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声发射概述

声发射(Acoustic Emission,简称AE)是指材料或结构在受到外力或内力作用产生形变或断裂,以应力波形式释放出应变能的现象。
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一、声发射

声发射(Acoustic Emission,简称AE)是指材料或结构在受到外力或内力作用产生形变或断裂,以应力波形式释放出应变能的现象。

 

 

 

二、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。

 

三、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是技术。

 

 

声发射检测技术原理图

 

四、声发射检测的目的

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。

 

五、声发射技术特点

1、优点:

1.1、声发射是一种动态检验方法,声发射探测到的能量来自被测试物体本身,而不是象超声或射线探伤方法一样由无损检测仪器提供;

1.2、在一次试验过程中,声发射检验能够整体探测和评价整个结构中活性缺陷的状态; 

1.3、由于对构件的几何形状不敏感,而适于检测其它方法受到限制的形状复杂的构件。 

1.4、可提供活性缺陷随载荷、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; 

1.5、由于对被检件的接近要求不高,而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;

2、局限性:

2.1、声发射特性对材料敏感,又易受到机电噪声的干扰,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; 

2.2、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,但还需要特作准备; 

2.3、发现可疑缺陷后,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。

2.4、由于声发射的不可逆性,实验过程的声发射信号不可能通过多次加载重复获得,因此,每次检测过程的信号获取是非常宝贵的,不可因人为疏忽而造成宝贵数据的丢失。

3、与其他无视检测方对比

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

 

六、声发射技术的应用领域

1、石油化工工业:压力容器、管道检测及结构完整性评价,常压储罐的底板泄漏检测,阀门的泄漏检测,埋地管道的泄漏检测,腐蚀状态的实时探测,海洋平台的结构完整性监测和海岸管道内部存在砂子的探测。

2、电力工业:变压器局部放电的检测,蒸汽管道的检测和连续监测,阀门蒸汽损失的定量检测,高压容器和汽包的检测,蒸汽管线的连续泄漏监测,锅炉泄漏的监测,汽轮机叶片的检测,汽轮机轴承运行状况的监测。

3、材料试验:复合材料、增强塑料、陶瓷材料和金属材料等的性能测试,材料的断裂试验,金属和合金材料的疲劳试验及腐蚀监测,高强钢的氢脆监测,材料的摩擦测试, 铁磁性材料的磁声发射测试等。

4、民用工程:桥梁、起重机、隧道、大坝的检测,水泥结构裂纹开裂和扩展的连续监视等。

5、航天和航空工业:航空器的时效试验,航空器新型材料的进货检验,完整结构或航空器的疲劳试验,机翼蒙皮下的腐蚀探测,飞机起落架的原位监测,发动机叶片和直升机叶片的检测,航空器的在线连续监测,飞机壳体的断裂探测,航空器的验证性试验,直升机齿轮箱变速的过程监测,航天飞机燃料箱和爆炸螺栓的检测,航天火箭发射架结构的验证性试验。

6、金属加工:工具磨损和断裂的探测,打磨轮或整形装置与工件接触的探测,修理整形的验证,金属加工过程的质量控制,焊接过程监测,振动探测,锻压测试,加工过程的碰撞探测和预防。

7、交通运输业:长管拖车、公路和铁路槽车的检测和缺陷定位,铁路材料和结构的裂纹探测,桥梁和隧道的结构完整性检测,卡车和火车滚动轴承和轴颈轴承的状态监测,火车车轮和轴承的断裂探测。

8、其他:硬盘的干扰探测,带压瓶的完整性检测,庄稼和树木的干旱应力监测,磨损摩擦监测,岩石探测,地质和地震上的应用,发动机的状态监测,转动机械的在线过程监测,钢轧辊的裂纹探测,汽车轴承强化过程的监测,铸造过程监测,Li/MnO2电池的充放电监测,人骨头的摩擦、受力和破坏特性试验,骨关节状况的监测。

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