第5期 张卫冬等：基于声发射信号的铝合金材料损伤表征识别 629 能累积特点，选取能量、振铃计数和撞击计数三个 2.3声发射信号特征参数统计 参数进行处理分析.图4~图6分别为一个试验件 声发射信号每个时间点的声发射能量计数和 的能量、振铃计数和撞击计数与应变的关系图，并 振铃计数都是由一次撞击中的振铃和能量统计而 标出与图3对应的拉伸各状态阶段 成，反映了试验过程中每次撞击中能量和振铃计数 数量以及时间分布，因此下面没有单独对撞击计数 统计 9000 8000 性阶 阶 塑性阶 7000 6000 3 段 5000 4000 弹性阶 屈服阶 阶 裂阶段 2 3000 2000 1000 0.005 0.010 0.015 0.020 0 0.020 应变 0.005 0.010 0.015 应变 图4 累积能量计数与应变的关系 图6 累积声发射撞击计数与应变的关系 Fig.4 Relation between cumulative energy counts and strain Fig.6 Relation between cumulative hit counts and strain 由图4可见，能量累积计数在应变低于某值 图7为各阶段声发射能量计数统计，图8为 (0.018)时为近似线性关系，在0.018后大幅度跃迁， 齿轮箱体材料拉伸试验各阶段的声发射振铃计数 这说明低应变时的声发射信号较少，仅当试样发生 统计. 颈缩及最后断裂时才有大量信号出现 金属拉伸过程，可分为弹性变形、屈服、塑性 变形和断裂四个阶段.从图7可以得出：在弹性 变形阶段，阶段能量计数较小，最大能量计数只达 到了38，说明了在此阶段，试样的变形是弹性的， 产生的声发射撞击较少：屈服阶段能量计数相对大 弹 一些，最大能量计数达到了62，此阶段为弹性阶段 3 塑性 服阶段 毁 断裂阶段 与塑性阶段的过渡阶段，屈服阶段形成的大量位错 2 段 塞积冲破障碍，甚至发生大量的原子键断裂，形成 了很强烈的突发性声发射信号，声发射撞击较多且 1 密集；塑性阶段能量计数最大值达到了150以上， 产生的声发射撞击相对于前面阶段要多一些；断裂 0.005 0.010 0.015 0.02 应变 阶段，声发射撞击多且密集，声发射源主要是原子 图5 累积声发射振铃计数与应变的关系 键断裂，最终声发射能量计数达到了67000以上. Fig.5 Relation between cumulative ringing counts and 图8为拉伸试验各阶段声发射振铃计数统计 strain 从图8可以看出：弹性变形阶段振铃计数较小，最 由图5可见，振铃累积计数在应变低于某值 大振铃计数只达到了110，说明了在此阶段，试样 (0.018)时呈近似线性关系，在0.018后大幅度跃迁， 的变形是弹性的，产生的声发射撞击较少：屈服阶 说明在低应变时声发射振铃计数信号增长趋势较为 段振铃计数相对大一些，最大能量计数达到了150， 平缓，仅当试样发生颈缩及最后断裂时振铃计数迅 此阶段为弹性阶段与塑性阶段的过渡阶段，产生的 速增长. 声发射撞击相对于弹性阶段要多一些：塑性阶段振 由图6可见，累积声发射撞击计数在应变低于 铃计数最大值达到了250以上，形成了很强烈的突 某值(0.008)时增长非常缓慢，大于该值后呈近似 发性声发射信号，声发射撞击较多且密集；断裂阶 线性关系，说明累积声发射撞击计数信号增长趋势 段声发射撞击多且密集，声发射源主要是原子键断 较为平缓 裂，最终声发射振铃计数达到了7500以上.第 期 张卫冬等 基于声发射信号的铝合金材料损伤表征识别 · 能累积特 点, 选取能量 、振铃计数和撞击计数三个 参数进行处理分析 图 图 分别为一个试验件 的能量 、振铃计数和撞击计数与应变 的关系 图, 并 标 出与图 对应的拉伸各状态阶段 声发射信号特 征参数统计 声发射信号每个 时间点的声发射能量计数和 振 铃计数 都是 由一次撞击 中的振铃和能量统计而 成 , 反映了试验过程中每次撞击 中能量和振铃计数 数量 以及时间分布 , 因此下面没有单独对撞击计数 统计 口 性段弹阶 屈段服阶 性段塑阶 段断裂阶 燕卞书韶板侧彩踢 性段弹阶 段屈服阶 性段塑阶 段断裂阶 斗月 乙纂六招翔侧报调彩略洲 刀 应变 刀 〕 白一一亩丽弓 应变 刀 图 累积能量计数与应变的关系 一 图 累积声发射撞击计数与应变的关系 由图 可见, 能量累积计数在应变低于某值 时为近似线性关系, 在 后大幅度跃迁 , 这说明低应变 时的声发射信号较少 , 仅当试样发生 颈缩及最后断裂时才有大量信号 出现 段弹阶陛 屈段服阶 性塑段阶 段断裂阶 任︸ 氛六零华蓦洲极彩略工。 刀 刀 应变 图 累积声发射振铃计数与应变的关系 由图 可见 , 振铃 累积计数在应变低于某值 时呈近似线性关系, 在 后大幅度跃迁 , 说明在低应变时声发射振铃计数信号增长趋势较为 平缓, 仅当试样发生颈缩及最后断裂时振铃计数迅 速增长 由图 可见, 累积声发射撞击计数在应变低于 某值 时增长非常缓慢 , 大于该值后呈近似 线性关系 , 说明累积声发射撞击计数信号增长趋势 较为平缓 图 为各阶段 声发射能量计数统计 , 图 为 齿轮箱体材料拉伸试验各阶段 的声发射振铃计数 统计 金属拉伸过程 , 可分为弹性变形 、屈服 、塑性 变形和断裂四个阶段 从 图 可 以得 出 在弹性 变形阶段 , 阶段能量计数较小, 最大 能量计数只达 到了 , 说 明了在此阶段 , 试样 的变形是弹性 的, 产生的声发射撞击较少 屈服阶段能量计数相对大 一些 , 最大能量计数达到 了 , 此阶段为弹性阶段 与塑性阶段的过渡阶段, 屈服阶段形成的大量位错 塞积冲破障碍, 甚至发生大量的原子键断裂, 形成 了很强烈 的突发性声发射信号, 声发射撞击较多且 密集 塑性阶段能量计数最大值达 到了 以上 , 产生的声发射撞击相对于前面阶段要多一些 断裂 阶段 , 声发射撞击 多且密集 , 声发射源主要是原子 键断裂 , 最终声发射 能量计数达到了 以上 图 为拉伸试验各阶段声发射振铃计数统计 从图 可 以看出 弹性变形阶段振铃计数较小 , 最 大振铃计数只达 到了 , 说明了在此阶段 , 试样 的变形是弹性的, 产生的声发射撞击较少 屈服阶 段振铃计数相对大一些 , 最大能量计数达到了 , 此阶段为弹性阶段与塑性阶段的过渡阶段 , 产生的 声发射撞击相对于弹性阶段要多一些 塑性阶段振 铃计数最大值达到了 以上, 形成 了很强烈的突 发性声发射信号, 声发射撞击较 多且密集 断裂阶 段声发射撞击多且密集 , 声发射源主要是原子键 断 裂, 最终声发射振铃计数达到了 以上