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木基复合资料粉碎进程中声发射特点的研讨

宣布日期:2017-05-06 11:48    阅读次数:次

资料的变形、毁伤和断裂进程是能量的堆集和开释进程,当资料的部分遭到毁伤或断裂粉碎时,能量便以应力波的情势开释出来,这便是声发射(简称 AE) 景象[ 1] 。声发射旌旗灯号是由传感器领受资料在受力变形粉碎时所开释的声波,经前置缩小、旌旗灯号调度装配等处置而显现的电旌旗灯号,其频次首要集合在 100 kHz 至 1 MHz 之间。经由进程 AE 手艺对波形旌旗灯号的提取和处置,能够或许阐发资料外部布局产生的细观变更、资料变形、变形扩大和完整变形或断裂的微观变更[2 -3] 。声发射手艺和时监测毁伤进程为特色,能够或许在线监测裂纹的萌发和扩大进程,是一种有用地查抄静态缺点的无损检测方式。

木基复合资料在蒙受外力载荷时会产生基体裂纹、界面脱粘、分层和纤维断裂等差别情势的微观毁伤,跟着时候的堆集,终究致使资料微观上的粉碎[4] 。木基复合资料在毁伤断裂进程中会收回丰硕的声发射旌旗灯号,经由进程收罗和阐发声发射信
1 资料与方式
1. 1 资料
拔取经常利用的木基复合资料胶合板(11 层,相邻单板层木纹标的目的彼此垂直)和三聚氨胶贴面刨花板两种资料为试材,密度别离为 0.65 、0.696cm3 ,制陈规格为 300 mm (L) x 20 mm (T) x 18 mm ( R) 的试件,试件在常温下枯燥至含水率不变在 8 %-10% 之间,每组试件各 10 个。
1. 2 尝试方式
操纵声发射仪(长沙鹏翔 PXWAE) 和全能力学尝试机(深圳新三思 CMT 4204) 相连系,接纳三点曲折对试件停止横向加压,加载速率为5 mrn/min ,当试件起头受力时,声发射仪也同时起头收罗声发射旌旗灯号[8] 。传感器的型号为 PXR -15 型,谐振频次为 150 kHz ,传感器牢固在试件上外表且用稠合剂搞合,使其与试件打仗性杰出。传感器领受声发射旌旗灯号,传输至前置缩小器,再经由进程调度装配及装有声发射收罗卡的微机收罗声发射旌旗灯号在显现器上显现并记实上去。操纵 Matlab7.0 对收罗到的声发射旌旗灯号停止噪声处置[9] ,并利用参数阐发法计较声发射旌旗灯号的首要参数幅度、有用电压( RMS) 、振铃合计数、
累计能量等旌旗灯号特点值。
2 成果与阐发
2.1 勾当性显现
加载前提下因变形和部分应力而产生声发射旌旗灯号,声发射旌旗灯号的幅度、有用电压、振铃合计数、累计能量等旌旗灯号特点值能够或许别离从勾当性和毁伤两个方面反应木基复合资料外部毁伤演变进程[10 -15] 。振铃合计数、累计能量等旌旗灯号特点值可清晰地显现声发射时试件的毁伤勾当性。胶合板试件的挠度与载荷、振铃合计数及累计能量干系见图 1 。

试件在挠度不到 3 mm 时未产生声发射景象,在挠度增添到 3.2 mm 摆布时声发射景象产生,并呈稳步增大的趋向,首要表现为振铃合计数和累计能量迟缓增大。当试件挠度到达7 mm摆布时,累计能量敏捷增大,试件断裂。以后,跟着裂纹扩大,振铃合计数和累计能量还会迟缓增大,断口裂纹显现”之”字外形。贴面刨花板试件的挠度与载荷、振铃计数及累
计能量干系见图 2 。

同胶合板试件比拟,贴面刨花板试件声发射勾当性,具备以下特点:(1)贴面刨花板声发射产生早于胶合板,挠度约到达 2.1 mm 时即有声发射景象产生,贴面刨花板声发射后期未有迟缓增添的进程,其振铃合计数和累计能量均为敏捷增添到必然数目,且振铃合计数比胶合板明显削减,胶合板振铃合计数约为4890 ,而贴面刨花板只要 136 。呈现这类景象的缘由能够是尝试中贴面刨花板为三聚氨胶贴面板,外表较脆且不韧性,轻易产生断裂。
(2) 贴面刨花板声发射景象产生时,累计能量可敏捷增添到达 2.3 J ,跟着时候推移,能量另有迟缓增添的进程,这标明贴面刨花板下外表在拉应力的感化下敏捷断裂,以后,跟着下外表断口的增大,贴面刨花板外部裂纹持续扩大。(3) 贴面刨花板试件起头产生断裂时挠度唯一 2. 1 mm ,而胶合板挠度可达 7 mm ,这标明贴面刨花板微裂纹的产生、扩大、贯串的成长进程很是敏捷,其断裂机制属于韧窝断裂。
2.2 毁伤特点阐发
振幅是声发射旌旗灯号波形的最大峰值幅度,凡是
用分贝 (dB) 表现。就一力学概念、而言,能够或许用幅值巨细表现声发射旌旗灯号的能量。有用电压 ERMS 是采样时候内声发射旌旗灯号电压幅度的均方根,若设交变
电压 x( t) , 则有用电压公式可表现为[M]: 2C66D28A-51AE-411D-B3BA-578FC8BAF0C7也可以为 ERMS 为声发射波形的功率绝对值,与声发射旌旗灯号的能量有关,首要用于评估声发射信
号的勾当性。图 3 为胶合板声发射旌旗灯号幅值、有用电压随挠度的散布图,其麋集水平可间接反应声发射事务呈现的频次。由图 3 可知,

胶合板试件三点曲折前提下,其外部毁伤、演变、扩大直至断裂的进程大抵可分为 3 个阶段:第 1 阶段线弹性变形阶段,此阶段未呈现声发射旌旗灯号,无毁伤产生;第 2 阶段非线性变形阶段,在前半阶段中只要少许低能量声发射旌旗灯号产生,这标明微裂纹在资料中呈现后,并未随载荷的增添而增添,尔后半阶段跟着微裂纹构成、扩大,声发射旌旗灯号逐步丰硕变大,直至靠近极限载荷;第 3 阶段韧性断裂阶段,跟着载荷的进一步增添,木纤维束的断裂拔出,微裂纹扩大成微观裂纹,以后便非稳态扩大。终究致使俄然断裂,开释大批高能量弹机能,直至声发射旌旗灯号幅度、有用电压到达最大值。同胶合板比拟,贴面刨花板声发射旌旗灯号标明
(图的,贴面刨花板的毁伤直至断裂大抵分为两个段:第 1 阶段是线弹性阶段,此阶段未呈现声发旌旗灯号,无毁伤产生;第 2 阶段是断裂韧性阶段,此阶段声发射旌旗灯号幅度、有用电压敏捷到达最大,资料从裂纹构成到俄然断裂,开释了大批弹机能。尔后,跟着挠度的增添,幅度和有用电压敏捷下降,这标明跟着资料裂纹的增大,资料外部颗粒仍在开释低能量声发射旌旗灯号,资料裂纹持续扩大。
论 结 3
(1)贴面刨花板微裂纹的产生、扩大、贯串的成长进程是很是敏捷的,其断裂机制属于韧窝断裂,且断裂产生明显早于胶合板。
(2) 胶合板的毁伤阶段首要分为:线弹性阶段、非线性变形阶段、断裂韧性阶段。贴面刨花板
的毁伤阶段首要分为线弹性阶段和断裂韧性阶段。

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