价值。