基于声发射的铝合金微损伤演化机理研究

发布时间：2018-06-01 00:10

本文选题：铝合金 + 声发射　；参考：《天津科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：铝合金以其密度小、可强化、易加工、耐腐蚀等优点被广泛应用于航空航天、交通运输、建筑装饰等重要场合。研究发现,铝合金构件在工程实践服役过程中的损伤演化机理非常复杂,不同的应力状态下会呈现出不同的损伤机理和微损伤演化过程,由此对工程服役材料断裂失效的评估和预防带来了很多困难。声发射检测作为一种被动性、动态无损检测技术,其具备的高灵敏度和实时监测等特点使其非常适用于铝合金等固体材料承载过程中微损伤演化过程的研究。本文便是借助声发射技术对铝合金1060和6063的微损伤演化机理进行研究,主要工作及成果包括:(1)对于两种材料的标准试样,基于试验测得材料内部微损伤产生的声发射信号并定义得到相应的多元随机损伤变量D,同时借助概率熵予以分析得到熵曲线,实现对其微损伤演化过程的量化,并对比分析两种材料熵曲线的异同发现:两者整个微损伤演化过程均为正应力占主导作用、正应力剪应力混合作用到剪应力占主导作用的变化过程;而同种载荷条件不同材料之间,由于物性的差异其微损伤演化过程也存在部分差异。再利用Andrewsplot方法对两种材料的微损伤演化过程进行探索性聚类分析发现:相同应力状态下的损伤具有高度相似性,也即损伤机理和微损伤类型本质上的相似性很大程度上取决于材料内部所受应力状态的种类而非应力值大小的相似性。最后基于扫描电镜(SEM)的观测结果验证了上述结论,即两种物性不同的铝合金材料在同种载荷条件、同种应力状态下,所表现出的微损伤类型几乎一致,应力值的大小仅仅会影响到材料微损伤的尺寸、深度等外观形貌,不会影响到微损伤的存在类型。(2)对于两种材料的剪切及正断试样,对比分析其熵曲线趋势发现:剪切试样相比于正断试样的熵曲线形式较单一,趋势更清晰、更具规律性,也反映出剪应力占主导作用的损伤其损伤机理较简单。利用Andrews plot方法可以将同种材料两种试样的损伤数据清楚地区分开,表明了剪切和正断试样所产生的损伤数据背后所蕴含的微损伤信息完全不同,对应着试样内部所受应力状态及损伤机理本质上的不同,再次证明出材料损伤机理和微损伤类型本质上的相似性很大程度上取决于材料内部所受应力状态种类的相似性。SEM观测结果也再次验证得出:剪切试样所形成的剪切断口,其微损伤类型主要是长型或抛物线型的拉长韧窝,且同一试样两断口韧窝的拉长方向相反;而正断试样所形成的正断断口,其微损伤类型主要是圆型或椭圆型的等轴韧窝。铝合金等固体材料的损伤和破坏在本质上均为材料内部微损伤演化的结果,材料的微损伤演化也是当前力学界和工程界均十分关注的难题。本文利用声发射技术去探究材料微损伤的演化机理,实现了对两种铝合金材料微损伤演化过程的检测、评估,为工程材料服役过程中损伤的评判与预防提供参考价值。
[Abstract]:This paper studies the mechanism of micro - damage evolution of aluminum alloy 1060 and 6063 by means of acoustic emission technique . ( 2 ) For the shear and positive break samples of two materials , it is found that the entropy curve of the shear specimens is single , the trend is clearer and more regular , and the damage mechanism is quite different .
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.21

【参考文献】