本文關(guān)鍵詞：鋼材損傷過程聲發(fā)射監(jiān)測與評價(jià)方法研究

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【摘要】：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)的無損檢測方法很難實(shí)現(xiàn)鋼材損傷過程中危害的監(jiān)測,通常只適用于鋼材產(chǎn)品的靜態(tài)缺陷檢測,而聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鋼材損傷過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測,能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)損傷的部位和評價(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)測試驗(yàn)和評價(jià)研究,而后通過對疲勞標(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)測試驗(yàn)和評價(jià)研究。對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)測試驗(yàn)和評價(jià)研究方面,首先通過對稱半圓形缺口、對稱線形缺口和標(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)測試驗(yàn);然后分別針對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拉伸損傷進(jìn)行了定量評價(jià)以及對不同的特征參數(shù)累積曲線間進(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拉伸損傷過程中聲發(fā)射監(jiān)測信號表征特征的影響變化規(guī)律�；诶鞊p傷聲發(fā)射監(jiān)測試驗(yàn),對聲發(fā)射監(jiān)測信號的處理方法進(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變換對非平穩(wěn)信號的處理進(jìn)行了時(shí)頻分析的對比,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變換分別對鋼材拉伸損傷過程中各個(gè)階段的信號以及環(huán)境噪聲信號進(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)射信號的頻譜特性和時(shí)頻特性。對于鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展損傷過程及其不同損傷影響因素下的聲發(fā)射監(jiān)測試驗(yàn)和評價(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Q345鋼材和45號鋼材的標(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鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展的力學(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)測信號的一般規(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鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展聲發(fā)射監(jiān)測信號特征的影響變化規(guī)律�；阡摬钠诹鸭y擴(kuò)展聲發(fā)射監(jiān)測試驗(yàn),將聲發(fā)射監(jiān)測信號的特征參數(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,對聲發(fā)射信號的特征參數(shù)與鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展力學(xué)參數(shù)之間建立了關(guān)系分析,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通過聲發(fā)射特征參數(shù)對疲勞裂紋擴(kuò)展信息的評價(jià)。
【關(guān)鍵詞】：鋼材損傷 聲發(fā)射監(jiān)測 損傷影響因素 信號處理 損傷評價(jià)
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG115.28
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題研究的背景及意義11-12
• 1.2 聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究狀況12-13
• 1.3 鋼材的無損檢測13-14
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 第2章 鋼材損傷過程聲發(fā)射監(jiān)測的基本理論16-29
• 2.1 聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)的基本原理16-18
• 2.2 鋼材損傷過程中聲發(fā)射源的產(chǎn)生機(jī)制18-23
• 2.2.1 常見聲發(fā)射源的產(chǎn)生機(jī)制18-19
• 2.2.2 鋼材損傷過程中典型聲發(fā)射信號源的產(chǎn)生機(jī)制的介紹19-23
• 2.3 聲發(fā)射信號的分析方法23-28
• 2.3.1 聲發(fā)射信號的類型23-24
• 2.3.2 聲發(fā)射信號的特征參數(shù)分析法24-26
• 2.3.3 聲發(fā)射信號的波形分析法26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 鋼材拉伸損傷過程聲發(fā)射監(jiān)測試驗(yàn)及其評價(jià)研究29-71
• 3.1 引言29-30
• 3.2 拉伸損傷過程的聲發(fā)射監(jiān)測試驗(yàn)30-36
• 3.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>30-31
• 3.2.2 試驗(yàn)裝置31-32
• 3.2.3 試驗(yàn)方案32-34
• 3.2.4 試驗(yàn)過程及方法34-36
• 3.3 試驗(yàn)環(huán)境中噪聲信號的特征分析36-37
• 3.4 Q235鋼材與鑄鐵拉伸損傷過程的力學(xué)及其聲發(fā)射特征分析37-50
• 3.4.1 拉伸損傷力學(xué)規(guī)律的對比分析38-39
• 3.4.2 AE信號特征參數(shù)的歷程圖分析39-41
• 3.4.3 AE信號的分布分析和關(guān)聯(lián)分析41-44
• 3.4.4 AE信號特征參數(shù)累積量的定量評價(jià)及其互相關(guān)性分析44-50
• 3.5 不同缺口效應(yīng)下拉伸損傷過程的力學(xué)及其聲發(fā)射特征分析50-59
• 3.5.1 不同缺口效應(yīng)下拉伸損傷力學(xué)規(guī)律的對比分析50-52
• 3.5.2 AE特征參數(shù)歷程圖的對比分析52-56
• 3.5.3 AE特征參數(shù)的累積量歸一化變化曲線的分析56-59
• 3.6 不同拉伸速率下拉伸損傷過程的力學(xué)及其聲發(fā)射特征分析59-64
• 3.6.1 不同拉伸速率下拉伸損傷力學(xué)規(guī)律的對比分析59-60
• 3.6.2 不同拉伸速率下AE信號特征參數(shù)累積量變化規(guī)律的分析60-64
• 3.7 鋼材拉伸損傷過程中AE信號的頻譜分析和時(shí)頻分析64-69
• 3.7.1 非平穩(wěn)信號的不同時(shí)頻分析方法的對比64-66
• 3.7.2 鋼材拉伸AE信號的傅里葉變換和自適應(yīng)廣義S變換分析66-69
• 3.8 本章小結(jié)69-71
• 第4章 鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展聲發(fā)射監(jiān)測試驗(yàn)及其評價(jià)研究71-99
• 4.1 引言71-72
• 4.2 鋼材疲勞裂紋擴(kuò)展及其聲發(fā)射監(jiān)測試驗(yàn)72-78
• 4.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>72-73
• 4.2.2 試驗(yàn)裝置73
• 4.2.3 試驗(yàn)方案73-76
• 4.2.4 試驗(yàn)過程及方法76-78
• 4.3 不同頻率下疲勞裂紋擴(kuò)展及其聲發(fā)射特性的試驗(yàn)結(jié)果分析78-87
• 4.3.1 不同頻率下疲勞裂紋擴(kuò)展力學(xué)規(guī)律的試驗(yàn)結(jié)果分析78-83
• 4.3.2 不同頻率下疲勞裂紋擴(kuò)展聲發(fā)射監(jiān)測信號的結(jié)果分析83-87
• 4.4 不同應(yīng)力比下疲勞裂紋擴(kuò)展及其聲發(fā)射特性試驗(yàn)結(jié)果分析87-95
• 4.4.1 不同應(yīng)力比下疲勞裂紋擴(kuò)展的力學(xué)規(guī)律試驗(yàn)結(jié)果分析88-90
• 4.4.2 不同應(yīng)力比下疲勞裂紋擴(kuò)展聲發(fā)射監(jiān)測信號的結(jié)果分析90-95
• 4.5 聲發(fā)射特征參數(shù)與疲勞裂紋擴(kuò)展力學(xué)參數(shù)的關(guān)系分析95-98
• 4.6 本章小結(jié)98-99
• 第5章 結(jié)論與展望99-103
• 5.1 總結(jié)99-101
• 5.2 展望101-103
• 參考文獻(xiàn)103-108
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加科研情況108-109
• 致謝109-110

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：908003