Page 76 - 无损检测2025年第三期
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李 昊，等：
基于多元声发射特征的 2.25Cr1Mo0.25V 钢拉伸损伤评估
所示。试件工程应力的变化也包括在内，以更加直 将高幅值声发射信号作为即将进入屈服和塑性变形
观地说明声发射特征参数所区分的力学损伤阶段。 阶段的识别参量。
根据多个声发射特征参数的变化，可以将整个拉伸 阶段三中，材料出现颈缩现象，应力不断降低，
过程分为4个阶段。其中，阶段一为弹性变形阶段， 对应局部塑性变形阶段。由于凯撒效应，所有试件
阶段二为均匀塑性变形阶段，阶段三为局部塑性变 在该阶段均未产生声发射信号。
形阶段，阶段四为裂纹扩展与断裂阶段。 阶段四为拉伸试验尾声，材料由于经历了显著
阶段一中，应力随加载时间的增加呈线性增加， 的塑性变形过程，其内部累积的位错密度已经达到
说明试件处于弹性变形阶段。从声发射特征来看， 了极高的水平，微裂纹萌生、扩展直至断裂，故此阶
该阶段刚开始时出现少量低幅值、低能量、低熵的声 段声发射信号数量突增，所有试件均产生了高幅值、
发射信号，随后声发射信号数量逐渐增多，幅值、能 高能量和高熵声发射信号。即阶段四对应裂纹扩展
量和信息熵显著增大。钟斌等 [15] 对钛合金圆棒拉伸 与断裂阶段。
过程声发射特性的研究结果也表明，弹性变形阶段 综上，声发射幅值、能量和信息熵等多元时域
会产生大量的声发射信号，与文章的试验结果一致。 参量能够有效表征 2. 25Cr1Mo0. 25V钢不同拉伸
阶段二中，应力逐渐增大至峰值，试件发生明 损伤阶段的演化规律。当拉伸损伤进入裂纹扩展
显屈服并产生均匀的塑性变形，因此该阶段为均匀 和断裂阶段时，相比于幅值，声发射信息熵和能量
塑性变形阶段。与阶段一的声发射特征相比，阶 的增长更加显著。例如，试件C的声发射能量最高
段二中产生的声发射信号的幅值、能量和信息熵 可达370. 93 mV · ms，是塑性变形阶段信号能量的
有明显下降。例如试件C在阶段一的信号幅值为 10倍左右，而信息熵的数值也增大到了10以上，至
20~80 dB，能量为 0~35 mV · ms，信息熵为 3~9。 少是之前信号信息熵的2倍。因此，在文章试验中，
然而，进入阶段二，试件C的幅值为20~60 dB，能量 采用信息熵和能量能够更加直观有效地表征不同拉
为0~4 mV · ms，信息熵为3~6。MOHAMMAD等 [16] 伸损伤程度。通过多元特征参量的对比分析，能够
对不锈钢在拉伸试验中声发射行为的研究结果也表 更加准确地为损伤评估提供支撑。
明，在进入阶段二前，声发射信号幅值较大，进入阶 质心频率随时间的变化历程图如图6所示（图
段二后，幅值减小，与文章试验结果一致。因此可以 中圆圈尺寸表征信号幅值的大小）。试件工程应力
图 6 各试件的质心频率随加载时间的演变历程图
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2025 年 第 47 卷 第 3 期
无损检测
