不同晶粒度高纯铜层裂损伤演化的有限元模拟

采用Voronoi方法构建了50, 130和200μm三种晶粒度的高纯铜靶板,在晶界处随机预制损伤成核点,建立了平板撞击高纯铜靶板的二维轴对称计算模型,研究了晶粒度和加载应力对高纯铜层裂宏观力学响应和细观损伤演化的影响.基于自由面速度剖面特征分析,揭示了晶粒度和加载应力幅值对Pull-back速度回跳点位置、速度回跳斜率及回跳幅值的影响规律,论证了层裂强度与损伤区拉伸应力峰值相对应本质上表征微损伤早期长大临界应力;基于损伤演化云图特征分析,讨论了长大和聚集过程中微孔洞周围局域化塑性应变场的演变,揭示了晶粒度和加载应力对微孔洞聚集和应力松弛行为的影响.计算结果再现了层裂实验中材料内部的微孔洞长大、聚集的细观物理过程,进一步揭示其与宏观力学响应之间的内禀关系,这对认识层裂损伤演化机制和理论模型构建具有重要的意义.     

桥梁拉索损伤声发射监测研究进展

大量索承体系桥梁即将达到20–30年的拉索寿命期,开展有效的拉索损伤监测方法研究有利于保障大桥结构安全。本文简要论述了现有桥梁拉索损伤检测及监测方法的适用性,重点综述了近40年来声发射技术应用于桥梁拉索监测的研究进展,以及在腐蚀、疲劳、断丝等损伤监测方面所取得的研究成果。结合实测数据在采集、数据处理过程中的难点及参数分析盲点,探讨了现有研究成果应用于特大桥梁拉索损伤监测仍需解决的问题,并针对性地提出了研究思路。     

基于声发射统计信息的2.25Cr-1Mo钢早期损伤判别方法

裂纹开裂是金属材料常见的损伤失效形式之一。而材料失效会经历从早期微小损伤到宏观变形的微观组织动态演化过程,如何在材料发生宏观变形之前,能够及早地发现损伤至关重要。该文基于对材料损伤失效过程不同声源的机理分析,提出了以不同声源信号数的统计占比值κ这一变量来判定表征材料早期损伤阶段的判别指标,制备6个含不同缺陷的不带堆焊层和带堆焊层的2.25Cr-1Mo钢试件,采用声发射技术对试件的弯曲损伤全过程进行在线测试,获得了6个试件早期损伤阶段的声学数据,通过对比分析以幅值和能量为主的单一参量以及基于支持向量机的多元参量κ值的统计结果,证明了利用κ值可以有效地对不带堆焊层和带堆焊层的2.25Cr-1Mo钢试件的早期损伤阶段进行判别,其中不带堆焊层试件的κ值范围为1:3.1～1:3.6之间,带堆焊层试件的κ值范围为1:2.2～1:2.6之间,具有明显的区分度。     

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。     

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。     

基于光纤传输的结构损伤声发射监测系统研究

摘要：声发射检测技术作为一种先进的故障诊断技术,在大型起重设备检测行业“大行其道”。由于生产现场的环境比较复杂,不可避免地要受到各种噪声的影响。当前对声发射信号大多是靠电缆进行传输,这种传输方式有传输距离有限、信号容易受到干扰等缺点。针对传统电缆传输信号的不足之处提出使用光纤作为传输信号的媒介,设计并开发了一种基于光纤的声发射监测的信号采集系统,能够实现远程监测且信号的抗干扰能力比较好。     

基于声发射的光学元件损伤监测方法研究

光学元件损伤是限制激光通量水平提高的重要因素之一。为快速、准确地检测光学元件损伤是否产生,支撑光学元件循环修复策略的使用,研究并提出了基于声发射技术的光学元件损伤检测方法,通过研究光学元件损伤产生的声发射信号特征,判断光学元件是否发生损伤,使用一种基于二次相关和相关峰精确插值（FICP）的时延估计算法,通过仿真验证了该算法的可行性,结合时差定位原理建立了损伤位置求解方法,并通过实验进行了验证。研究结果表明:该方法能从监测信号中快速地获得损伤的位置估计,其平均定位误差为8.61 mm,计算时间为0.143 s/次,对大口径光学元件的损伤在线监测具有应用潜力。     

声发射特性与材料断裂韧性相关性研究

以高强度铝合金的断裂过程为研究对象，利用先进的声发射试验系统，考察了拉伸试样和带有预制疲劳裂纹的DCB试样在断裂时的声发射事件特性，揭示了材料断裂韧性和声发射特性 间的关系.试验结果表明，材料稳态裂纹扩展起始于K_1C并发射出许多幅值超过 阈值35 dB的信号，材料裂纹失稳扩展时爆发出强烈的声发射信号，材料断裂的累积声发射能与宏 观断裂能呈线性关系. 关键词： 声发射 断裂韧性 铝合金     

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。     

不同浓度的尾砂胶结充填体破坏过程 声发射特性试验研究*

制备了3种不同质量浓度的充填体试件,进行了单轴压缩声发射试验,分析了不同浓度的充填体力学特性,重点研究了试件破坏过程中的声发射振铃计数、声发射累计撞击数与声发射累计能量的比值(r值)、主频及其相对高频信号激增响应系数特征。研究表明：随着浓度的增加,充填体的峰值强度与弹性模量呈增大趋势,充填体中出现的声发射累计振铃计数越多;r值先升高再持续减小到一个较低值,随着外载荷的增加,进入缓慢升高阶段,峰值前均保持在该阶段。充填体破裂前兆信息在声发射信号主频分布中呈现主频段增多现象,表现为由加载初期的1~2个主频段,在临界主破裂时增多到3~5个主频段;且随着浓度的增加,声发射信号主频频段分布越宽,声发射相对高频信号(160~180 kHz)的激增响应系数呈递减趋势。以上特征可为不同浓度的尾砂胶结充填体稳定性监测、预测提供依据。     

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。     

二长花岗岩的声发射不可逆性试验研究

为研究岩石类材料的受力记忆能力,本文采取三轴循环加卸载的力学试验和声发射试验方法,获取了二长花岗岩受力过程中的应力-应变曲线及声发射特征参数数据。分析表明:(1)在加卸载过程中,初始压密阶段、弹性阶段、塑性阶段、峰后阶段四个阶段声发射特征明显,循环过程中Kaiser效应十分明显。(2)在较低应力水平阶段,Kaiser效应现象较为明显;在较高应力水平阶段,Felicity效应现象较为明显。(3)岩石试样对应变的记忆准确度要高于对应力的记忆准确度,岩石的物性参数(应变)记忆能力要明显好于状态参数(应力)。     

高强度钢手工焊接后过程的声发射实时监测研究

本针对实际工艺中使用的高强度钢，重点对手工焊接的冷却过程利用声发射技术进行实时监测。本次试验是和先前在不同型号的钢板在手工焊接过程中所产生的声发射信号进行比较的基础上进行的，主要目的是寻找高强度钢在手工焊接的冷却中所产生的活性裂纹在冷却阶段的声信号特征。     

几种压电陶瓷在极化时声发射特性研究

压电陶瓷是多畴压电材料,在极化之前从宏观上看并不显压电性;通过在直流电场中的极化可以使其电畴作定向排列,从而使陶瓷显压电性.采用声发射技术监测压电陶瓷极化时有无声发射产生和声发射的情况,可以掌握压电陶瓷在极化过程中电畴的动态特性;这对于研究压电陶瓷的电畴结构和极化工艺将是有益的。     

环形光纤声发射传感器的相位调制特性研究

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的环形传感器,用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器的两个臂到达探测器时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率.而且对传感系统的位相调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,结果表明该系统可用于固体表面传播的超声波频率特征的识别.     

基于三点弯曲试验的聚丙烯塑料颗粒混凝土 声发射分析*

为探讨掺入聚丙烯塑料颗粒(PP)对混凝土疲劳损伤的影响,以不同塑料颗粒掺量Wf (0、10%和20%)混凝土为研究对象,采用声发射技术,开展一系列三点弯曲疲劳试验。试验结果表明：掺入塑料颗粒后,混凝土疲劳寿命增大,断裂能增大,可承受的最大荷载降低,但挠度增大,塑性变形能力增强;AE（Acoustic Emission）定位的损伤源主要集中在跨中,首次峰值荷载前,AE事件偏少,AE定位可识别的内部疲劳损伤点较少,当接近疲劳破坏阶段,AE信号源急剧增加,且随着Wf越大,AE事件数量明显减少,AE事件主要出现在循环荷载波谷处;掺入塑料颗粒后,声发射信号次数显著降低,持续时间更短,且随着Wf的增加,声发射信号次数进一步降低。掺入PP塑料颗粒有助于缓解混凝土内部疲劳损伤,延长其疲劳寿命。     

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。     

不同温度下劈裂加载JOB-9003炸药的声发射特性

JOB-9003炸药力学性能强烈地依赖于成型工艺、温度、长期库存时间及湿度等环境条件，并呈现出非线性黏弹性，从实验角度深入研究这类材料的力学特性与表征，对于认清其物理规律，建立JOB-9003炸药本构模型，确定材料参数乃至对工程结构进行定量分析具有重要的现实意义。声发射（AE）技术可揭示应力引起的开裂、扩展和变形，对研究中的裂纹初期和微裂纹敏感，具有连续、实时监测等特点，已成为 评价结构的完整性以及分析结构破坏全过程的重要手段。     

木塑复合材料缺陷及损伤的声发射信号特征分析及神经网络模式识别

针对木塑复合材料五种典型的缺陷及损伤机制，选择合适的木塑试样，应用三点弯曲的加载方法采集声发射信号。对主损伤区附近的声发射事件，应用小波变换提取特征参数，确定五类主要损伤机制所对应的声发射信号特征。采用B—P型反向传播神经网络构成的智能化模式分类器，对此五类声发射信号进行识别，获得了满意的效果。