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金属材料疲劳损伤的声发射特性研究

作　者: 冷亚波
导　师: 闫小青
学　校: 南昌大学
专　业: 力学
关键词: 声发射金属材料应力比预制裂纹损伤模型
分类号: O346.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

声发射技术作为一种新型动态检测技术,已被广泛地应用于设备的无损检测和实时监测中。利用声发射技术对金属疲劳损伤的信号特征参数进行分析,对金属结构或设备的安全运行和生产有着重要的意义。本文基于声发射技术对金属疲劳试验过程实施全程监测,分析了疲劳裂纹萌生、扩展直至最后断裂的整个过程的声发射信号的特性,主要工作如下：(1)分析了金属裂纹的声发射信号特点及金属材料损伤的声发射来源,总结了金属材料损伤的声发射研究现状；(2)通过金属材料的疲劳试验,分析了不同应力比下金属疲劳裂纹扩展的声发射特性及疲劳裂纹扩展规律。发现在应力比大于零时,金属试件疲劳寿命随着应力比的增大而增加,其累积振铃计数的增长率随应力比的增大而减小,但总量随应力比的增大而增多。累积能量不随应力比的增大而增加,只能反映事件的相对能量或强度,其中包涵了某种能量的释放机制；(3)运用小波降噪技术对裂纹信号进行重构,并对重构后的裂纹信号进行了频谱分析,得出了裂纹信号的频谱特征。(4)通过分析振铃计数历程图及其累积历程图,发现第一阶段向第二阶段的过渡点,可以作为宏观裂纹形成的标志。累积振铃计数与时间关系的拟合曲线的斜率的变化程度及大小,可以定量的判断试样的受损程度。建立了累积振铃计数与累积疲劳裂纹长度的疲劳累积损伤模型,该模型能更直观的预报结构或构件的损伤程度；(5)对有无预制疲劳裂纹的金属试件进行静载拉伸试验,分析比较了两者裂纹的扩展规律,发现有预制裂纹的试件所经历强化阶段的时间较无预制裂纹小,且两者声发射高峰所处的阶段不同,前者在颈缩阶段,而后者在强化阶段。通过累积能量突变的特点,可以判断试件处于哪一阶段,从而达到预估试件剩余寿命的目的。(6)分析研究了断裂韧性试验过程中声发射特性,结果表明,声发射特性参数的变化情况能够反映裂纹的扩展情况和断裂韧性临界点的特性。

金属材料疲劳损伤的声发射特性研究

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