金属材料疲劳裂纹的声发射检测

AESENSORS

疲劳裂纹的萌生和扩展是机械零件在变载荷作用下的主要失效形式。使用近几年来得到迅速发展的模态声发射技术获取疲劳裂纹的声发射波形,使接收到的声发射信号与声发射源的物理状态相关。在波形分析中采用参数分析法提取波形特征,建立声发射参数和裂纹扩展速度之间的关系。由于综合采用了多种技术进行信号分析,由信号特征得到的结果将更为准确。
齿轮表面的疲劳磨损是齿轮故障的主要形式之一。从弹性力学的能量理论角度,推导出了齿轮齿表疲劳裂纹在扩展时的能量关系,并根据声发射信号的特征,构造出齿表疲劳裂纹在扩展时产生的声发射信号的理论模型,说明了影响声发射信号能量强度的主要因素为裂纹扩展时间、形变体积及载荷和弹性模量的变化率,从理论上证明了声发射技术用于检测疲劳磨损的可行性。
声发射已成为材料科学与工程方面研究的一个热点课题，取得了许多有意义的成果，尤其是对那些经典疲劳研究方法难以解决的问题，例如对细微裂纹的活动研究，提供了一种新的研究手段。人们也尝试过声发射技术在材料疲劳监测方面的研究，找出了声发射参数与材料的裂纹长度及应力强度因子之间的关系。
应用声发射(AE)技术对制绳钢丝疲劳损伤过程进行动态监 测。结果表明疲劳损伤普遍产生于钢丝长度方向上的不同部位，所有部位的损伤经过钢丝初 始塑性变形阶段之后都同时进入一个长期的慢速发展阶段，在此期间主导裂纹形成。由于主 导裂纹以快速扩展方式发展，因而疲劳寿命主要由主裂纹孕育及生成期构成。
应用声发射技术可以定性描述金属材料经过疲劳加载后材料性能的劣化,即损伤程度。