基于LabView的裂纹扩展声发射信号分析

论文摘要

随着声发射设备的不断更新换代,声发射技术已经在压力容器、管道、大型构件完整性评估、设备状态监测等领域得到了广泛应用,但对裂纹扩展全过程的声发射信号分析较少。此外,受AEwin配套软件权限的制约,声发射信号的处理需要有一个更为灵活、可在任意一台电脑上运行的软件平台。本文即是在这样的研究需求背景下,采用LabView软件开发了可对单Hit进行波形、频谱分析,对Hit特征参数进行统计学分析的实用软件平台。并利用该软件成功的处理、分析了2A12铝合金母材及其摩擦焊接试样在静拉伸实验和疲劳实验中的声发射数据。本文绘制了2A12铝合金母材及其摩擦焊接试样（950/300,750/150）拉伸过程的应力-应变曲线、AE特征参数统计图、累积图,并分析了试样拉伸各应力阶段的AE信号特征。通过对四种摩擦焊接试样的拉伸强度极限、0～65MPa和65～130MPa下的振铃累积计数和能量累积计数进行对比分析,发现摩擦焊接试样（950/300）的拉伸综合性能最好；并且发现,AE特征参数累积计数对搅拌头转速很敏感：转速越高,两板材的“混融”程度越高,缺陷越少、越小,AE信号也越少、强度越小；转速越低,两板材的“混融”程度越低,缺陷越多、越大,AE信号也越多、强度越大。本文对2A12铝合金母材低周疲劳试验试样做了断口分析,绘制了疲劳试验AE特征参数统计图、累积图和振铃Hit比值图,划分出了AE信号对应疲劳断裂的各阶段；并且发现两次主裂纹合并对应着三个高强度脉冲信号。本文还对试样疲劳断裂各阶段的共8个Hit进行AE波形分析和频谱对比分析,得出2A12铝合金裂纹扩展二通道的AE信号特征频率为225（?）Hz～250kHz和350kHz～500kHz的结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 声发射技术概念及原理
• 1.2 声发射技术的特点与应用
• 1.2.1 声发射技术的优点
• 1.2.2 声发射技术的局限性
• 1.2.3 声发射技术的应用
• 1.3 声发射技术发展史和研究现状
• 1.3.1 声发射技术发展史
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.3.3 国内研究现状
• 1.4 LabView介绍
• 1.5 本文研究的主要内容、特色及创新之处
• 1.5.1 本文研究的主要内容
• 1.5.2 特色及创新之处
• 第2章 声发射信号的产生机理
• 2.1 塑性变形过程中的声发射
• 2.2 裂纹形成和扩展过程中的声发射
• 第3章 声发射信号分析理论
• 3.1 凯塞效应及其应用
• 3.2 声发射信号处理方法
• 3.2.1 特征参数法
• 3.2.2 频谱分析法
• 3.3 试验数据的格式转换
• 3.4 缺陷有害度评价及分类方法
• 3.4.1 按升压过程声发射频度分类
• 3.4.2 按声发射源活动性和强度分类
• 3.4.3 按保压期间的声发射特性分类
• 3.4.4 缺陷有害度综合评定法
• 3.5 本章小结
• 第4章 LabView下编程处理AE信号
• 4.1 单Hit分析程序设计
• 4.1.1 程序流程设计
• 4.1.2 分析界面设计
• 4.1.3 G语言程序
• 4.2 Hit批处理分析程序设计
• 4.2.1 批处理程序流程设计
• 4.2.2 分析界面设计
• 4.2.3 G语言程序
• 4.3 分析结果输出程序设计
• 4.3.1 分析界面设计
• 4.3.2 G语言程序
• 4.4 本章小结
• 第5章 2Al2铝合金拉伸实验与分析
• 5.1 2Al2铝合金拉伸实验设计
• 5.1.1 实验目的
• 5.1.2 实验加载设备
• 5.1.3 声发射仪参数设置
• 5.2 拉伸结果分析
• 5.2.1 母材应力-应变与声发射分析
• 5.2.2 摩擦焊（950/300）应力-应变与声发射分析
• 5.2.3 摩擦焊（750/150）应力-应变与声发射分析
• 5.3 材料性能与声发射特征参数对比分析
• 5.3.1 材料性能对比
• 5.3.2 声发射特征参数对比
• 5.4 本章小结
• 第6章 2Al2铝合金疲劳实验与分析
• 6.1 2Al2铝合金疲劳实验设计
• 6.1.1 实验目的
• 6.1.2 实验加载设备
• 6.1.3 声发射仪参数设置
• 6.2 2Al2铝合金疲劳结果分析
• 6.2.1 断口分析
• 6.2.2 声发射特征参数分析
• 6.2.3 声发射Hit信号波形、频谱分析
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 图A.1 单Hit分析界面
• 图A.2 Hit批处理分析界面