循环受压砼全过程声发射实验及其本构关系

本文根据在ＭＴＳ电液伺服试验系统上完成的不同应变控制加载工况的循环受压砼应力—应变全过程试验及相应声发射检测结果分析了受压砼全过程的声发射特性,然后利用损伤力学的等效应变假定建立了考虑不可逆效应的循环受压砼本构关系,该模型兼容理想弹性损伤本构模型和一般弹塑性本构模型。经比较,本文所建模型与实验结果吻合较好。     

砼受压全过程声发射特性及其损伤本构模型

本文根据在ＭＴｓ８１５．０２型电液伺服岩石与砼力学试验系统上完成的砼受压应力。应变全过程试验及相应声发射检测结果,分析了砼全过程的声发射特性,利用内变量理论建立了砼受压损伤本构模型。模型中的损伤因子可由相应声发射特性的损伤能相对比确定。经比较,所建模型与实验结果吻合较好。     

砼受压全过程发射b值与分形维数的研究

声发射ｂ值反映了材料内部微裂缝发展,本文在ＭＴＳ试验系统进行了砼受压全过程实验同时,检测了砼声发射的幅值和事件数变化,并根据实验结果对ｂ值进行了研究。研究表明：在应力－应变全曲线峰值处ｂ值最小。此外,还根据分形理论对砼受压全过程分形维数进行了研究。     

砼受压全过程声发射b值与分形维数的研究

声发射ｂ值反映了材料内部微裂缝发展。本文在ＭＴＳ试验系统进行砼受压全过程实验同时,检测了硅声发射的幅值和事件数变化,并根据实验结果对ｂ值进行了研究。研究表明：在应力－应变全曲线峰值处ｂ值最小。此外,还根据分形理论对砼受压全过程分形维数进行了研究。     

砼受压损伤的分形描述

本文采用分形几何描述方法,量化地分析了受压砼内部微裂缝的分形维数变化情况,并给出了损伤变量ω与分数维Ｄ间的关系。     

Q235钢细观损伤声发射源动态观测实验研究

金属材料细观损伤过程伴随有瞬态应力波的释放,利用声发射检测技术可采集到应力波的信息,但由于缺少直观可视的手段,利用声发射信息定量评价金属材料的细观损伤存在困难。本文将SEMtester1000原位拉伸试验机、MZ1000正置显微镜和PCI-2型声发射检测系统相结合,搭建了声发射源动态观测实验系统。以Q235钢可视化原位拉伸实验为例,获取了晶体的滑移和夹杂物的断裂两种典型声发射源图像及对应的声发射信号。通过对不同声发射源信号的分析可知,滑移是一个持续的过程,复杂的滑移活动会产生多类型的声发射信号。夹杂物断裂是瞬态过程,产生典型的突发型声发射信号,能量较滑移信号更高。依据声发射源动态观察结果及图像分析,建立了基于声发射机制的Q235钢细观损伤模型。     

木材损伤的声发射模式研究

木材声发射信号与其内外部损伤情况存在一定的定量关系. 依据损伤理论和含有裂纹以及缺陷的木材不同阶段的声发射特征,分别探讨并建立了受交变载荷和单向静载荷情况下以声发射特征参数表示的木材损伤演变模型. 分析结果与木材的实际情况相一致,表明以声发射特征参量建立的木材损伤演变模型对木材的损伤预测具有提前性与敏感性,而且木材的不均匀性是其提前破坏的主要原因之一.     

基于声发射特征的充填体损伤演化研究

为探究声发射信号与充填体细观破坏之间的关系,研究声发射特征振铃计数、能率和应力随时间的变化规律,进一步揭示充填体损伤演化过程,进行了全尾砂胶结充填体声发射特性力学实验。基于损伤力学理论并引入有效损伤率,得到基于声发射累积事件率的损伤变量,然后构建了充填体损伤本构方程。研究结果表明,声发射振铃计数和能率在不同受力阶段呈现不同变化,与充填体内部孔隙及裂纹损伤演化过程有密切关系。振铃计数在弹性阶段前期达到最大,屈服阶段逐渐降低至最小;有效损伤率值与理论峰值应力呈负相关;与实验峰值应力相比,理论峰值应力出现于应变较大处;充填体为高损伤介质,当有效损伤率取值趋近于1时,理论模型曲线与实验曲线变化趋势相同,可以较好的描述充填体应力应变关系。     

基于OAET和HHT的混凝土AE源损伤识别方法

针对混凝土材料中所产生的声发射(AE)信号复杂的特点,采用正交异性声发射传感器(OAET)提取结构中特定方向的AE信号.运用Hilbert-Huang变换(HHT)对AE信号进行分析,通过循环应用经验模态分解的方法,将复杂的原始数据序列分解为有限数目的固有模态函数及一个残余项,进而采用Hilbert变换,得到以时间为自变量的信号幅度和瞬时频率函数.文章探讨了基于幅度和瞬时频率函数的损伤识别方法,形成了一种混凝土中复杂AE信号处理及损伤识别的新途径,有助于AE技术的发展与推广应用.     

负温钢纤维混凝土受压损伤过程的实验研究

利用岩石力学试验系统(RMT)对负温下钢纤维混凝土进行了单轴压缩实验,测得了-5℃、-10℃、-15℃、-20℃下钢纤维混凝土的应力-应变曲线、杨氏模量、极限应力、泊松比等。实验结果表明材料的强度、杨氏模量随温度的下降而上升,尤其是当温度由-10℃下降至-15℃时,这些物理量变化特别显著,之后它们将逐渐趋于某一稳定值。本文对钢纤维混凝土力学性能的温度效应进行了分析并对实验结果进行了细观上的讨论。最后针对负温钢纤维混凝土应力-应变曲线的特点,基于塑性力学和损伤力学理论,建立了负温钢纤维混凝土的含损伤本构方程。该方程物理概念清晰,形式简单,具有一定的应用参考价值。     

含冲击损伤复合材料层压板压缩破坏机制的声发射特性研究

复合材料层压板在压缩破坏过程中包含了丰富的声发射信息.为了研究含冲击损伤的复合材料层压板的压缩破坏机制,采用声发射观察层压板的压缩破坏过程,通过分析声发射信号的特征规律,表征了在压缩载荷下材料损伤的形式及其演化过程.结果表明:通过对声发射参数(撞击计数、能量、幅值、事件位置)和载荷曲线进行综合分析,发现损伤的发展过程经过了初始阶段、平稳扩展期和断裂阶段,冲击造成的分层区域最先出现屈曲并最早破坏;在损伤初始阶段和平稳扩展期间,损伤是一种渐进式的增长,层压板具有一定的承载能力;在断裂阶段损伤快速扩展,层压板的承载能力迅速下降,在出现纤维密集断裂的现象后整体破坏.     

混凝土疲劳刚度衰减规律试验研究

对C15混凝土进行了大量的静载及恒幅疲劳试验研究,分析了疲劳加载过程中混凝土的刚度衰减规律,并以循环卸载割线弹性模量的衰减率为损伤因子建立了疲劳寿命与循环卸载割线弹性模量的数学模型,提出了通过较少循环的微损试验结果来预测混凝土疲劳寿命的方法．     

Damage process detection of a ceramic tile system by acoustic emission

The debonding and falloff of ceramic tile systems are common failure modes for ceramic finishes of buildings and infrastructures due to the damage accumulation caused by application of mechanical load or changes in environmental conditions. To better understand the mechanism of the damage, a newly developed push-off test was conducted and a quantitative acoustic emission (AE) technique was developed to detect the damage processes during the loading history. The source locations of internal damage were determined by a new three-dimensional algorithm. Test results show that the growth of damage and the onset of failure can be monitored by AE technique. Also, the experimental results indicate that a probability density function of AE activity can be used to quantitatively describe the degree of damage of a material. It was found that the ceramic tile system with a lower strength adhesive displayed a higher AE rate than that with a higher strength adhesive at the same loading level prior to failure.     

A3钢损伤累积过程的声发射监测

研究Ａ３结构钢,损伤累积过程中的声发射特性,对其在静、动载荷下声发射参数进行了分析。声发射振铃的上升、下降与材料内部的损伤程度有关。在一定的条件下,可以根据声发射信号的强弱、上升及下降的趋势,判别材料内部的损伤程度．     

周期荷载作用下煤岩声发射特征的颗粒流模拟

为研究周期荷载应力水平对煤样声发射特征的影响,采用PFC数值软件开展了 3种不同应力水平的等幅周期荷载数值模拟试验,分析了周期荷载应力水平对煤样破坏循环次数、声发射计数及损伤演化特征的影响.研究结果表明:周期荷载作用下,煤样破坏过程中的声发射活动呈现初始、相对平静和活跃三阶段演化规律,且在煤样破坏前的周期荷载卸载阶段及低应力水平阶段几乎没有声发射活动;周期荷载上限应力水平的微小提高会加快煤样的破坏过程.提出了声发射比率的概念,当声发射比率大于1时,表明煤样即将发生破坏.声发射比率可作为预测现场工程煤体失稳的重要指标.     

基于声发射多维度时序特征的铝锂合金应力腐蚀损伤分类方法研究

航空合金的应力腐蚀开裂是飞机结构重要失效形式之一,本文针对铝锂合金应力腐蚀多类损伤耦合问题,结合Tsfresh库和机器学习算法提出了一种基于声发射多维度时序特征的应力腐蚀损伤分类方法;综合声发射损伤分类与电化学噪声数据,讨论了铝锂合金应力腐蚀损伤演化规律.结果显示,相较于传统特征参数,多维度时序特征参数与类型标签的相关性更高,12种机器学习算法在测试集上的平均准确率由90.26％提升至98.87％,表明以多维度时序特征进行损伤分类具有显著优势;铝锂合金应力腐蚀损伤演化过程可被分为电化学活化、裂纹萌生、裂纹扩展阶段;电化学活化阶段试件表面的缺陷经去钝化一再钝化循环逐步扩展为蚀坑,裂纹萌生阶段出现氢致开裂,裂纹扩展阶段存在滑移溶解,裂纹扩展导致试件最终失效.