Page 81 - 无损检测2021年第十二期

张程杰, 等:

基于线性震源定位算法的声发射损伤定位技术

中使用的源定位技术。
断铅试验和实验室疲劳试验所用的08AL 铝块
试样尺寸如图5所示。试样材料化学成分的质量分
数如表2所示。 08AL 铝制小板的力学性能如表 3

所示。 08AL铝制小板尺寸按国家标准 GB / T228.

1-2010 《 金属材料 金属拉伸》 加工并进行热处理,
使硬铁碳化物组织转变为可锻基体, 基体中含有一
图6 疲劳试验装置原理示意
定量的复合碳, 热处理后具有更高的强度和硬度。

在试件中间切割一个中心孔, 以使裂纹通过该孔并 主放大器增益设为0 。采样频率选择为1MHz , 为
向表面扩展。左右两端其他孔用于连接疲劳加载机 了避免噪声, 断铅试验中的试样安装在吸声材料上。
器。对试件进行镜面抛光, 以观察裂纹扩展情况, 且 在疲劳试验中, 为了避免噪声, 将软件中的触发声发

通过电子显微镜进行微观结构分析。在疲劳载荷 射门槛值设置为45dB , 信号采样率为1Mbit · s 。
-1
下, 裂纹的扩展一般从中心圆孔的周边开始。所有 3 试验结果与讨论
传感器与前置放大器、 主放大器、 数据采集装置连
接, 最后将结果保存到计算机上。 利用线性震源定位技术对08AL铝制小板的结
构损伤定位进行了研究, 并试验验证了该算法的有
效性。
3.1 断铅试验结果
根据上述试验, 断铅试验的线性震源定位参数
图5 08AL铝块试样尺寸示意 如表4所示。声发射波信息的精确提取是实现声发
表2 试样材料的化学成分质量分数 % 射源定位的前提条件 [ 7 ] 。
表4 断铅试验的线性震源定位参数
元素 质量分数 元素 质量分数
观测点 Δ t / s l / m l 1 m
/
C ≤0.10 Ni ≤0.30

-5
S 2~S 4 2.80×10 0.12010 0.041
Si ≤0.03 P ≤0.03

-5
S 1~ S 3 3.40×10 0.12010 0.036
Mn ≤0.45 S ≤0.03

-6
S 1~S 4 1.50×10 0.16000 0.080
Cr ≤0.10 Cu ≤0.25

-6
3.80×10 0.08062 0.037
S 2~ S 3
表3 08AL铝制小板的力学性能
3.2 疲劳试验结果
疲劳试验的线性震源定位参数如表5所示。传
屈服点 / MPa 断后伸长率 / % 布氏硬度 / HBS
≥185 ≥33 ≤131 感器、 放大器的设置及试验的其他准备工作是基于
2.3 疲劳试验 断铅试验开展的。
表5 疲劳试验的线性震源定位参数
通过疲劳加载机对试样施加疲劳载荷, 使其产
生足够的裂纹, 并持续到裂纹断裂。 4 个 AE 传感 观测点 Δ t / s l / m l 1 m
/

-5
, , ) 连接到试样上。在传感器和 S 2~ S 4 2.90×10 0.12010 0.041
器( S 1 S 2 S 3 和S 4

试样之间涂抹耦合剂, 以避免信号泄漏和减少信号 S 1~ S 3 2.80×10 -5 0.12010 0.040

S 1~ S 4 0.00 0.16000 0.080
反射。每个传感器均连接前置放大器, 再连接到 4

-6 0.08062 0.038
1.80×10
S 2~ S 3
通道主 AE 放大器上, 经高通滤波以及低通滤波后,
进一步分析声发射信号。试验装置原理如图 6 所 断铅试验和疲劳试验中声发射震源定位结果的
示。在图6中, 疲劳加载部位用虚线表示。疲劳加 比较如图7所示( 图中 CH1~CH4通道分别对应连
载机的控制器连接在系统上, 用于控制疲劳载荷、 加 接1~4 号传感器)。 2 号传感器的数据有一些异
载周期和机器的电源开关。疲劳试验中声发射传感 常, 分析认为这是因为其靠近损伤部位接收到了较
系统的连接方式与断铅试验的相同。 高的声发射能量反射造成的。与疲劳试验相比, 断

声发射试验中, 前置放大器的增益设置为40dB , 铅试验中2号传感器的反射波相对较少。在这种情
3
4
2021年 第43卷 第12期
无损检测