EVAC拉伸损伤过程的声发射特性研究.pdf

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1、王从科，等：EVAC拉伸损伤过程的声发射特性研究73EVAC拉伸损伤过程的声发射特性研究王从科张霞吕秀莲凡丽梅(中国兵器工业集团第五三研究所，济南250031)摘要采用声发射(AE)参数分析和数据聚类、判别分析技术研究了乙烯．乙酸乙烯酯塑料(EVAC)拉伸损伤过程，确定了EVAC拉伸损伤过程中不同损伤阶段的AE特性，并对不同损伤类型的AE特征进行了表征。关键词声发射乙烯一乙酸乙烯酯塑料拉伸损伤聚类分析判别分析为了研究乙烯一乙酸乙烯酯塑料(EVAC)损伤安装到电子拉力试验机的加载装置上，用橡皮带将过程的声发射(AE)

2、特性，弄清基体微观裂纹和宏观两个AE传感器固定在试样一侧，传感器和试样之开裂两种损伤类型的AE特征，笔者在采用AE数据间用凡士林耦合，然后将传感器与AE仪连接，AE分析处理常用方法如AE参数分析、断口形貌分析试验示意图见图1。的同时，将数据统计中的聚类分析、判别分析两种方AE试验参数：检测门槛25dB；PDT40Ns；法应用到AE试验数据分析处理中。HDT80Us；HLT120Us；频率范围100～400kHz；传聚类分析、判别分析是一种数据统计处理方法。感器谐振频率150kHz；前置放大器增益40dB；传聚类分析

3、是研究分类的一种多元统计方法，它是根感器间距80mm；加载速度50mm／min；定位方式为据已知的数据，计算各观察个体或变量之间的亲疏线定位；拉伸试验将试样一次拉断。关系的统计量(距离或相关系数)，根据某种准则(最短距离法、最长距离法、中间距离法、中心法)，使同一类内的差别最小，而类与类之间的差别较大，最终将观察个体或变量分为若干类。判别分析是根试样据已有的分类信息，得出体现这种分类的函数关系式，利用判别函数对未知样品进行分类⋯。在EVACAE试验数据的统计分析中选择幅度、振铃计数、上升时问、持续时间和平均频率这五

4、个指标作为AE信号的指标参数，根据最短距离法将EVACAE数据通过聚类分析分为两类。根据聚图1AE试验不恿类分析的结果，通过判别分析得出基体微观裂纹和2结果与讨论宏观开裂的判别函数式，利用判别函数对试验数据2．1拉伸断裂过程的AE参数分析进行分类，确定了基体微观裂纹和宏观开裂的特征。EVAC拉伸断裂的AE特性试验共进行了三次1实验部分有效试验。现以1试样的试验结果进行讨论。1．1原材料图2为EVAC试样(1试样)拉伸断裂后的照EVAC：VA800，韩国湖南石化公司。片，图3为EVAC试样拉伸断口的SEM照片，图41

5、．2主要仪器、设备为EVAC试样直接拉伸断裂过程负荷、AE幅度一时多通道声发射仪：DISP一4型，美国PAC公司；间曲线，图5为AE参数一时问历程图及AE参数关传感器：R15型，美国PAC公司；系图。电子拉力试验机：T一10A型，深圳瑞格尔仪器从图2和图3可以看出，EVAC试样拉伸断裂有限公司；属于韧性断裂，断裂伸长率很大，存在明显的“颈扫描电子显微镜(SEM)：QUANTA200，美国缩”现象。FEI公司。从图4可以看出，EVAC整个拉伸断裂过程产1．3实验方法及条件按GB／T3362—2005制备EVAC试样，

6、将试样收稿日期：2011—02—1974工程塑料应用2011年，第39卷，第5期第一阶段(0～1．34s)为损伤孕育阶段。材料原始缺陷受外部载荷作用而产生损伤，没有幅度大于25dB的AE信号产生。第二阶段(1．34—431．41S)为损伤累积发展图2EVAC试样拉伸断裂照片阶段。其中1．34～29．3S为损伤起始发展阶段，该阶段主要对应拉伸曲线的弹性变化过程和屈服点，产生损伤的原始缺陷变成了基体微裂纹，开始产生AE信号的时间和载荷分别为1．34s和36．87N(载荷比为0．315)，此阶段共采集到6个AE信号，信号

7、幅度小于40dB。29．3～431．41S为损伤累积发展阶段，该阶段对应拉伸曲线蠕变平台过程，材料产生图3EVAC试样拉伸断口的SEM照片大的塑性变形，AE信号主要来自于基体内部因塑性变形造成结构变化而产生的微裂纹扩展，此阶段共采集到17个AE信号。从图5a、5b可以看出，损伤累积发展阶段产生的AE信号幅度主要集中在35—50dB，信号持续时间小于300Ixs。第三阶段(431．41s～断裂)为失稳破坏阶段。随着基体微裂纹的不断产生和扩展，损伤能量不断积累，在431．41s、最大载荷的0．990时出现持续时图4EV

8、AC直接拉伸时负荷、AE9爵度一时间曲线间为5914s、幅度99dB的AE信号后，EVAC试样因损伤能量积累到极限发生失稳性破坏(在基体一一“颈缩”最严重的部位发生突然断裂)，从图5c可以看出，Energy计数出现峰值，该阶段共采集到6个(a)(b)AE信号。其中幅度99dB、持续时间5914izs的AE信号为EVAC断裂信号。一一对1试样的试验数据进行简单