声发射技术(ae)简介及研究方法.ppt

AE技术的国内外研究现状AE技术在工程中的实际应用结论和今后研究方向AE技术的研发背景01020304目录AE技术的研发背景01材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射(AcousticEmission,简称AE),有时也称为应力波发射。定义物理现象自然现象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。这种直接与变形和断裂机制有关的源,被称为声发射源。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,被称为其它或二次声发射源。利用这种“应力波发射”进行的无损检测,具有其他无损检测方法无法替代的效果。各种材料声发射信号的频率范围很宽,从几Hz的次声频、20Hz~20KHz的声频到数MHz的超声频;声发射信号幅度的变化范围也很大,从10m的微观位错运动到1m量级的地震波。如果声发射释放的应变能足够大,就可产生人耳听得见的声音。大多数材料变形和断裂时有声发射发生,但许多材料的声发射信号强度很弱,人耳不能直接听见,需要藉助灵敏的电子仪器才能检测出来。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,人们将声发射仪器形象地称为材料的听诊器。声发射和微振动都是自然界中随时发生的自然现象,尽管无法考证人们何时首次听到声发射,但诸如折断树技、岩石破碎和折断骨头等的断裂过程无疑是人们最早听到的声发射信号。可以十分肯定地推断“锡呜”是人们首次观察到的金属中的声发射现象,因为纯锡在塑性变形期间机械孪晶产生可听得到的声发射,而铜和锡的冶炼可追溯到公元前3700年。。他观察到铜、锌、铝、铅、锡、黄铜、铸铁和钢等金属和合金在形变过程中都有声发射现象。他最有意义的发现是材料形变声发射的不可逆效应即:“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”。现在人们称材料的这种不可逆现象为“Kaiser效应”。Kaiser同时提出了连续型和突发型声发射信号的概念。二十世纪五十年代末和六十年代,美国和日本许多工作者在实验室中作了大量工作,研究了各种材料声发射源的物理机制,并初步应用于工程材料的无损检测领域。Dunegan首次将声发射技术应用于压力容器的检测。美国于1967年成立了声发射工作组,日本于1969年成立了声发射协会。,Dunegan等人开展了现代声发射仪器的研制,他们把仪器测试频率提高到100KHz-1MHz的范围内,这是声发射实验技术的重大进展,现代声发射仪器的研制成功为声发射技术从实验室走向在生产现场用于监视大型构件的结构完整性创造了条件。随着现代声发射仪器的出现,整个七十年代和八十年代初人们从声发射源机制、波的传播到声发射信号分析方面开展了广泛和系统的深入研究工作。在生产现场也得到了广泛的应用,尤其在化工容器、核容器和焊接过程的控制方面取得了成功。Drouillard于1979年统计出版了1979年以前世界上发表的声发射论文目录[2],据他的统计,到1986年底世界上发表有关声发射的论文总数已超过5000篇[3]。,美国PAC公司将现代微处理计算机技术引入声发射检测系统,设计出了体积和重量较小的第二代源定位声发射检测仪器,并开发了一系列多功能高级检测和数据分析软件,通过微处理计算机控制,可以对被检测构件进行实时声发射源定位监测和数据分析显示。由于第二代声发射仪器体积和重量小易携带,从而推动了八十年代声发射技术进行现场检测的广泛应用,另一方面,由于采用286及更高级的微处理机和多功能检测分析软件,仪器采集和处理声发射信号的速度大幅度提高,仪器的信息存储量巨大,从而提高了声发射检测技术的声发射源定位功能和缺陷检测准确率。,美国PAC公司、美国DW公司、德国VallenSysteme公司和中国广州声华公司先后分别开发生产了计算机化程度更高、体积和重量更小的第三代数字化多通道声发射检测分析系统,这些系统除能进行声发射参数实时测量和声发射源定位外,还可直接进行声发射波形的观察、显示、记录和频谱分析。,随着计算机技术以及通信技术的快速发展,声发射检测技术的应用更加广泛,可以完成更加复杂的检测内容。我国自1973年建成第一套声发射实验设备以来,已经先后研制了不同通道的多种型号声发射检测系统。上世纪80年代中期,我国已经在压力容器的无损检测当中应用到了声发射检测技术,目前在各种材料加工诊断以及声发射仪器制造等方面也开展了广泛的研究和探索,但在大型起重机上