15CrMoR试件焊接冷裂纹延迟特性的声发射实验研究

采用声发射技术对不同焊接工艺的15Cr MoR小铁研试件进行焊后声发射监测实验,通过对比分析有无冷裂纹产生时的声发射信号,获得了焊接冷裂纹产生和扩展过程的声发射特性,并结合焊接冷裂纹断口样貌图和热影响区金相组织,验证了冷裂纹的产生是淬硬组织、扩散氢和拘束应力共同作用的结果。     

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。     

焊接冷裂纹起裂位置及扩展方向分析

冷裂纹的产生和扩展具有延迟特性,为了尽可能减小延迟裂纹给设备带来的危害,有必要对其发生时间、产生位置以及裂纹扩展方向进行研究。本文利用声发射源定位方法对SPV490Q钢焊接冷裂纹进行实验监测分析,确定其产生的时间、位置和扩展方向;采用有限元分析方法研究焊缝冷裂纹起裂位置和扩展方向的数值模拟规律,以对上述实验分析结果的准确性进行验证。     

基于声发射技术的压力容器水压试验异常声响诊断

某新制换热器管程水压试验升压阶段产生异常声响,为确认声响是否为容器主要受压元件裂纹开裂所致,应用声发射技术对换热器升压过程及同类材料试样拉伸过程进行了监测,并对采集的声发射信号进行分析和比较。结果表明该换热器产生的异常声响不是由主要受压元件裂纹开裂所致,并在此基础上对其进一步分析和处理。     

紧凑拉伸Q245R焊接试样的声发射特性研究

本文以紧凑拉伸Q245R焊接试样为研究对象,利用特征参数法分析了焊缝缺口根部塑性阶段、微裂纹萌生以及裂纹失稳扩展阶段的声发射信号关联特征和累积声发射特性。同时采用小波分析中的sym5小波对弹性阶段和塑性阶段的声发射信号进行5级小波分解,计算出信号的能量值主要集中在d4、d5和a5级;弹性阶段的声发射信号主要集中在低频部分,塑性阶段的声发射信号开始向高频部分集中,而且各级信号的标准偏差均低于10%。     

复合材料Ⅱ型分层损伤演化声发射监测

通过风电叶片复合材料Ⅱ型分层扩展力学性能实验,并借助声发射技术手段,研究复合材料[0/0]、[0/45]和[+45/-45]层间界面损伤演化特性。复合材料试件弯曲加载时,采用声发射实时监测整个分层损伤过程。结果表明,[0/0]复合材料分层试件裂纹扩展快、分层面积大、前沿平齐,不稳定扩展对应较多高幅值、长持续时间的声发射信号;受±45°方向纤维作用,[0/45]和[+45/-45]复合材料试件不稳定分层扩展前声发射撞击累积数较高,裂纹扩展相对缓慢,分层面积小,前沿不齐。复合材料分层损伤演化可分为预分层裂纹尖端区域微损伤累积和分层不稳定扩展两个基本的过程。     

风电叶片复合材料在三点弯曲过程中的声发射研究

为研究风电叶片复合材料损伤破坏的声发射特性以及复合材料的力学性能,对含有纤维预断试件和无纤维预断的完好试件分别进行了三点弯曲力学性能试验,并在加载过程中采用声发射检测仪实时监测整个损伤破坏过程。对采集到的声发射信号处理分析,便可获得风电叶片复合材料的弯曲力学性能和损伤破坏的声发射特性。试验结果表明:玻璃纤维复合材料在弯曲载荷作用下出现典型的破坏特征包括纤维断裂、纤维/基体脱胶和纤维分层。纤维预断试件的声发射信号波形最高幅度达到2.5 V,频带分布在20~300 k Hz范围;无纤维预断试件的声发射信号波形最高幅度为0.07 V,频带分布在10~180 k Hz之间。     

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。     

304不锈钢压力容器声发射检测试验研究

为了研究304不锈钢压力容器声发射特性,对含裂纹缺陷304不锈钢压力容器进行了声发射检测试验研究,通过参数和波形分析方法对声发射信号及缺陷定位情况进行了分析。研究结果表明304不锈钢容器裂纹扩展产生的声发射信号幅度较低,信号峰值频率主要分布在150KHz,缺陷定位不明显。研究结果对304不锈钢压力容器声发射现场检测具有一定参考意义。     

基于声发射的大理岩破坏模式研究

不同围压条件下大理岩破坏模式不同,这种破坏模式的差异可以通过压缩试验过程中的声发射特性进行研究。利用超声波波速选取离散型较小的大理岩试件开展三轴压缩试验,结合声发射试验对不同围压下大理岩的声发射特性进行研究。结合声发射特征和应力-应变曲线对三轴加载过程中大理岩破坏模式进行了分析。研究结果表明,随着围压的升高,应力-应变曲线的脆性跌落程度逐渐降低,扩容起点对应的体积应变和轴向应变均逐渐增大。声发射在大理岩体积扩容前计数较小,能量很低,在体积扩容后声发射累计能量和累计计数急剧升高,裂纹不断发展,最终导致试件破坏。随着围压的升高,最大声发射幅值、累计能量、累计计数均逐渐降低,试件的脆性减弱,破坏模式向延性转变。     

Q345R常温拉伸过程的声发射特性及位置熵研究

对Q345R在常温下的拉伸过程进行了声发射监测,把试件拉伸过程的力学过程以及内部损伤情况与声发射信号的撞击数和累积能量相关联,得到Q345R在拉伸过程中的声发射特性。通过计算声发射事件的位置熵值,对Q345R在拉伸过程中的损伤情况进行了定量描述,得出了拉伸过程中不同应力状态下位置熵值的变化规律。     

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。     

凝结硬化期扰动对混凝土受压声发射特性的影响

为了解凝结硬化期间的扰动对混凝土损伤的影响,对处于初凝至终凝阶段的混凝土进行了模拟扰动试验,全程采集了受扰混凝土受压破坏过程产生的声发射信号。通过比较不同试件的声发射特征参数,研究了不同受扰龄期的混凝土在单轴受压条件下的声发射特性,并基于水泥混凝土结构形成动力学对受扰混凝土损伤机理进行了分析。结果表明:扰动使混凝土内部产生了不同程度的损伤,其中凝结硬化中期的扰动对混凝土性能影响较大,使混凝土峰值应力降低25.1%,损伤度达到14.2%,临近初凝和终凝的扰动对混凝土影响较小;与基准混凝土相比,受扰试件在加载初期声发射能量释放率较小,声发射活跃区间出现在加载后期。对于凝结硬化中期受扰的混凝土试件,在相对应力水平小于50%时,未采集到明显的声发射信号,此试件其声发射速率参数a值最小,过程参数b值最大。     

复合材料胶接修补界面损伤演化声发射监测

利用声发射技术实时监测四点弯曲载荷作用下含纤维断裂玻璃纤维增强复合材料胶接修补后试件的损伤演化过程,结合声发射信号统计分析方法,研究贴补片尺寸对修复效果的影响。结果表明,弯曲载荷作用下,两类贴补修补试件破坏模式均以贴补界面开裂为主,随着胶接修补贴补面积的增加,试件失效载荷呈增大趋势。贴补修补片长度为90mm时,其破坏载荷约为未修补试件破坏载荷的2倍。修补试件损伤破坏过程与对应声发射特征表现出良好的相关性,声发射信号统计性描述方法能够有效用于评估胶接修补复合材料试件的微损伤演化行为。     

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。     

高延性水泥基复合材料的断裂性能分析

实验测试了不同纤维掺量下的高延性水泥基复合材料的载荷—挠度曲线,并对试件加载过程中的声发射信号进行收集,分析了试件断裂后的裂纹分布及纤维在基材中的破坏形式。结果发现:(1)当纤维体积掺量2.0%时,水泥基材的极限挠度、极限抗弯承载力分别可达20.16mm、19.47MPa;(2)高延性水泥基复合材料破坏主要来自于微裂纹的萌生、扩展以及损伤积累过程,试件从加载至完全破坏的时间为素水泥基复合材料破坏持续时间的2~5倍;(3)高延性水泥基复合材料中纤维的破坏以纤维被拔出和纤维被拉断两种模式,试件表现出明显的多缝开裂特征。     

金属点蚀过程中声发射源机制研究

对Q235和不锈钢点蚀过程中的声发射信号特征进行实验研究。选取Q235腐蚀历程中的数据样本,对声发射信号进行了k均值聚类,区分噪声信号与腐蚀过程中的声源信号,得出了Q235腐蚀过程中声发射特性。     

基于声发射的陶瓷材料损伤和增韧特性研究

陶瓷作为准脆性材料,在受载破坏过程中会产生大量的声发射信号。应用声发射及其定位技术研究了95%氧化铝(AD95)陶瓷,氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷单轴压缩加载下的裂纹扩展过程。通过Geiger定位方法对巴西劈裂实验中两种陶瓷破裂过程进行实时监测,并对结果进行分析。研究结果表明,声发射定位实验可以直观的反映陶瓷材料裂纹成核,扩展,贯通的过程。通过声发射事件数和信号幅度可以分析氧化锆对氧化铝陶瓷的增韧效果。     

低碳钢腐蚀声发射检测实验研究

应用声发射技术,对低碳钢均匀腐蚀过程进行了检测,获取了低碳钢均匀腐蚀过程中的腐蚀声发射信号,并应用特征参量和小波包变换相结合的方法,分析了低碳钢腐蚀过程的声发射信号特性,同时结合储罐现场检测数据进行分析,对比实验条件下低碳钢腐蚀声发射信号与实际条件下储罐罐底腐蚀声发射信号的参数特征,其结果为低碳钢均匀腐蚀过程的声发射特征研究和储罐在线声发射检测提供了参考。     

基于盲目反卷积算法的X90管线钢腐蚀声发射信号分析

油气管道腐蚀具有随机性,且腐蚀声发射源信号在传播过程中还会发生一定的衰减和畸变,致使管道腐蚀声发射信号的特征提取与准确识别相当困难。本文通过构建X90钢腐蚀声发射监测实验系统,采集腐蚀声发射原位信号和衰减信号进行对比分析。并通过时频分析,小波分解与重构以及盲目反卷积复原对信号进行进一步的分析。结果表明,盲目反卷积算法对于小波变换处理后的腐蚀声发射的复原十分有效,信号频率主要集中在130~170kHz,部分高频频率峰值在200kHz和250kHz,衰减的高频信号得到较好的恢复,从而使检测信号更加逼近X90钢腐蚀源信号的特征。信号复原对现场油气管道腐蚀声发射检测与评价具有重要的指导意义。