针对液压支架材料的声发射拉伸损伤机制研究

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1、总第199期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2016．03．015液压支架材料的声发射拉伸损伤机制研究韩文静，宋进朝(1．河南能源化S-集团永城职业学院矿业工程系，河南永城476600；2．河南能源化工集团永城职业学院建筑工程系，河南永城476600)摘要：采用液压支架材料27SiMn圆棒缺口试件研究其拉伸断裂过程的声发射特性。在不同阶段声发射计数值对应着材料的不同损伤阶段。对材料的断口微观形貌进行分析。证实微孔洞损伤机制。用统计分析方法计算临界孔洞扩张比为2．84。表明液压支架材料的

2、微孔洞损伤演化机制和力学过程同声发射过程一致。关键词：27SiMn；拉伸；声发射；微观形貌；孔洞扩张比中图分类号：TH213．6文献标识码：B文章编号：1005．2798(2016)03．0034．03声发射是指材料局部发出瞬态弹性波的现象。$3400型扫描电镜试样进行表面形貌分析。分辨率这种现象是由于能量在短时间内迅速的释放。声发小于5．0／xm，放大率为20～300000倍。射技术是利用仪器探测、记录、分析信号和利用信号在实验环境下进行声发射检测从而有利于后续进而来推断声源。现代声发射技术的开始标志是以采集

3、细观损伤微弱信号_6]，门槛值设定为30dB。德国Kaiser在20世纪50年代初所作的研究。声发模拟源用是硬度为HB的DO．5mm铅笔芯折断信射技术是一种动态无损伤检测技术，在材料性能测号。进行各通道灵敏度标定E。拉伸机进行加载速试、疲劳试验和断裂试验中。同材料内部损伤有对应率为0．3mm／min的匀速轴向拉伸。声发射检测系关系，声发射特征参量的变化直接对应材料不同的统参数设置，见表2。损伤状态l1I5]。表2声发射检测系统参数设置液压支架在煤矿支护中起着非常重要的作用，需要反复承受拉伸、压缩、弯曲和振动冲击

4、等多种作用力，液压支架常用的材料为27SiMn钢，将材料制成圆棒缺口试件，进而研究其拉伸断裂过程的声发射特性，针对断口形貌进行计算获得临界孔洞扩张3实验结果及分析比3．1声发射测试结果及分析1实验材料表3为试件的声发射测试结果。主要有轴向位移量和声发射累积撞击计数的平均值两个方面，其选用液压支架常用材料27SiMn，化学成分见表1。中选取强度极限点D、断裂点E、屈服点B和屈服阶采用标准圆棒缺El拉伸试件，缺El半径R=14mm，段结束点C作为典型标记。表明声发射累积撞击颈部最小截面直径为8mm，共加工4个试件。

5、计数在反映材料损伤状态变化方面表现较好[7—1o]。表127SiMn钢化学成分％以3号试件为例分析27siMn钢的不同拉伸损伤阶兰堕坌!竺!!!!!!皇竺!呈!!竺!!数值0．281．11．40．0350．20．3段状况。声发射幅值一累积撞击计数一应力随时间历程状况，如图1所示。通过图1可知，27siMn钢拉伸损伤过程分为四2实验装置与试验方法个阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段以及颈实验装置主要由SANS万能电子拉伸机、PCI一2缩阶段。全数字声发射仪、WD型传感器、2／4／6前置放大器1)AB段为弹性变

6、形阶段(0—365S，0～以及日立$3400型扫描电镜等组成。采用日立281MPa)。在这个阶段声发射累积撞击计数变化收稿日期：2015—10-29作者简介：韩文静(1985一)，女，河南永城人，讲师，从事材料工程安全研究工作。2016年3月韩文静等：液压支架材料的声发射拉伸损伤机制研究第25卷第3期程度，便于测量。郑长卿等在理论分析及大量实验TechniqueandtheMethodofPotentialDifference【JJ．In—数据基础上，给出了轴对称缺口拉伸试样最小截ternationalJour

7、nalofPressureVesselsandPiping，2006，面心部的表达式：83(1)：197．[4]鲜晓东，袁双，纪松林．基于消噪处理岩石声发射信2e(1+ln()(1)号到达时间的识别方法[J]．煤炭学报，2015，40(S1)：100—106．其中：D为试样断裂时的最小截面处直径，[5]李果，艾婷，于斌，等．不同岩性巴西劈裂试验mm；D。为试样缺口处的初始截面直径，mm；r为断的声发射特征[J]．煤炭学报，2015，40(4)：870—881．裂时缺口处的曲率半径．mm。[6]王子兴．金属塑性材

8、料拉伸过程的细观模拟与声发射通过实验测定试样、D和r，便可确定临界特性研究[D]．大庆：东北石油大学，2013．孔洞扩张比的值。采用螺旋千分尺在缺口试件[7]张颖，王子兴，周俊鹏，等．Q345试件细观损伤的声中部位置，对于其相互垂直的两个方向分别测一次，发射量化评价实验研究[J]．工程力学，2014(4)：40—获得算术平均值。将试样加载到断裂后，将试件45．断口位置对齐，对试样缺口最