声发射技术的基础原理资料.ppt

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1、声发射——材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象。(AcousticEmission,简称AE)，也称为应力波发射。声发射事件—引起声发射的局部材料变化。声发射源——材料中直接与变形和断裂机制有关的弹性波发射源。声发射源的实质是指声发射的物理源点或发生声发射的机制源。材料在应力作用下的变形与裂纹扩展，是结构失效的重要机制。其它声发射源——流体泄漏、摩擦、撞击、燃烧等与变形和断裂机制无直接关系的另一类弹性波源。也称为二次声发射源。声发射的概念声发射信号的频率—几HZ到数MHZ，包括次声频、声频（20HZ—20KHZ）、超声频。声发射信号幅度—从微

2、观的位错运动到大规模的宏观断裂，变化范围很大，波长范围从10-13m的微观位错运动到1m量级的地震波；传感器的输出可包括数μv到数百mv。不过多数声发射信号为只能用高灵敏度传感器才能探测到的微弱振动。声发射检测技术——用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术。声发射效应KaiserEffect——材料被重新加载期间，在应力值达到上次加载最大应力之前不产生声发射信号。FelicityEffect——材料重复加载时，重复载荷到达原先所加最大载荷前发生明显声发射的现象，称为费利西蒂效应。（PAE／Pmax），称为费利

3、西蒂比。PAE／Pmax<0.95作为声发射源超标的重要判据。2声发射检测的基本原理原理：从声发射源发射的弹性波最终传播到达材料的表面，引起可以用声发射传感器探测的表面位移，这些探测器将材料的机械振动转换为电信号，然后再被放大、处理和记录。根据观察到的声发射信号进行分析与推断以了解材料产生声发射的机制。3声发射检测的的主要目的①确定声发射源的部位；②分析声发射源的性质；③确定声发射发生的时间或载荷；④评定声发射源的严重性。一般而言，对超标声发射源，要用其它无损检测方法进行局部复检，以精确确定缺陷的性质与大小。GB18182：检测由金属压力容器压力管道

4、的器壁、焊缝、装配的零部件等表面和内部产生的声发射源，并确定声发射源的部位及划分综合等级。4声发射技术的特点声发射技术的优点(1)声发射检测是一种动态检验方法；(2)声发射检测方法对线性缺陷较为敏感；(3)声发射检测在一次试验过程中能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态；(4)可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息，因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报；4声发射技术的特点声发射技术的优点(5)适于其它方法难于或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射、易燃、易爆及极毒等环境；(6)对于在役压力容器的定期检验，声发射检验方法

5、可以缩短检验的停产时间或者不需要停产；(7)对于压力容器的耐压试验，声发射检验方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工作压力；(8)适于检测形状复杂的构件。声发射技术的缺点(1)对数据的正确解释要有更为丰富的数据库和现场检测经验。因为声发射特性对材料甚为敏感，又易受到机电噪声的干扰。(2)声发射检测，一般需要适当的加载程序。多数情况下，可利用现成的加载条件，但有时，还需要特作准备；(3)声发射检测目前只能给出声发射源的部位、活性和强度，不能给出声发射源内缺陷的性质和大小，仍需依赖于其它无损检测方法进行复验。4声发射技术的特点

6、5声发射检测方法和其它常规无损检测方法的特点对比声发射检测方法其它常规无损检测方法缺陷的增长／活动缺陷的存在与作用应力有关与缺陷的形状有关对材料的敏感性较高对材料的敏感性较差对几何形状的敏感性较差对几何形状的敏感性较高需要进入被检对象的要求较少需要进入被检对象的要求较多进行整体监测进行局部扫描主要问题：噪声、解释主要问题：接近、几何形状第二章声发射检测的物理基础第一节材料的结构晶界——晶粒之间的界面称为晶界。典型晶粒的大小为几微米到几百微米之间。在晶粒内部，有可能存在各种不同材料的微小的夹杂物，例如，铁素体钢中的部分碳可以形成Fe3C（碳化铁），

7、它具有自已的结晶结构，并在局部位置上代替了铁素体晶格。夹杂对金属的机械性能具有非常大的影响。第二节材料力学应力——材料单位面积上所受的作用力。物体内的应力称为应力场。应力的单位：Kg/cm2和Mpa。与压强的单位相同。应力的种类——拉应力、压应力和剪切应力。根据物体的结构和加载方式的不同，物体内出现的应力状态也不同，分别有拉应力、压应力和剪切应力。实际物体结构中的应力要复杂得多，通常是这三种应力的组合。第二节材料力学材料的应力应变曲线(应力与应变的关系)第三节材料弹性和塑性变形弹性变形——材料在应力作用下产生变形，当应力消逝后，材料的变形也将消逝，材

8、料完全回复到原来的状态，这种变形即称为弹性变形。塑性变形——材料在应力作用下产生变形，当应力消逝后，即使材料