文档介绍：声发射检测技术
机电工程学院测控系魏莉
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一. 声发射检测的原理
声发射(Acoustic Emission, AE)是指材料或结构受内力或外力作用产生形变或破坏,并以弹性波形式释放出应变能的现象。声发射是一种常见的物理现象,大多数材料变形和断裂时都有声发射现象产生,如果释放的应变能足够大,就产生可以听得见的声音,如在耳边弯曲锡片,就可以听见噼啪声,这是锡受力产生孪晶变形的声音。
1 声发射检测的原理及特点
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声发射技术基本原理
1 声发射检测的原理及特点
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声发射检测的主要目标是: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, 要用其他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。
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二. 声发射信号
1. 声发射源
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。这种直接与变形和断裂机制有关的源,通常称为典型声发射源。近年来,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,也被划到声发射源范畴, 称为其他声发射源或二次声发射源。
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2. 声发射信号的传播声发射源处的声发射波形, 一般为宽频带尖脉冲, 包含着声发射源的定量信息。然而, 所测得的信号波形,由于介质的传播特性和传感器频响特性的影响而变得非常复杂,与原波形有很大差异,从而大大地淡化了所测得波形特性参数的物理意义。因此,波的传播对波形的影响,是在实验条件设置、数据分析及评价中均需考虑的主要问题。
(1) 波的传播模式。声发射波在介质中的传播,根据质点的振动方向和传播方向的不同,可构成纵波、横波、表面波、板波等不同的传播模式。
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(2) 波的反射、折射与模式转换。固体介质中局部变形时,不仅产生体积变形,而且产生剪切变形,因此将激起两种波,即纵波(压缩波)和横波(切变波)。当遇到不同介质的界面时会产生反射和折射,在全内反射时则会出现非均匀波;在半无限体自由表面上,一定的条件下还可转换成表面波; 厚度接近波长的薄板中,还会产生板波。
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波的反射与模式转换
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若在半无限大固体中的某一点产生声发射波,当传播到表面上某一点时,纵波、横波和表面波相继到达,互相干涉而呈现复杂的模式。与地震的情况一样,首先到达的是纵波,其次到达的是横波,最后到达的是表面波。在实际的声发射应用中,经常遇到的是像高压容器那样的厚钢板。声发射波在厚钢板中传播时,在两个界面上发生多次反射, 每次反射都要发生模式变换。
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声发射波在厚板中的传播示意图
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