声发射(AE)技术及其特征参数在机械工程领域的研究应用

机械加工过程中含有丰富的声发射(AE)信号,利用这种信号对切、磨、钻等机械加工过程实行在线监测并通过选取适当的特征参数进行分析从而达到提高机械加工的自动化程度,提高产品质量,实验表明是完全可行的。

干、湿喷混凝土受载力学特性及破坏机制

目前湿喷混凝土正逐步取代干喷混凝土,但相关支护机理及设计依据缺乏研究。为了探究湿喷混凝土的力学特性与破坏机制,基于干、湿喷混凝土的力学试验,采用声发射(AE)装置监测试样的单轴抗压、轴心抗压及巴西劈裂失稳的全过程。获得了试样破坏全过程的声发射能量、撞击数等数据,以及试样破坏点出现的时空特征。根据试验结果,探究干、湿喷混凝土的破坏机制,对比分析了两者不同龄期下的单轴抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度,并进一步研究了两者AE参数中的应力、撞击数、能量与应变4者之间的关系,通过AE试件定位结果定量分析损伤变量与应变之间的关系,建立干、湿喷混凝土损伤变量的本构模型。结果表明:相对于干喷混凝土,湿喷混凝土的早期和长期力学性能均有显著的提升,且均质性也明显提高。以AE能量表示的损伤变量随应变的增加而增大,在各自特定的应变下试样内部裂纹均开始逐步贯通,但在达到峰值应变前湿喷混凝土损伤变量的增长率较为缓慢,而在达到峰值应变后增长率则较快。通过对比干、湿喷混凝土的试验曲线和计算曲线,表明该本构模型可以适用于干、湿喷混凝土破裂能量的损伤比较。

基于损伤演化的半均质砂岩本构模型研究

为了对受载岩体破坏过程的损伤演化规律进行探究,利用三轴试验仪对半均质砂岩进行三轴压缩试验,并布置声发射(AE)监测仪,对砂岩变形破坏全过程进行试验研究。分析了不同围压下砂岩三轴压缩各阶段的声发射特征,提出了基于AE事件点数的损伤变量,分别假设损伤演化方程服从韦伯分布和对数正态概率分布,建立了以AE事件点数为损伤变量的损伤演化模型,并引入修正系数对损伤变量D进行修正。结果表明:围压越大,声发射活动越弱,围压能够抑制试样内部裂纹的产生和发展,增大试样强度,从而延缓其宏观破坏时间;砂岩的损伤发展主要经过4个阶段,即初始损伤阶段、损伤稳定发展、损伤加速阶段和破坏后损伤阶段。通过对韦伯分布和对数正态分布建立的声发射损伤模型进行比较,发现对数正态分布更适用于描述半均质砂岩的声发射现象。

Monitoring damage evolution of steel strand using acoustic emission technique and rate process theory

Utilizing the acoustic emission(AE) technique, an experimental investigation into the damage evolution for steel strand under axial tension was described. The damage evolution model for steel stand relating the damage evolution to acoustic emission parameters was proposed by incorporating the AE rate process theory. The AE monitoring results indicate that damages occur in both elastic and plastic phases of steel strand. In elastic phase, AE signals are mainly sent out from the micro damage due to the surface friction among the wires of steel strand, while in plastic phase, AE signals emitted from the plastic deformation of wires. In addition, the AE cumulative parameters curves closely resemble the loading curve. The AE cumulative parameters curves can well describe the damage evolution process including the damage occurrence and damage development for steel strands. It is concluded that the AE technique is an effective and useful nondestructive technique for evaluating the damage characteristics of steel strand.