声发射参数的灰色尖点突变模型及其在混凝土断裂分析中的应用

本文根据材料受力过程中的声发射机理，将灰色理论和突变理论相结合，建立了声发射参数的灰色尖点突变模型。利用该模型，可对材料受力过程的声发射参数进行突变分析，进而实现对材料的破坏失稳的判别、预测。文中给出的混凝土材料声发射率这一参数的突变点，对混凝土材料的断裂力学研究有重要意义。     

混凝土材料声发射信号的频率特征及其与强度参量的相关性试验研究

混凝土材料声发射信号频率特征与强度指标的关系是混凝土材料声发射检测技术的重要基础。通过实验,对声发射信号频率特征与混凝土强度指标的相关关系进行了探讨。研究结果表明,在较低的应力水平上,不同强度等级混凝土声发射信号大都是低频信号。而在较高应力水平时,随着强度等级的增加,声发射信号的优势频率则逐渐升高。     

BFRP筋混凝土粘结-滑移声发射特性研究*

为研究BFRP筋与混凝土粘结-滑移过程中的损伤特征,对BFRP筋混凝土粘结试件进行了加载速度为0.1 mm/s的拔出试验。采用声发射技术对损伤过程的特点进行了研究,并且针对破坏预警指标的有效表征进行了深入分析。结果表明,声发射能量、撞击数、振铃计数等参数能够真实反映BFRP筋混凝土粘结受载情况,并得到250 kHz～300 kHz频段的声发射事件百分比及声发射b值范围可以作为粘结应力达到峰值时的预警指标,为BFRP筋混凝土粘结-滑移破坏预警提供了依据。     

铝与钢摩擦时声发射参数与正压强之间的关系

材料不同,声发射信号的特点不同。为了提高声发射技术在监测摩擦过程中的应用水平,研究不同材料的声发射信号的特点是必要的。本文研究了铝与45钢摩擦时产生的声发射信号的特点,实验研究结果表明:在铝与45钢的摩擦过程中,相对运动速度对于正压力与声发射信号之间的关系有较大的影响;低速下,正压力与声发射信号之间无规律可言;高速下,随着正压力的增加,声发射信号各参数是增加的。     

用埋入式光纤传感器探测建筑结构中的声发射

声发射技术已经应用于金属和混凝土结构中,作为探测内部裂缝的一种无损检测方法。目前用的技术都是由压电换能器来采集声发射信号。讨论了基于用光纤技术的声发射传感器的开发和测量方法。它是用埋入式光纤传感器来监测类似桥梁、高速公路、隧道和房屋建筑等混凝土结构中的开裂信号。     

声发射技术在铁路系统检测中的研究和应用

高速铁路的快速发展,给我国经济和社会发展带来了巨大的推动作用,同时对铁路系统的安全性提出了更高的要求。针对声发射技术在铁路系统安全检测中的研究和应用,介绍了声发射技术及其在检测应用中的优点,综述了目前国内外声发射技术在铁路系统检测研究中的情况,包括钢轨伤损检测、车轮伤损检测、轮轴轴承伤损检测、铁路结构安全监测以及车体材料安全监测等,特别针对钢轨裂纹伤损引起的钢轨断裂这一铁路安全中的主要事故,着重分析了声发射技术在钢轨裂纹伤损检测研究中的情况,并介绍了在高速铁路方面的应用探索。最后在上述分析总结的基础上,指出了声发射技术在铁路系统特别是高速铁路检测研究中的前景及研究难点。     

高强混凝土单轴压缩声发射频率特征试验研究

为研究高强混凝土破裂前声发射信号的频率特征,对C60、C70、C80高强混凝土试件进行单轴压缩下的高、低频双通道声发射试验,得到破裂过程的力学参数和声发射参数,探求高强混凝土不同加载阶段声发射信号频率的分布特征。研究表明,三种高强混凝土在峰值应力前,高、低频通道声发射信号均集中在特定的频段内;临近峰值应力时,高、低频通道的声发射信号频率向低频段移动,同时优势频段内的频率趋于分散,这可作为预测高强混凝土破坏的前兆信息。     

蒸养再生骨料混凝土断裂声发射特征*

为研究蒸汽养护对再生骨料混凝土断裂过程损伤特征的影响,开展了再生骨料混凝土三点弯断裂试验,并采用声发射技术对损伤过程进行了监测分析。结果表明,蒸养降低了再生骨料混凝土断裂峰值荷载,断裂过程中声发射信号强度低于标准养护试件。声发射振铃计数、撞击数、b值等参数能够准确反映再生骨料混凝土断裂过程损伤演变规律。加载上升阶段,声发射信号活动性很低,试件内以微裂纹的形成为主,加载至荷载峰值,声发射振铃计数累计值增长呈现平缓阶段,混凝土内微裂缝的聚合会持续一段时间。峰值后荷载迅速降低阶段声发射信号最活跃,为裂缝迅速发展的过程。峰后荷载缓慢降低的过程,声发射信号活跃性降低,裂缝扩展至试件顶部区域,主要是宏观裂缝的开展,不再产生新的裂缝。     

高温高压下金刚石单晶生长过程的声发射动态特征

采用声发射技术对高温高压下人造金刚石单晶的生长过程进行了动态检测。结合合成压块的断口形貌,对金刚石单晶生长过程对应的主要声发射参数进行了分析。结果表明,声发射信号的能量计数、振铃计数、幅度和上升时间等特征参数能客观反映金刚石单晶在高温高压下的动态生长规律,为研究金刚石单晶的生长机制提供了重要的实验依据。     

以MCS—8098单片机为核心的声发射实验系统的研制

一、引言声发射是指材料或结构受外力或内力的作用发生变形或断裂，以弹性波的形式释放出应变能的现象”‘．声发射是一种常见的物理现象，大多数金属和非金属材料在一定条件下都有声发射发生，如在温度诱发的马氏体相变中就伴有声发射现象”‘．声发射检测是声学无损检测中的重要方法，它是使构件或材料的内部结构、缺陷或潜在缺陷处于运动变化的过程中进行无损检测，即动态无损检测”‘．所以，声发射检测系统在材料研究中具有重要作用．已有的声发射检测系统体积庞大，造价又高．本系统小巧轻便，造价低廉，为高校中的实验室或其他小单位…     

Study on the acoustic emission-model of concrete damage

I.lntroductiollBecausetherearethedefects.cracksandnon-homologousmicrostructurewithdifferentpropertiesincollcrete,whenaloadisputonconcretematerialthedamageandbreakagemayresultandsoonafterwardsexpanded.Itisadifficutproblem,howtodecidethedamageofconcretematerialwithcracksanddefects.TheacousticemissionisanassociatedphenomenollwiththeprocessofthenonhomologousdeformationorthebreakaeandexPansiollofmaterial.InthispaPertherelationshipbetweentheacousticemis8ionparametersandthedamageparameters,andthedam…     

纳米混凝土声发射特性分析及其力学参数与声发射参数关系的研究

本文对不同二氧化硅掺量的纳米混凝土进行单轴压缩声发射试验。试验结果表明:当二氧化硅掺入量不超过3%时,纳米混凝土的声发射活性随着二氧化硅掺入量的增加而明显增强。从时间角度出发,在以时间参数作为中间变量的基础上推导出声发射能量累计数与应变的耦合关系。利用基于weibull分布的混凝土损伤本构模型,进一步推导出声发射累计数与应力以及损伤之间的耦合关系。结果表明理论曲线和试验数据结果吻合程度较好。     

混凝土声发射信号源定位精度的细观模型计算分析*

混凝土内部在断裂时会产生相应的声发射信号,通过这一信号,混凝土内部损伤断裂区域可以被定位。然而,混凝土是一种多相非均匀材料,而声发射定位算法是基于均匀介质假设进行计算的,因此采用该算法对其定位会产生一定的误差,有必要从细观的角度研究混凝土非均匀性对定位精度的影响。本文基于随机骨料模型以及时差定位算法（基于遗传算法）,建立了一种用于估计混凝土声发射定位误差的定量估算模型。本文采用该模型定量估算分析了混凝土细观组分对其声速的影响,并在该分析结构的基础上继续分析了骨料含量以及声速取值偏差对定位精度的影响。     

Beamforming array techniques for acoustic emission monitoring of large concrete structures

This paper introduces a novel method of acoustic emission (AE) analysis which is particularly suited for field applications on large plate-like reinforced concrete structures, such as walls and bridge decks. Similar to phased-array signal processing techniques developed for other non-destructive evaluation methods, this technique adapts beamforming tools developed for passive sonar and seismological applications for use in AE source localization and signal discrimination analyses. Instead of relying on the relatively weak P-wave, this method uses the energy-rich Rayleigh wave and requires only a small array of 4–8 sensors. Tests on an in-service reinforced concrete structure demonstrate that the azimuth of an artificial AE source can be determined via this method for sources located up to 3.8 m from the sensor array, even when the P-wave is undetectable. The beamforming array geometry also allows additional signal processing tools to be implemented, such as the VESPA process (VElocity SPectral Analysis), whereby the arrivals of different wave phases are identified by their apparent velocity of propagation. Beamforming AE can reduce sampling rate and time synchronization requirements between spatially distant sensors which in turn facilitates the use of wireless sensor networks for this application.     

早龄期荷载及低温作用下的混凝土声发射特征试验研究*

井壁混凝土由于施工与环境特殊性导致其裂缝扩展情况异常,本文通过对不同早龄期荷载、低温条件下混凝土轴压破坏过程的声发射检测,分析井壁施工环境对混凝土内部裂缝产生、发展的影响。研究表明,早龄期荷载、低温单独作用时,与标养混凝土主要差异在轴压过程中的声发射初始阶段,对混凝土内部的原有收缩裂缝有所影响。当两者耦合作用时,早龄期荷载影响比低温作用显著,并且在早龄期荷载较大时会出现声发射信号"倒置"现象。     

Rate effect on mechanical properties of hydraulic concrete flexural-tensile specimens under low loading rates using acoustic emission technique

Acoustic emission (AE) waveform is generated by dislocation, microcracking and other irreversible changes in a concrete material. Based on the AE technique (AET), this paper focuses on strain rate effect on physical mechanisms of hydraulic concrete specimens during the entire fracture process of three point bending (TPB) flexural tests at quasi-static levels. More emphasis is placed on the influence of strain rate on AE hit rate and AE source location around peak stress. Under low strain rates, namely 0.77 × 10⁻⁷ s⁻¹, 1 × 10⁻⁷ s⁻¹ to 1 × 10⁻⁶ s⁻¹ respectively, the results show that the tensile strength increases as the strain rate increases while the peak AE hit rate decreases. Meanwhile, the specimen under a relatively higher strain rate shows a relatively wider intrinsic process zone in a more diffuser manner, lots of distributed microcracks relatively decrease stress intensity, thus delay both microcracking localization and macrocrack propagation. These phenomena can be attributed to Stéfan effect. In addition, further tests, namely the combination of AE monitoring and strain measuring systems was designed to understand the correlation between AE event activity and microfracture (i.e., microcracking and microcracking localization). The relative variation trend of cumulative AE events accords well with that of the load-deformation curve.     

Detection of stress corrosion cracking of high-strength steel used in prestressed concrete structures by acoustic emission technique

The stress corrosion cracking (SCC) of high-strength steel used in prestressed concrete structures was studied by acoustic emission technique (AE). A simulated concrete pore (SCP) solution at high-alkaline (pH ≈ 12) contaminated by sulphate, chloride, and thiocyanate ions was used. The evolution of the acoustic activity recorded during the tests shows the presence of several stages related respectively to cracks initiation due to the local corrosion imposed by corrosives species, cracks propagation and steel failure. Microscopic examinations pointed out that the wires exhibited a brittle fracture mode. The cracking was found to propagate in the transgranular mode. The role of corrosives species and hydrogen in the rupture mechanism of high-strength steel was also investigated. This study shows promising results for an potential use in situ of AE for real-time health monitoring of eutectoid steel cables used in prestressed concrete structures.     

钢筋混凝土动态粘结滑移声发射特性试验

为研究不同加载速率下钢筋混凝土粘结-滑移损伤破坏过程中的损伤特征,对钢筋混凝土粘结试件进行了0.01 mm/s～10 mm/s四种不同速度的拔出试验。采用实时动态的声发射监测技术对整个试验过程进行监测,对试验过程中的声发射信号进行声发射振幅-振铃计数特性及功率谱峰值频率特性分析。结果表明,随着滑移速率的增加,声发射振幅-振铃计数拟合曲线变缓,在0～50 k Hz和100～150 k Hz频率范围内的声发射事件比重分别减小和增加。损伤过程的声发射特性对钢筋混凝土粘结滑移损伤演化规律的研究具有重要的价值。