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。     

胶合板拉伸过程中的声发射特征

针对传统的力学试验方法对胶合板破坏过程的表征不足,提出了用声发射检测技术全程监测胶合板拉伸破坏过程。试验表明,材料的损伤破坏具有阶段性,不同阶段的声发射信号特征有明显的区别。研究发现声发射特征参数能够表征材料受载过程中的损伤演化规律和损伤类型,能直观地反映材料的损伤特征。因此,声发射检测技术可作为材料测试、质量评定的有效手段,也是传统力学方法的有益补充。     

飞机复合材料拉伸过程损伤的声发射特性分析

利用声发射技术开展对拉伸载荷下飞机复合材料T型结构件的损伤发生过程研究,对复合材料试件拉伸载荷下损伤产生过程的机理进行了初步探讨。采用参数分析方法对拉伸试验采集到的声发射信号进行分析,得到该T型结构件拉伸过程中基体开裂、分层、纤维断裂至完全丧失承载能力时的声发射信号特征及其对应的载荷。结果表明,声发射技术能够准确预测复合材料T型结构件拉伸载荷下的损伤发生过程,可为该类结构件的检测提供参考。     

C/SiC复合材料拉伸过程的声发射研究

利用声发射（AE）技术对C／SiC复合材料试样拉伸试验过程进行动态监测。通过声发射多参数分析法对拉伸过程中的声发射累计能量和平均持续时间随载荷或时间的变化进行了综合分析；同时对拉伸过程中典型AE信号的频率特征进行了分析，揭示了C／SiC复合材料拉伸损伤的演化过程及规律，给出了材料拉伸损伤发展的不同阶段以及各阶段损伤类型。通过声发射累计能量随载荷变化的斜率突变定义了材料临界损伤强度。     

300M钢疲劳热耗散的试验研究

研究了300M钢疲劳损伤过程中的热耗散和温度演化规律,测试了300M钢在热处理和未经热处理状态下力学性能和疲劳性能。试验结果显示:经过热处理的300M钢其拉伸性能和疲劳性能都有显著提高,且在拉伸以及疲劳损伤过程中,温度升高更为明显。两种处理方式的试件显现出不同的热耗散规律。根据疲劳损伤过程中温度演化规律估算了疲劳极限σ-1,与试验值吻合很好,为快速确定300M钢的疲劳极限提供了一个方法。     

高强螺栓应力锈蚀的声发射特征

高强螺栓是钢结构的重要连接构件,其在高应力服役过程中易因锈蚀而出现断裂。为了研究其在应力锈蚀下的损伤演化规律,利用声发射技术对其损伤过程进行了实时监测。结合改进的K均值算法和动态门槛,对声发射损伤信号进行聚类,并进一步对聚类的声发射信号进行锈蚀损伤阶段划分。试验结果表明,高强螺栓的损伤信号可以分为3类,进一步划分其中第三类信号的损伤阶段,最终得到应力锈蚀的4个阶段,验证了提出的声发射方法的有效性,并可使用该声发射方法实时监测高强螺栓的健康状况。     

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。     

遗传算法优化的碳纤维复合材料声发射数据聚类分析

碳纤维复合材料在拉伸损伤试验中,会产生大量的声发射信号。对声发射信号的数据进行了分析,找出了碳纤维复合材料的损伤演变规律。对数据进行聚类分析,将数据分成由类似对象组成的多个簇,找出簇与损伤之间的对应关系。通过对聚类后数据进行建模,得到碳纤维复合材料拉伸损伤识别模型。由于声发射信号的特征是一个多维向量,特征之间存在一定的关联,为了提高建模速度,需要对数据进行降维,以选择主要影响因素的特征。为此,采用遗传算法对数据进行降维,去掉冗余的特征,而保留主要的特征。最后将处理前后数据分别代入到BP神经网络,对其进行损伤识别。试验结果表明:采用遗传算法优化对数据进行降维,其建模时间更短,识别效率更优。     

2D-C/SiC陶瓷基复合材料拉伸试验的声发射特性

对2D-C/SiC陶瓷基复合材料试样在室温条件下单调拉伸试验和循环拉伸试验的损伤声发射信号进行研究,利用无监督层次聚类分析方法对单调和循环拉伸试验的声发射信号进行损伤模式识别,得出了两种拉伸试验下试样都有相同的损伤分类。对每次单调加/卸载试验分别进行应力和声发射信号分析,得到了在循环加载区间和卸载区间试样的损伤情况。对比分析两种拉伸试验的声发射信号,得到两次试验中首次加载相同应力时,两个试样有同一种类的声发射损伤信号,从而说明循环加载对试样的主要损伤影响较小。     

T700型碳纤维复合材料拉伸损伤的声学评价方法

利用非线性超声和声发射检测技术对T700型碳纤维复合材料加卸载试验过程中的损伤变化过程进行了研究。重点分析了试件不同载荷阶段的超声非线性系数的演化规律,并结合声发射特征参量分析了Felicity比,将Felicity比和非线性系数变化曲线与不同加载阶段的对应关系相互验证。试验结果表明,超声非线性系数对T700型碳纤维复合材料损伤有较高的敏感性,通过其时域经历能反映出损伤的动态变化规律,且与声发射Felicity比有较好的一致性,因此可以将超声非线性系数作为评价静拉伸试验过程中损伤严重性的新方法。     

风力机叶片主梁材料缺陷演化研究

本文以含分层缺陷的风力机叶片主梁复合材料为研究对象,采用单轴拉伸测试实验和声发射技术对分层缺陷演化进行研究。通过对分层缺陷复合材料在单轴拉伸过程中产生的声发射信号进行小波包分解,并对分解后的各层频谱和能量分布进行分析。研究结果表明:采用小波包时频、小波包能量谱联合分析,能够有效识别加载过程中的缺陷演化状态对应的声发射信号特征。得出了不同损伤模式即纤维断裂、基体开裂和层间断裂的频率分布范围。为分析主梁材料破损全过程的力学及声发射特性提供了一条新思路。     

4种C/E复合材料NOL环试样拉伸试验过程的声发射特性

通过对4种C/E(碳纤维环氧树脂)复合材料NOL(美国海军军械实验室)环试样拉伸断裂过程的声发射特性研究发现,材料强度、模量以及缠绕工艺均会对材料损伤过程的声发射计数、信号幅度、持续时间等特征值产生显著影响。在材料的声发射特性试验中,准确得到材料损伤的特点和变化趋势是优化复合材料制造工艺、指导结构强度设计与检测的重要途径。     

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。     

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。     

T700／环氧复合材料拉伸损伤机理声发射实验研究

以声发射技术为手段,对T700／环氧复合材料试样进行了拉伸损伤实验,依据其损伤过程和声发射特性,发现在加载初期主要发生的是基体、界面的损伤;加载的后期微损伤发生的数量不多,但是损伤性质严重,其主要是碳纤维损伤;同时拉伸过程声发射信号存在峰值和”平静期”,且重复性很强。     

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。     

A3钢平板试样拉伸试验的声发射监测

用声发射监测A3钢板状试样的拉伸过程。分析材料形变过程的声发射特征，用声发射信号分析推断材料屈服时吕德斯带的产生与扩展传播。钢中夹杂物对材料声发射现象有较大的影响。     

高压氢气瓶用无缝管的热处理工艺研究

介绍了开发4130X钢满足最新版气瓶管强制性执行标准GB 28884—2012的过程,以及质量效应对气瓶管的影响。研究结果表明:4130X钢受质量效应影响很大,试样热处理工艺只能对现场热处理工艺提供指导。同时,开发的4130X钢能满足最新版标准以及DOT-SP8009的相关规定。     

玻璃钢材料损伤的声发射特性

对纤维铺设方向为0°,90°,±45°的玻璃钢试件进行拉伸和弯曲过程中的声发射在线监测试验。结果表明:纤维铺层角度是决定玻璃钢力学特性和损伤规律的主要因素,拉伸、弯曲力与幅度灰色关联度均可达0.861以上,可依据信号的幅值等参数判断试件的不同损伤阶段;试件损伤产生的4种典型声发射信号在波形及频谱上存在明显差别。     

不同拉伸速度下的碳布/环氧树脂复合材料声发射评价

采用电子万能实验机控制,分别以1、2、5 mm/min的加载速度对碳布/环氧树脂复合材料进行拉伸,在拉伸过程中用声发射检测设备采集拉伸过程中产生的声发射信号,建立采集的声发射信号特征与时间、载荷的相关图,通过对相关图的分析,判断碳布/环氧树脂材料在拉伸过程中的损伤情况,并结合相关图分析不同拉伸速度对碳布/环氧树脂复合材料的影响,判定碳布/环氧树脂复合材料的临界失效载荷。结果表明:声发射检测可用于评价复合材料加载过程中的损伤情况,可将最大承载载荷的70%～80%作为碳布/环氧复合材料的失效参考载荷。