应用AE和DIC原位监测含横纹裂纹木构件的裂纹演化规律试验研究

目的含横纹裂纹木构件的缺陷会使其在弯曲载荷下发生横纹断裂，研究含横纹裂纹木构件在载荷作用下微裂纹的萌生和扩展规律,对含横纹裂纹木构件断裂损伤的预判和评估具有重要的意义。方法以杉木为研究对象，基于声发射（AE）技术和数字图像相关法（DIC）对已预制横纹裂纹的木试件三点弯曲损伤过程进行了实时原位监测，采用声发射参数分析法研究了加载过程中微裂纹萌生和失稳扩展的声发射特征，同时结合裂尖区域的应变和位移变化信息分析木试件表面裂纹起裂和扩展的应变特征。结果含预制横纹裂纹木试件的损伤演变过程中的声发射和数字图像测量结果，所反映的微裂纹萌生、扩展规律一致，验证了声发射振铃计数、能量和幅度对裂纹损伤过程的预判。其中声发射振铃计数、能量、幅度可有效预报木试件微裂纹的萌生，木试件表面应变的变化可以有效观测裂纹萌生和扩展区域的演变。结论建立了木材微裂纹萌生、扩展行为与声发射参数和表面应变之间的对应关系，并成功地构建了基于声发射技术和数字图像相关法的原位监测含横纹裂纹木构件裂纹损伤演化的测量和评价体系，试验结果为进一步研究含横纹裂纹木构件裂纹演变行为的损伤机理和原位监测方法提供了参考依据。      

混凝土材料分级加载过程的声发射特征分析

对在役混凝土结构及其构件进行健康监测、损伤诊断及灾害预警具有重大的理论意义和实践价值。为反映声发射能量与混凝土材料破坏过程之间的关系,对在单轴多级循环加载条件下的混凝土试件进行了声发射试验,记录声发射能量的变化规律。试验对象为初始孔隙率为3.3%、6.7%及9.2%的混凝土圆柱试件,分析其加载过程中的声发射能量,得到混凝土试件在弹性压密阶段、损伤稳定积累阶段以及损伤快速积累阶段时声发射能量与荷载曲线的关系,引入活跃系数Act对声发射现象发生的活跃程度进行表述,提出基于声发射能量评价混凝土工作状态的方法。当出现能量峰值出现下降后再次激增,能量均值超过100mV×ms,且活跃系数Act出现在20~70范围内连续放缓的现象时,预示着混凝土材料的破坏。     

混凝土损伤破坏的CT及声发射试验研究

针对混凝土破坏过程损伤定位的技术难题,对混凝土试样进行了单轴压缩CT扫描试验及声发射损伤定位试验,利用分形理论计算了CT图像的分形维数,建立了基于CT图像及声发射损伤点的损伤变量。研究结果表明:随试件的加载进程,混凝土分形维数和损伤变量变化规律一致,可将混凝土分形维数和损伤变量的快速增大作为混凝土失稳破坏的前兆;综合利用混凝土三维重建图像和声发射损伤图,对混凝土裂缝萌生和演化的全过程进行观察和分析,这为分析混凝土的裂缝萌生损伤过程和定位损伤位置提供了一种新方法。     

基于CT处理技术的岩石细观破裂过程的分形分析

在单轴压缩条件下,利用CT技术实时观测岩石试样内部微裂纹的萌生、扩展直至贯通的细观破坏过程,通过数字处理技术对得到的CT图像进行阈值分割并利用计盒维数法得到图像裂纹的分形维数,分析外部荷载、裂纹扩展和分形维数之间的关系。结果表明:在单轴压缩条件下,分形维数可以作为岩石材料细观破损程度的定量参数。     

基于CT图像的岩石破裂过程裂纹分形特征分析

岩石材料存在不同阶次随机分布的微观孔隙和裂纹,其受载后的宏观断裂失稳和破坏与内部微裂纹的分布以及微裂纹的产生、扩展和贯通有密切关系.通过对岩石CT图像中各点材料进行分析,清晰地看到岩石材料中孔洞及裂纹区域的大小分布随应力的变化过程.利用分形维数对裂纹扩展至破裂过程进行分析,揭示岩石裂纹从萌生、扩展到贯通的细观破损机理....     

铝质陶瓷在热应力下裂纹形成及扩展的声发射表征

本文将声发射技术应用于陶瓷材料研究领域，通过由传感器，前置放大器，滤波器，主放大器，信号形成器，时基计数器组成的声发射检测系统，精确地测定了陶瓷材料在热应力作用下裂纹生长，扩展的动态过程；发现陶瓷材料在冷却过程中声发射计数率的峰值约为加热过程的４００倍，陶瓷材料在热应力下微裂纹的形成，生长主要发生在冷却过程中；当晶粒尺寸减小时，材料的微裂纹扩展，蔓延逐渐被抑制在较小的范围内。     

单轴压缩条件下岩石破损过程的CT试验分析

采用工业计算机层析(ICT)设备与全数字液压实验系统EHF-EG200KN试验机,对大台煤矿冲击倾向性煤层底板岩石试样进行了单轴压缩荷载作用下的CT试验,得到了单轴压缩荷载作用下不同应力阶段岩石试样微裂纹发展的CT图像。通过对CT图像灰度值的分析,得到单轴压缩荷载作用下岩石的损伤破裂过程。为进一步研究煤层底板岩石的破坏及冲击地压的发生机理提供依据。     

基于声发射的储罐底板钢点蚀特征

储罐罐底腐蚀乃至穿孔事故严重威胁了储罐的运行安全。联合采用声发射和电化学技术研究了常压储罐底板Q235钢试样在质量分数为3%、pH值为2的酸性氯化钠溶液中的点蚀行为,分析了点蚀过程中各阶段产生声发射信号的幅度、能量、撞击数、持续时间、上升时间等特性参数随时间的分布,以及多个特性参数之间的相互关联,同时将声发射监测结果与电化学极化结果进行对比。结果表明:底板钢点蚀阶段声发射监测结果与电化学极化结果具有一致性,氧化膜的剥离和破裂、蚀坑的形成和扩展、腐蚀产物层间的摩擦和开裂行为产生的声发射信号特征具有明显差异,研究结果对评估常压金属储罐罐底声发射在线检测结果,判断腐蚀程度,鉴别腐蚀类型具有一定的指导意义。     

单轴压缩下单裂隙类岩石强度变形特性分析

以含特定几何参数(长度、倾角)的预制单裂隙类岩石试样为模型,开展了单轴压缩试验,研究了单裂隙试样的强度变形特性。试验中观察到贯穿预制裂隙面的拉伸主裂纹和由预制裂隙尖端或中部萌生的次生裂纹;单轴压缩作用下,试样的破坏模式均为拉伸破坏;当裂隙长度不变时,随着倾角的增大,试样峰值强度先减小后增大,峰值强度最小值对应的倾角逐渐减小;当裂隙倾角不变时,试样峰值随裂隙长度的增大而减小;预制裂隙倾角是新裂纹萌生及扩展的诱因,裂隙长度影响次生裂纹迹线的数目。     

单轴加载下混凝土超声波与声发射联合特性试验研究

本研究通过混凝土试件在单轴向受压下的试验研究,对比了不同强度等级立方体和棱柱体试件对超声波波速的影响,分析超声波及声发射参数随应力的变化关系。试验结果表明:强度等级越高的混凝土超声波波速时间稳定性表现越好;棱柱体超声波稳定性优于立方体试件;在工作应力为极限破坏应力的20%~70%阶段,超声波波速下降缓慢,声发射撞击数增加,能量和振铃计数呈突发式增长;当工作应力大于混凝土的极限破坏应力70%后,超声波波速明显下降,声发射活动急剧增加。提出划分应力阶段对2种检测方法进行分析,为混凝土结构工作应力状态的检测提供参考。     

普通混凝土和橡胶混凝土弯曲损伤过程的声发射研究

研究了不同强度的普通混凝土及橡胶混凝土在静态弯曲加载条件下的抗弯性能及其破坏过程的声发射性能.力学性能测试结果表明，橡胶混凝土的抗折强度高于同等抗压强度的普通混凝土.采用声发射系统对加载全程进行了信号采集.结果表明，随着普通混凝土强度的提高，弯曲过程中的声发射信号的活度减小，而信号的强度增大.橡胶混凝土的声发射信号的活度和强度均小于普通混凝土.对声发射信号的强度和活度的分析表明，在相同加载条件下，橡胶混凝土的损伤程度比相同抗压强度的普通混凝土小，这与两种混凝土反映出的宏观性能的差异是一致的.应用声发射信号定位研究了混凝土的损伤区域，定位分析结果与实际观察结果一致.     

木材裂纹尺寸及分布对声发射横波传播特性的影响研究

为探究木材表面裂纹尺寸与分布对声发射横波(transverse wave component of acoustic emission, AE_TW)传播特性的影响,通过锯切方式制作不同尺寸的裂纹,研究沿木材顺纹理方向传播的声发射横波的传播特性。首先,在试件表面锯切出4条具有相同长度而宽度与深度不同的规则裂纹,分别采用铅芯折断和信号发生器模拟产生突发和连续的AE源,并且通过等间距分布在试件表面的5个传感器采集AE信号,采样频率设置为500 kHz。然后,在铅芯折断试验的基础上,依据驻波成分的基频,对原始AE信号进行高通滤波处理,截止频率设置为7 kHz,再采用相关性分析的方法确定AE_TW在固定距离上的传播时差,进而依据时差定位的原理计算其传播速度。最后,通过信号发生器产生不同电压等级的150 kHz脉冲串作为AE源,研究不同裂纹尺寸下的AE_TW能量随距离的衰减规律。结果表明,在无裂纹试件中,AE_TW的平均传播速度为824.4 m·s^-1。而仅改变裂纹深度时,随着裂纹数量的增加其速...     

木材表面声发射信号源的三角形定位方法

为了确定木材表面声发射源的发生位置,首先采用高速采集设备设计了基于Lab VIEW的多通道声发射信号采集平台,并采用小波分析方法从原始声发射信号中析取有用信号;然后根据信号传播的时延差确定声发射信号在木材表面的平均传播速率;最后依据基于时差的三角形几何定位原理,提出木材表面声发射信号源定位方法,并通过铅芯模拟声发射源的测试试验加以验证。结果表明该方法能够以较高的精度确定木材表面声发射信号源位置。     

管道泄漏声发射信号的传播特性

对管道泄漏声发射信号进行传播特性研究,可以为工程上进行传感器布设和采集参数确定提供参考依据.介质类型、压力、流量与泄漏孔径对产生的泄漏声发射信号幅值影响较大,对泄漏声发射信号传播衰减规律无影响.泄漏介质为气体时,产生的声发射信号幅值较大;随着压力的增加,泄漏声发射信号幅值增大;随着泄漏孔径的增大,泄漏声发射信号幅值先变大后变小.应用FFT变换和小波包分解等理论方法,分析泄漏声发射信号在传播过程中经过法兰、阀门时的频率变化特征.研究结果表明：泄漏声发射信号经过法兰后,主要引起信号幅值衰减,衰减值为11～15 dB,而信号频率分布变化不大.泄漏声发射信号经过阀门后不仅信号幅值衰减27～35 dB,且信号的高频成分（187.5～312.5 kHz）也出现较大幅度的衰减.     

不同应力路径下两种典型煤样瓦斯渗透性研究

瓦斯渗透率是影响瓦斯抽采效果的重要参数.针对原生结构煤与构造煤两种典型煤样分别进行了常规三轴压缩及增轴压卸围压两种应力路径下的瓦斯渗透性测试,结果表明：构造煤煤样变形能力较大,在常规三轴加载及增轴压卸围压两种应力路径下,应变—渗透率曲线变化较为缓和,在峰值应力后出现反转,但增加速率较小.构造煤结构在载荷下的颗粒重组及裂隙揉搓封闭是导致其渗透性变化的主要原因.原生结构煤强度大,变形能力弱,应变—渗透率在屈服应力处出现反转,渗透率猛增.对比两种应力路径发现,增轴压卸围压路径下,渗透率变化更为剧烈,在屈服应力处渗透率增加速率变大,峰值应力处,达到最大值.结合声发射特征,得到了原生结构煤裂隙萌生、发展及贯通的宏观破坏特征是瓦斯渗透性出现渗流突变的主要原因.从构造煤与原生结构煤的对比情况可以发现,渗透率与变形之间并不是一致性关系,构造煤变形大,但渗透率变化较为缓和,原生结构煤变形小,渗透性出现急增现象.同时,应力路径对于构造煤瓦斯渗透性影响较小,对原生结构煤影响较大.     

昆虫鸣声通讯研究概述

声学通讯是昆虫通讯交流的主要方式之一。昆虫利用鸣声吸引异性、发出警报、避趋天敌。文中对昆虫的鸣声通讯及其研究内容进行了简要的概述,并以分类学为主线,就几种比较典型的昆虫鸣声通讯行为的研究现状进行了介绍,其中包括:直翅目昆虫的鸣声通讯;蝉科昆虫的鸣声通讯;熊蜂的声振授粉;鳞翅目昆虫对天敌的声学干扰;昆虫鸣声通讯的应用研究。对于昆虫鸣声通讯的研究,不仅对理解昆虫的系统演化具有重要意义,也可为我们更好地理解昆虫种间、种内及其与环境间的信息交流模式提供理论依据与基础实验数据。     

榫卯结构弯曲破坏时声发射衰减特性与源定位

由于木结构榫卯接合的部位属于隐藏部位,当其发生损伤时,肉眼无法观测。为了准确地预测榫卯结构的健康状况, 可以根据榫卯结构在破坏前,木材所释放出来的声发射能量传播特性进行信息源位置的判定。为此, 本研究提出并验证了木材的声发射信号符合能量衰减规律,并且利用能量衰减模型对榫卯结构的声发射源(破坏源)进行定位。首先,采用直径0.5 mm的铅芯为模拟声发射源,探讨了声发射波在木材中的传播和衰减特性,然后进行了榫卯结构弯曲破坏实验,实验中将目标声发射源限定于两个传感器之间,利用两点定位法确定破坏源的位置, 经比较计算值与实测值较一致。结果表明:基于AE信号能量衰减模型和两点定位法进行榫卯结构的损伤定位,能得到较准确的破坏源位置,而且外界环境对结果的影响较小。