Page 77 - 无损检测2025年第三期

李 昊，等：

基于多元声发射特征的 2.25Cr1Mo0.25V 钢拉伸损伤评估

的变化也包括在内，以更加直观地说明声发射特征 应变速率的增加导致材料内部位错的运动速率增
参数所区分的力学损伤阶段。由图6可知，声发射 加，同时增强了位错之间的相互作用，进而导致声发
信号主要产生于阶段一和阶段二中，其质心频率分 射活跃度的显著提高。
布范围稳定，为200~400 kHz。而试件B~D的质心
频率主要在400~650 kHz。阶段三未产生声发射信 3 结论
号。进入阶段四，在材料裂纹扩展与断裂过程中， 使用声发射技术对2. 25Cr1Mo0. 25V钢的拉伸
质心频率的数值对比阶段一和阶段二的数值显著下 变形过程进行原位监测与损伤评估，得出以下结论。
降，降至100 kHz左右，且低频率信号基本表现为高 （1）声发射幅值、能量和信息熵等时域参数可
幅值、高能量或高熵特点。例如，试件B的弹性变 以显著区分材料在拉伸过程中经历的不同力学损伤
形和塑性变形阶段声发射信号的质心频率为250~ 阶段，包括弹性变形、均匀塑性变形、局部塑性变形，
450 kHz，进入裂纹扩展与断裂阶段时，质心频率下 以及最后的裂纹扩展与断裂阶段。通过对多元声发
降至 100 kHz，其幅值为 81. 4 dB，信息熵为 9. 59。 射特征参数的分析，能更加准确、全面地评估拉伸损
文献[14]中关于纤维增强钛基复合材料拉伸断裂试 伤状态的演变。
验中声发射行为的试验结果也表明，在材料裂纹扩 （2）当拉伸过程进入裂纹扩展与断裂阶段时，
展与断裂过程中，质心频率的数值会显著下降，且低 声发射质心频率会显著下降。利用声发射质心频率
频率信号基本表现为高幅值特征，与文章试验结果 与幅值、信息熵等时域参量的关联方法，可以为金属
一致。因此，利用声发射质心频率与幅值、信息熵等 材料拉伸断裂失效提供可靠的安全预警指标。
时域参量的关联方法，可以为材料拉伸断裂失效提 （3）当拉伸速率增加时，试件变形过程中单位
供可靠的安全预警指标。 时间内产生的声发射信号量显著增大，体现了拉伸
2.3 拉伸速率对声发射的影响 速率与声发射活跃度之间的正相关性。
拉伸速率对金属材料的变形过程有一定影响。
参考文献：
由于声发射信号主要产生于弹性变形和均匀塑性变
形阶段，因此通过计算不同试件前两个阶段单位时 [1] CHU L，CHEN X D，FAN Z C，et al. Characterization
间内产生的声发射信号数量，来分析拉伸速率对变 of heterogeneous creep deformation in vanadium-
形过程中声发射信号的影响规律。有缺口和无缺口 modified 2. 25Cr1Mo steel weldments by digital image
试件在阶段一及阶段二内单位时间的声发射信号数 correlation[J]. Materials Science and Engineering：A，
量增长率如图7所示，可知，当拉伸速率增大时，两 2021，816：141350.
种试件单位时间内产生的声发射信号数量均明显增 [2] ZHOU F F，WANG Y，LIU M，et al. Acoustic emission
monitoring of the tensile behavior of a HVOF-sprayed
大。例如，在0. 6 mm/min速率下试件A单位时间内
NiCoCrAlYCe coating[J]. Applied Surface Science，
声发射信号增量为0. 352 9个/s，然而在3 mm/min
2020，504：144400.
速率下该参数增大至8. 603 1个/s。此现象原因为：
[3] WU W G，WEI W，WANG Y J，et al. Monitoring
damage progression in tensile tested SiCp/Al composites
using acoustic emission[J].Frontiers in Materials，2022，9：
918091.
[4] 王志刚，王萍，彭国平，等. 高温环境下钛合金拉伸损
伤声发射试验[J]. 无损检测，2023，45（11）：35-41，71.
[5] 王博识，刘延川，李宏坤，等. 基于声发射信号的桥式
起重机主梁结构裂纹损伤检测[J]. 无损检测，2023，
45（7）：25-29.
[6] ZHAO P J，SUN Y D，JIAO J P，et al. Correlation
between acoustic emission detection and microstructural
characterization for damage evolution[J]. Engineering
Fracture Mechanics，2020，230：106967.
图 7 阶段一和阶段二单位时间内的各试件声发射信号 [7] HE J J，FENG X H，WANG X Y，et al. Fatigue
数量增长率 performance and acoustic emission behavior of
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2025 年 第 47 卷 第 3 期
无损检测