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​结构完整性研究中声发射技术前沿分享

   日期:2024-07-27     来源:疲劳力学可靠性与人工智能    浏览:177    评论:0    
核心提示:声发射(AE)是固体材料在受到机械载荷作用时,由于局部应力能的快速释放(如裂纹的形成)而产生的瞬态弹性波。丹麦技术大学的科

声发射(AE)是固体材料在受到机械载荷作用时,由于局部应力能的快速释放(如裂纹的形成)而产生的瞬态弹性波。丹麦技术大学的科研人员在全尺寸结构试验中研究了14.3米和31米长的风机叶片在循环载荷下由于内部制造缺陷产生的AE信号。

对工业规模叶片中AE信号的频率和能量及其位置进行了空间分析,结果表明发现虽然将AE信号追踪到嵌入式制造故障很简单,但在不同的测试阶段,声波特性是不一致的,这对声波特性与损伤位置之间的相关性提出了挑战。应该收集更多的参考测试数据来建立这些相关性。

该研究为更好地利用AE数据进行可靠的风机叶片结构健康监测提供了见解。

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文献网址https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.114661

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风机叶片全尺寸疲劳载荷试验装置

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叶片AE传感器布置图
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AE传感器记录与定位示意图

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叶片事件的时间和位置图

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传感器的变量差对比图(1为传感器1,2为传感器2)

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叶片传感器8位置与频率和能量的关系图

研究成果二

基于声发射技术的粘接接头冲击疲劳损伤早期检测


风机叶片在运输、安装和运行过程中存在冲击损坏的风险。这样的冲击可能会造成一定程度的破坏,从而影响整个结构的性能和安全。

荷兰代尔夫特理工大学的科研人员研究了冲击损伤对风力发电机叶片梁帽-剪力腹板粘接连接试件疲劳损伤扩展的影响。此外,还研究了声发射检测早期冲击疲劳损伤的有效性。

研究了三种能量水平递增的冲击试验。结果表明在平均能量为16.32 J的冲击试验中,疲劳损伤累积过程不受冲击损伤的大小和位置的影响;而在平均能量为23.68 J和32.13 J的冲击试验中,冲击区裂纹密度增大,胶粘剂与层合板的脱层和脱粘速度加快。

在高能冲击试验中,声发射可以识别损伤区域的位置。在疲劳试验过程中,它还能有效地显示该区域疲劳损伤累积。

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文献网址:https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2024.117973

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AE测量及疲劳试验装置示意图
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低能级冲击下的试件损伤扩展图

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疲劳扩展中声发射事件的空间分布

研究成果三

建筑工程木制品指节处声发射与应变场的关系


在建筑中使用工程木制品(EWPs)正变得非常受欢迎,因为它们有利于建筑部门的脱碳并改善实木的性能和机械性能。连接技术可以消除木材的自然缺陷(结、裂、腐烂区域等),提供更清晰的木材和更大的结构元件的制造。目前,胶合层压木材(GLT)和交叉层压木材(CLT)是最常用的产品,甚至适用于高层建筑。

考虑到所使用的粘合剂和由于其几何形状而增加的摩擦表面允许应力在连接的薄片之间有效地转移,使它们的机械行为几乎像一块实木。因此,这些产品的质量控制是至关重要的。

西班牙格拉纳达大学圣地亚哥德孔波斯特拉大学的科研人员采用数字图像相关(DIC)技术测量了指节样品的纵向和横向应变场,并将其与样品受到拉应力时释放的声发射波进行了比较。结果表明,声发射技术与结构接缝的质量控制有着密切的关系,这意味着声发射技术是一种有前途的工具。

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文献网址:https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2024.108411

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具有DIC和AE监控的拉伸试验装置

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最大载荷的不同百分比下TT和TF样品的纵向和横向应变场的DIC图像

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声发射参数与纵向和横向应变与施加载荷的相关性
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来源:疲劳力学可靠性与人工智能


 
 
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