鋼材損傷過程聲發(fā)射監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，鋼材已普遍應(yīng)用于各行各業(yè)，成為社會(huì)生產(chǎn)所需的基本材料，于此同時(shí)由于鋼材損傷失效也導(dǎo)致了一系列的問題。常規(guī)的無損檢測(cè)方法很難實(shí)現(xiàn)鋼材損傷過程中危害的監(jiān)測(cè)，通常只適用于鋼材產(chǎn)品的靜態(tài)缺陷檢測(cè)，而聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鋼材損傷過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)損傷的部位和評(píng)價(jià)損傷的危害程度，可以很大程度上減少工業(yè)中鋼材產(chǎn)品在使用過程中帶來的各種事故和損失。本文主要研究了鋼材損傷過程中產(chǎn)生聲發(fā)射源的不同損傷機(jī)制以及在每種損

2、傷機(jī)制下不同損傷影響因素帶來的影響。分析得出了兩種最為典型的鋼材損傷過程的聲發(fā)射信號(hào)源的產(chǎn)生損傷機(jī)制，即塑性變形和裂紋擴(kuò)展。從這兩種損傷機(jī)制出發(fā)，首先通過對(duì)拉伸試件在其不同損傷影響因素下進(jìn)行了拉伸損傷過程的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)試驗(yàn)和評(píng)價(jià)研究，而后通過對(duì)疲勞標(biāo)準(zhǔn)單邊缺口三點(diǎn)彎曲SE(B)試件在其不同損傷影響因素下進(jìn)行了疲勞裂紋擴(kuò)展損傷過程的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)試驗(yàn)和評(píng)價(jià)研究。
　　對(duì)于鋼材拉伸損傷過程及其不同損傷影響因素下的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)試驗(yàn)和評(píng)價(jià)研究方面

3、，首先通過對(duì)稱半圓形缺口、對(duì)稱線形缺口和標(biāo)準(zhǔn)無缺口的Q235鋼材和鑄鐵拉伸試件在不同拉伸速率下進(jìn)行了拉伸損傷過程的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)試驗(yàn)；然后分別針對(duì)不同材料的塑脆性能、不同的缺口效應(yīng)和不同拉伸速率三種拉伸損傷影響因素對(duì)拉伸損傷過程的力學(xué)影響進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，通過不同的聲發(fā)射特征參數(shù)分析方法分析了拉伸損傷各個(gè)力學(xué)行為階段的聲發(fā)射信號(hào)的一般規(guī)律和特征；最后基于不同的特征參數(shù)累積曲線及其歸一化曲線對(duì)拉伸損傷進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)以及對(duì)不同的特征參數(shù)累

4、積曲線間進(jìn)行了相關(guān)性分析，進(jìn)一步分析總結(jié)了三種不同損傷影響因素對(duì)拉伸損傷過程中聲發(fā)射監(jiān)測(cè)信號(hào)表征特征的影響變化規(guī)律。
　　基于拉伸損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)信號(hào)的處理方法進(jìn)行了研究。通過廣義S變換、短時(shí)Fourier變換、連續(xù)小波變換、標(biāo)準(zhǔn)S變換對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)的處理進(jìn)行了時(shí)頻分析的對(duì)比，得出廣義 S變換具有自適應(yīng)特性，使其具有良好的時(shí)頻分辨率。利用傅里葉變換和自適應(yīng)廣義 S變換分別對(duì)鋼材拉伸損傷過程中各個(gè)階段的信號(hào)以及環(huán)境噪聲

5、信號(hào)進(jìn)行了頻譜分析和時(shí)頻分析，分析總結(jié)了屈服階段、強(qiáng)化階段、斷裂階段和環(huán)境噪聲4種聲發(fā)射信號(hào)的頻譜特性和時(shí)頻特性。
　　對(duì)于鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展損傷過程及其不同損傷影響因素下的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)試驗(yàn)和評(píng)價(jià)研究方面，首先通過在不同應(yīng)力比和不同疲勞頻率下對(duì)Q345鋼材和45號(hào)鋼材的標(biāo)準(zhǔn)單邊缺口三點(diǎn)彎曲SE(B)試件進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展損傷過程的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)試驗(yàn)；然后分析總結(jié)了鋼材的不同塑性、不同加載頻率和不同加載應(yīng)力比三種損傷影響因素對(duì)鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展

6、的力學(xué)影響規(guī)律；最后，在力學(xué)影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過聲發(fā)射特征參數(shù)分析了各種疲勞受力下疲勞裂紋的萌生階段、穩(wěn)定擴(kuò)展階段和失穩(wěn)階段的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)信號(hào)的一般規(guī)律和特征，再進(jìn)一步分析總結(jié)了三種不同損傷影響因素對(duì)鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展聲發(fā)射監(jiān)測(cè)信號(hào)特征的影響變化規(guī)律。
　　基于鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展聲發(fā)射監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，將聲發(fā)射監(jiān)測(cè)信號(hào)的特征參數(shù)與鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。結(jié)合 Paris經(jīng)驗(yàn)公式的推廣，對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)與鋼材疲勞裂紋