基于声发射技术的起重机箱型梁疲劳数据分析

发布时间：2024-03-18 19:46

　　基于声发射技术监测起重机箱型梁疲劳裂纹的扩展,对比Q235B标准试样和箱型梁在疲劳试验中的声发射累积计数/幅值vs.循环周次曲线、声发射累积计数/裂纹扩展速率vs.应力强度因子幅曲线和声发射信号频谱特征。结果表明:箱型梁和标准试样的声发射累积计数/幅值vs.循环周次曲线均呈现基本相似的特征。频谱分析显示,虽然箱型梁和标准试样的声发射累积计数曲线在第二、三阶段产生的主要信号的峰值频率分布范围不尽相同,但是在相应两阶段产生的主要信号的类型(第二阶段2种信号、第三阶段1种信号)、相应频谱的峰数(第二阶段出现单峰和双峰,第三阶段出现多峰)以及两个阶段频谱峰数之间的变化(第三阶段频谱峰数均多于第二阶段)均相似,说明两者的疲劳机制存在着诸多相似之处。因此,一定程度上,能够通过标准试样的疲劳机制来映射箱型梁的疲劳机制,并为大型构件的设计与应用提供指导。

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【部分图文】：

图2在对数坐标下裂纹扩展速率与应力强度因子幅的关系曲线:(a)标准试样，(b)箱型梁

根据公式(1)，对da/dN和ΔK取对数并线性拟合，如图2所示。在对数坐标下Q235B标准试样和箱型梁的da/dNvs.ΔK均基本呈线性关系。通过取对数线性拟合得到两者的Paris常数及指数分别是-9.83013,3.96776;-9.89197,3.84817。其中v值均....

图1Q235B钢热轧态金相照片(a)，标准四点弯板试样尺寸(b)[6]，箱型梁疲劳试验示意图(c)

声发射信号的监测和疲劳试验同时进行。在监测期间均采用线性定位，利用凡士林耦合剂将传感器紧贴在标准试样和箱型梁的表面，具体的位置分别如图1b和1c所示，并固定，以保证传感器和被测试物件的表面有良好接触。详细的操作参照国标《GB/T32544—2016桥式与门式起重机金属结构声发射....

图3声发射累积计数/幅值-循环周次的关系:(a)标准试样，(b)箱型梁

对于多数材料，疲劳断裂过程中声发射信号累积数变化呈现出3个阶段[6]。图3中，标准试样的声发射累积计数曲线的第一阶段，声发射信号计数在短时间内迅速增加，且幅值相对较高，最高幅值达到60dB左右。对于箱型梁，可能是预制缺陷的影响，导致其声发射累积计数曲线提前进入第二阶段。Han....

图4声发射累积计数-ΔK曲线和Paris曲线阶段转变的比较:(a)标准试样，(b)箱型梁

为了研究材料在疲劳断裂过程中的潜在损伤机制，利用双谱估计方法，将声发射信号波形中携带的与损伤有关的信息从噪声、干扰信号、混杂信号等中分离出来，进而进行研究。本研究针对声发射累积计数曲线第二、第三阶段的信号进行研究，并对其进行了频谱分析，结果如图5和图6所示。在标准试样的声发射累积....

本文编号：3931724