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声发射检测

[拼音]:shengfashe jiance

[外文]:acoustic emission inspection

通过接收和分析材料的声发射信号来评定材料性能或结构完整性的无损检测方法。材料中因裂缝扩展、塑性变形或相变等引起应变能快速释放而产生的应力波现象称为声发射。1950年联邦德国J.凯泽对金属中的声发射现象进行了系统的研究。1964年美国首先将声发射检测技术应用于火箭发动机壳体的质量检验并取得成功。此后,声发射检测方法获得迅速发展。

图中表示声发射检测的原理。材料中的裂缝尖端、塑性变形区等声发射源在应力等外部因素作用下发出的应力波,被声传感器接收转换成电信号,经放大后送至信号处理器,用以测量声发射信号的各种特征参数,并以各种形式显示和记录下来。用多个传感器同时监测时,还可测定声发射信号到达各传感器的时间差,以此来确定声发射源的位置。

声发射检测具有以下特点:

(1)缺陷是在应力作用下被检测的,属于动态检测,因此可获得缺陷的动态特性,可用于直接评定缺陷的严重性和危险性。

(2)检测时传感器不需要作扫描运动,用一定数量的传感器固定在构件上便可进行大面积检测,以至于监测整个构件的结构完整性。

(3)检测灵敏度高,可以检测出微米级裂缝的形成或扩展。

(4)声发射具有不可逆效应(凯泽效应),即第二次加载未超过第一次加载的载荷时不会产生声发射,因此检测前必须了解构件的受力经历,可用于构件的定期检查,判断构件在使用期内裂缝有无扩展。

(5)声发射信号十分微弱,易被环境噪声所掩盖,尽管已发展了多种排除噪声的方法,但如果噪声频率与声发射探测频率相近,仍难分离出真实的声发射信号,因而在一定程度上限制了声发射技术的应用。

声发射检测的适用面较广。金属、复合材料、陶瓷、混凝土、耐火材料、岩石、木材等材料都可应用这项技术来研究塑性变形、裂缝扩展和断裂过程、应力腐蚀和氢脆、疲劳、蠕变、马氏体相变等。在工业上已用于压力容器、管道等大型构件在水压试验时对活动性缺陷进行检测和定位,评定缺陷的严重性;检测飞机构件的起始疲劳开裂;监视焊接时和焊后冷却过程中裂纹的产生和扩展;以及检测泄漏等。用这种方法还可连续监视压力容器、管道、海洋平台导管架、矿井、桥梁等工程结构在运行中的安全性。

参考书目
  1. Howard E.Boyer,ed., Metals Handbook, Vol.11,Nondestructive Inspection and Quality Control,8th ed.,ASM,Metals Park,Ohio,1976.
  2. R.V. Williams,Acoustic Emission,Adam HilgerLtd.,1980.

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文章名称:《声发射检测》
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