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。     

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。     

20~#钢不同晶粒度试件拉伸损伤试验的声发射特性研究

采用声发射技术,对四种不同晶粒度20~#钢试件的单轴拉伸过程进行监测,探究不同晶粒度对于金属材料损伤过程中声发射特性的影响。试验结果表明:声发射信号的幅值、能量和撞击计数等特征参数能够很好地描述材料不同晶粒度大小对材料拉伸过程中声发射特性的影响。细晶粒试件声发射信号数较少,强度较低,随着试件晶粒度的增大,声发射信号的强度和活性呈现明显增加的趋势。说明粗晶粒试件力学性能劣化严重,拉伸过程极易损伤,因此,试验结果也反映了金属材料微观损伤过程中声发射与材料内部的损伤演化密切相关。     

铝合金材料腐蚀损伤的声发射评价

为了研究如何利用声发射(AE)技术监测飞机主结构件的腐蚀损伤从而为确定飞机日历寿命提供科学依据。首先介绍了航空铝合金材料在加速腐蚀过程中的AE信号特征,说明如何利用AE技术来监测腐蚀损伤,进而讨论如何对材料的安全性能和剩余寿命进行评估。试验表明, AE能比超声和涡流等常规无损检测方法更早地发现铝合金材料的腐蚀损伤。通过研究加速腐蚀过程中腐蚀损伤程度及腐蚀AE信号随加速腐蚀时间的变化规律,获得了腐蚀损伤与AE参数之间的变化关系。说明AE技术可用于探测早期腐蚀、研究腐蚀发展规律及监测和评估腐蚀损伤方面。     

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。     

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。     

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。该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。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。结果表明,在正常骨料含量变化范围内,骨料含量对定位精度影响不大,而声速取值偏差对定位精度的影响远大于骨料含量对其的影响。     

三点弯曲试验 条件下花岗岩声发射横纵波特征及损伤演化*

开展花岗岩三点弯曲试验,利用横纵波两种传感器接收花岗岩破坏过程的声发射信号,对比分析声发射横纵波信号的时频特征,在此基础上,基于声发射横纵波建立损伤变量,探讨花岗岩三点弯曲条件下损伤演化规律。研究结果表明：花岗岩破坏过程声发射横纵波事件率变化趋势较为相似,临近峰值载荷时均加速上升,破坏时达到峰值,但纵波事件率加速点早于横波事件率;声发射横纵波能率变化趋势一致,呈现峰前低水平稳定变化、峰后陡升到峰值的特征。声发射横纵波主频在临近峰值载荷逐渐形成主频条带,但其频率存在差异,纵波主频分布在0~10 kHz、30~50 kHz和100~110 kHz,而横波主频集中分布在0~10 kHz。相比纵波损伤变量,横波损伤变量能够刻画峰后损伤急速发展的过程,能较好地表征花岗岩三点弯曲作用下损伤变化规律。     

正交异性钢桥面板声发射波三维谱元法模拟及损伤定位*

针对大跨度桥梁正交异性钢桥面板的疲劳损伤评估与结构健康监测需求,开展基于声发射波场谱元法模拟的大型复杂板类结构损伤定位研究。采用Legendre高阶插值三维时域谱元法模拟声发射波在正交异性钢桥面板中的传播过程,验证了其内部显著的反射、衍射和频散现象,并代替人工预断铅实测试验获得大量声发射数据。然后,利用赤池信息准则判定声发射波到达各传感器的时间,通过高斯过程回归建立到达时差与声发射源位置的关系模型,用于未知损伤的定位监测。数值模型实验结果表明,赤池信息准则和高斯过程回归改进的时差图法在正交异性钢桥面板中的平均定位误差为37.3 mm(25 dB信噪比工况),平板的定位精度高于U肋。谱元法模拟有望代替繁琐的预断铅实测试验,提升声发射时差图系列损伤定位方法的实用性。     

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。     

Acoustic emission during the development of a Lüders band in a low-carbon steel

The acoustic emission (AE) during the plastic deformation of a low-carbon steel is experimentally studied. The data obtained on the time localization of AE signals in a sample allow the motion of a Lüders band to be traced. The main informative AE parameters at various stages of plastic flow are analyzed. The results are compared with speckle video filming data and are supported by them. The possibilities of determining plastic deformation stages and Lüders band characteristics using acoustic emission are discussed.     

Investigation of fatigue failure prediction of Fe-Cr alloy coatings under rolling contact based on acoustic emission technique

The rolling contact fatigue (RCF) failure prediction of the coating Fe-Cr alloy coatings was investigated. The acoustic emission (AE) technique was used to monitor RCF tests of the coatings. The failure mechanism was investigated. Results showed AE signals sensitively detected the initiations and propagations of the fatigue cracks within the coatings before the obvious surface material losses. AE signals also reflected the cumulate damage procedure. So the coming RCF failures can be predicted by AE signal responses. Moreover, the micro-defects within the coatings were considered to be the fatigue crack origins.     

Localization of acoustic emission sources in tensile and ct specimens using a broadband acquisition technique

The acoustic emission sources in a conventional cylindrical tensile test sample of short transversely-cut carbon manganese steel are localized. There is not always a good correlation between the localization of the first signals and the zone which eventually fractures. During the Lüder's plateau, the ae signals are emitted in the deformation band and, in the hardening range, there is no significant ae in the gauge length of the sample.

In ct samples precracked by fatigue, the signals are due to the growth of the plastic zone around the crack tip, and the plastic zone size, measured by source localization, agrees with those provided by models derived from fracture mechanics.     

声发射衰减特性管道泄漏定位方法

声发射技术具有灵敏度高、实时性强、覆盖范围大等优点.泄漏产生的声发射波沿管壁传播会发生衰减,通过研究衰减系数与金属晶粒散射和热流损失的关系,建立准确的声发射能量衰减模型.在此基础上,针对声发射频带宽的特点对传统衰减定位模型进行改进,提出宽频带声发射源定位模型,该方法先通过实验确定泄漏信号频带,再将滤波后的信号经过小波包...     

超高速撞击声发射信号在载人航天器加筋结构的传播特性实验研究

为研究超高速撞击声发射信号经过载人航天器加筋结构后的传播规律,分别在平板结构和加筋结构上模拟高速撞击实验,利用传感器阵列采集高速撞击产生的声发射信号。结合小波和傅里叶分析方法从板波模态、频域以及时域三方面分析加筋结构对声发射信号传播特性的影响,并研究成坑和穿孔损伤模式下声发射信号的传播规律。结果表明:加筋板中的信号高频部分比平板中高频部分能量少,筋体对信号高频部分有滤波效果。加筋结构受高速撞击产生穿孔损伤时,S0模态声波的能量增多。研究成果可为载人航天器结构的高速撞击感知与定位技术提供有利参考。      

Analysis of acoustic emission signals originating from bainite and martensite formation

In this paper the characteristics of acoustic signals generated during bainite and martensite formation are studied. The results are discussed in a semi-quantitative manner, since a thorough quantitative analysis of the signals is not feasible because of the limited frequency bandwidth of the system and the effect of internal sample reflections on the signal. The frequency spectra of acoustic emission signals are interpreted using a dislocation source model adopted from acoustic emission studies of plastic deformation. It is assumed that the predominant source of acoustic emission (AE) during displacive transformations is the movement of dislocations, i.e. the slip taking place during growth in order to relieve internal stresses. The results show that the mean frequency of AE signals generated during bainite formation is significantly larger than that of martensitic AE signals. This difference in the spectral density of the AE signals can be attributed to the difference in interface motion of the two transformations, and the consequent different behaviour of the dislocations involved.