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无损检测新技术:声发射检测技术的简介及应用

2015-12-05 09:43:02 来源:中国检测网 阅读:

无损检测新技术:声发射检测技术的简介及应用 

  声发射的概念

  

  材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射(Acoustic Emission, 简称AE) ,有时也称为应力波发射。

  

  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,被称为声发射源。

  

  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,被称为其它或二次声发射源。

  

  声发射是一种常见的物理现象,各种材料声发射信号的频率范围很宽,从几Hz的次声频、20 Hz~20K Hz的声频到数MHz的超声频;声发射信号幅度的变化范围也很大,从10m的微观位错运动到1m量级的地震波。

  

  如果声发射释放的应变能足够大,就可产生人耳听得见的声音。大多数材料变形和断裂时有声发射发生,但许多材料的声发射信号强度很弱,人耳不能直接听见,需要藉助灵敏的电子仪器才能检测出来。

  

  用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术,人们将声发射仪器形象地称为材料的听诊器。

  

无损检测新技术:声发射检测技术的简介及应用

  声发射技术检测罐体腐蚀和泄露

  

  声发射技术发展概述

  

  声发射和微震动都是自然界中随时发生的自然现象,尽管无法考证人们何时首次听到声发射,但逐如折断树技、岩石破碎和折断骨头等的断裂过程无疑是人们最早听到的声发射信号。

  

  可以十分肯定地推断“锡呜”是人们首次观察到的金属中的声发射现象,因为纯锡在塑性形变期间机械栾晶产生可听得到的声发射,而铜和锡的冶炼可追朔到公元前3700年。

  

  现代的声发射技术的开始以Kaiser五十年代初在德国所作的研究工作为标志。他观察到铜、锌、铝、铅、锡、黄铜、铸铁和钢等金属和合金在形变过程中都有声发射现象。

  

  他最有意义的发现是材料形变声发射的不可逆效应即:“材料被重新加载期间,在应力值达到上次加载最大应力之前不产生声发射信号”。现在人们称材料的这种不可逆现象为“Kaiser效应”。Kaiser同时提出了连续型和突发型声发射信号的概念。

  

  二十世纪五十年代末,美国人Schofield和Tatro经大量研究发现金属塑性形变的声发射主要由大量位错的运动所引起, 而且还得到一个重要的结论, 即声发射主要是体积效应而不是表面效应。

  

  Tatro进行了导致声发射现象的物理机制方面的研究工作, 首次提出声发射可以作为研究工程材料行为疑难问题的工具, 并预言声发射在无损检测方面具有独特的潜在优势。

  

  二十世纪六十年代初,Green等人首先开始了声发射技术在无损检测领域方面的应用, Dunegan首次将声发射技术应用于压力容器方面的研究。

关键词:无损检测,声发射检测,检测技术

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