Q345R钢蠕变过程声发射特性实验研究

声发射测试技术由于实时、连续、在线监测的特点,被越来越多地应用于材料性能的研究,但由于蠕变实验温度过高,超过传感器使用温度限制,因此在金属材料蠕变损伤领域还尚属空白。本文以Q345R钢为例,设计蠕变声发射监测专用的夹具导波机构,进行Q345R钢蠕变声发射监测实验。监测结果表明,蠕变损伤过程的声发射活动表现出与蠕变曲线相类似的阶段性特征。蠕变初期撞击数较多,声发射较为活跃;随着损伤的演进,试件进入稳态蠕变阶段,声发射活动渐趋平稳,日平均撞击数趋于稳定值;蠕变后期,能量快速释放,声发射活动加剧,试件发生蠕变断裂。     

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。     

钢纤混凝土裂纹尖端应变场的实验研究

本文应用散斑干涉技术在四组含纤量分别为０，０．５％，１％，１．５％的钢纤混凝土三点弯曲裂纹试件的裂纹尖端位移场进行了测试，并换算为应变场。对钢纤混凝土开裂的基理进行了探讨；验证了最大位应变准则；并测定断裂韧度Ｊｉｃ．     

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．     

动静组合加载下岩石破坏的声发射实验

在霍普金森(SHPB)实验系统上进行了动静组合加载下岩石破坏的声发射实验,获得了动静组合加载下花岗岩声发射能量的变化规律。结果表明,动静组合加载下声发射能量规律呈现出2种明显不同的特征:I型,声发射峰值能量之后,能量迅速衰减,到加载末期,能量出现一定的回升,产生了拐点;II型,声发射峰值能量之后,能量衰减相对I型较慢,且不出现拐点。分别讨论了轴向静载和动载应变率对声发射能量的影响:声发射峰值能量随轴向静载增大而减小;当轴向静载位于岩石弹性段时,峰前声发射能量随静载缓慢增大,当轴向静载超过弹性段时,峰前声发射能量随轴向静载增大而急剧增大;声发射峰值能量和峰前能量均随动载应变率增大而减小。本研究对于重新寻求动静组合加载下岩石破坏的声发射前兆规律具有理论和实践意义。 更多还原     

45号钢的应变疲劳研究

本文对45号钢在静载荷下与在循环加载下的本构关系进行了探讨,并给出了低周与高周应变循环的疲劳寿命表达式。     

基于声发射监测的静载荷滑动轴承接触摩擦故障诊断的实验研究

在利用振动信号诊断静载荷滑动轴承接触摩擦故障的基础上，利用声发射监测方法对静载荷滑动轴承接触摩擦故障进行诊断．研究表明，与振动信号相比，声发射信号的频率响应范围更宽，所包含的信息量更大，能较好地反映轴承的摩擦规律，故障特征明显，易于识别，参数稳定性较好，因而可以更有效地诊断静载荷滑动轴承接触摩擦故障．     

船用金属材料声发射信号特性研究

利用声发射技术对6种船用金属材料拉伸试验过程中产生的声发射信号进行了详细研究。通过对材料从弹性、屈服、强化直至破坏过程中的声发射信号参数统计分析,总结了船用金属材料拉伸过程中声发射信号事件数量、幅度、频率随拉力变化的分布规律,为在船用金属材料与结构缺陷中进行声发射检测的设备参数的配置、传感器的选择和危险等级的划分提供了基础数据。     

应变强化模型的安定准则研究

基于Melan经典的安定理论和von Mises屈服准则,建立了塑性应变强化条件下结构安定的数学模型,根据与时间无关的应力场的特性,对结构中与时间无关的应力场进行了合理的数学变换,将其与载荷变化系数联系起来,推导出与其对应的结构安定极限范围的表达式,给出塑性应变强化模型安定性存在的简化条件.该结论有利于简化应变强化条件下结构的安定分析.     

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。     

高应变率载荷作用下P110S管材力学性能实验研究

油管在生产服役过程中常承受射孔冲击、流体诱发振动等动载作用,引起管柱塑性弯曲、断裂等事故。为了量化动载系数和动载作用下管材屈服极限提高幅度,获得以Johnson-Cook为代表的材料动态本构模型关键参数,提高动载作用下管柱强度安全分析精度,以油田常用P110S管材为例,进行静载下的轴向拉伸实验和高应变率冲击下的力学性能实验。结果表明,静载下P110S管材屈服极限775MPa,比标称值758MPa高出2.2%;强度极限835 MPa,强屈比1.08。应变率500s~(-1)动载作用下,管材的屈服极限比静态实测值提高了15.5%;应变率1000s~(-1)动载作用下,管材的屈服极限比静态实测值提高了41.4%。应变率为500s~(-1)的P110S管材动载实验对应流体诱发引起的管柱振动,其强度降低4.5%;应变率为1000s~(-1)的P110S管材动载实验对应射孔冲击引起的管柱振动,其强度降低8.6%。本文通过实验确定了管材Johnson-Cook动态本构模型的关键参数,可为动载作用下的精确有限元仿真分析提供依据。     

应变型岩爆过程的声发射特征研究

采用真三轴岩爆试验系统开展岩石力学试验,在室内再现了花岗岩的应变型岩爆破坏、板裂破坏、真三轴剪切破坏三种破坏过程。研究表明,与板裂破坏、真三轴剪切破坏不同,在整体破坏前夕,岩爆破坏存在明显的声发射撞击数相对"平静期";三种破坏的声发射撞击数分形维数Dt都存在整体破坏前夕持续下降到极小值点而破坏瞬间突增的现象,但岩爆破坏在整体破坏前夕的Dt持续降低速率和整体破坏瞬间Dt增幅上都比板裂破坏的大;三种破坏过程的声发射信号的主频值呈"低频-高频-低频"的总体演化趋势,频谱形状经历"单峰-多峰-单峰"的交替变化过程,但在岩样破坏的塑性阶段,三种破坏在主频分布及信号幅值上有明显差异。     

平面应变断裂韧度测试的有效性研究

针对平面应变断裂韧度测试厚度存在的问题,研究了几种材料测断裂韧度所需的实际厚度,拟合了平面应力到平面应变过渡状态下σz应力的分布,分析了过渡状态下的裂端应力场.通过分析不同材料特性和应力状态对断裂韧度KIC的影响,结合金属材料断裂的细观机理,认为平面应变断裂韧度KIC反映的是材料正断的性能,仅代表材料发生正断的指标.结果表明:对于某些高韧性材料,即使满足平面应变条件厚度要求,断裂以剪断为主,很难测出KIC;而对于偏脆性材料,即使不满足厚度要求,只要发生正断,也可测出KIC.结合已有试验结果,为平面应变断裂韧度KIC测定的厚度选择,提出一种合理的预测方法.借助三片模型的研究,给出平面应变断裂韧度的正断指标.     

Q245R钢拉伸过程屈服载荷的声学测试实验研究

屈服载荷是评判塑性金属材料由弹性变形转化为塑性损伤的重要指标,由于材料内部组织发生塑性变形的不同时性和不均匀性,导致无法在材料损伤的早期确定屈服载荷值,影响材料损伤评价的准确性。本文采用声发射和非线性超声技术,对Q245R钢双边"V"型缺口试件的单轴拉伸过程进行在线测试,分别得到声发射测试条件下的屈服载荷值F_(As)和非线性超声测试条件下的屈服载荷值F_(βs)。通过与试件名义屈服载荷值F_s间的比较得到F_(As)F_(βs)F_s,证明了利用声发射和非线性超声技术能够实现材料损伤的早期检出。     

镁合金疲劳后的静态拉伸声发射特性研究

基于声发射对微损伤的高敏感性特点,本文对不同疲劳损伤程度试件静态拉伸过程中的声发射信号进行分析,得出了镁合金材料的早期损伤演化规律.首先,构建了对疲劳加载后的镁合金进行静态拉伸并同时采集声发射信号的试验方案,实现利用不同损伤程度下材料拉伸声发射性能的差异性来评价材料疲劳损伤的目的;其次,对所采集声发射信号的统计分析,研...     

基于声发射原理监测涂层疲劳磨损的研究

采用超音速等离子喷涂设备在45^#钢基体上制备了铁基自熔剂合金涂层,通过球盘式接触疲劳试验机考察了喷涂层的疲劳磨损行为,利用声发射技术实时监测涂层的疲劳磨损过程,使用扫描电子显微镜对涂层不同疲劳磨损阶段的损伤形貌进行表征,并分析了涂层损伤机理.结果表明:转速2 000 r/min和应力水平1.848 9 GPa条件下,剥落是涂层失效的主要形式.声发射幅值和绝对能量可以反映涂层的疲劳磨损过程.涂层的疲劳磨损过程主要包括弹塑性变形、裂纹萌生、裂纹稳定存在、裂纹稳定扩展、裂纹失稳扩展5个阶段,其中裂纹稳定存在时间是影响疲劳寿命长短的关键.     

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。     

岩石声发射Kaiser效应的数值模拟试验研究

运用岩石破裂过程分析RFPA^2D系统,对岩石破裂过程中声发射Kaiser效应进行了数值模拟试验研究,得到了与物理试验现象十分吻合的模拟结果。     

不同应变强化模型下结构安定性的研究

变载作用下弹塑性结构的安定性研究是一个有实际意义的课题，而结构的安定性与材料的强化规律有很大关系。本文对几种典型的强化模型下的结构安定性进行了研究，给出了在随动强化和组合强化条件下结构实现安定的条件，所得结论简化了应变强化条件下结构的安定分析。