大口径厚壁钢管声发射似乎还没有到用于探测喷气发动机零件疲劳损伤的程度

声发射乃是大口径厚壁钢管在经历塑性变形、裂纹增大或破裂时,由于能量释放而引起的一种现象。指出:来自材料的声发射,其产生的原因是:(1)裂纹的成核或扩展;(2)位错的运动;(3)相变;(4)孪晶的生成。能量的一部分转变成通过材料而传播的弹性波,利用放在材料表面上的适当传感器可探测到这些弹性波。某些研究者称这种现象为应力波发射。最初的基础性研究是1940年末1950年初在美国和德国进行的。此后,大量的研究工作就开始了。声发射“工程利用”的最早报导之一是Aerojet总公司1964年对北极星导弹的壳体在液压试验过程中进行的监听。虽然在某些工作中利用了高频送话器,但大多数新近的工作,利用的是附于试样表面的压电晶体或市场上可买到的高频压电加速度计。Hutton认为声发射通常是持续时间非常短的瞬态现象,探得的讯号乃是真正脉冲的模拟,在这个意义上,这些讯号表现着换能器的响应特性。即使利用频率高至30兆赫的传感器,对声发射的响应实质上仍是在换能器的谐振处。因此,大口径厚壁钢管试样中的脉冲持续时间,据推测要小于0.03微秒Chambers提出,在声发射中,根据不同的因素,高达100兆赫的频率是可能发生的。

DuneganHarrisTetelman利用声发射技术探测疲劳裂纹的成长。在楔形开口加载破裂试样(WOL)上,通过在1300磅载荷下的疲劳循环,裂纹被扩大,获得了数据并绘出了的曲线。用这种方法,在疲劳裂纹增大后施加一静载荷,随着载荷的逐步增加将声发射计数累加起来,直到载荷增至2000磅。大口径厚壁钢管表示循环数、裂纹长度及总计数间相互关系的数据。这项工作的主要目的在于找出应力强度因子、疲劳裂纹增长率与声发射增量之间的关系。将传感器直接安放在发动机或发动机零件上,以监听在运转条件下的声发射的可能性,已为一些研究者所探索。虽然发动机分析器(实质上乃是振动及空中声分析器)已经用了一段时期,但它与声发射现象并无关系。波音公司在利用声发射及声发射数据分析评价零件的变质及失效方面,已进行了相当多的试验。在诸如液压阀及流体调节器等零件上已得到很多结果。他并且提出:未来飞机的很多部位,均应通过声发射传感器将数据送到在飞机上的中央信息处理机和计算机以进行监控。至今,大口径厚壁钢管声发射似乎还没有到用于探测喷气发动机零件疲劳损伤的程度。

应变计及其它一些由不锈钢管丝及箔组或的专门量计已被有效地用于研制疲劳损伤探测计,在这一方面最早的尝试显然是在1947年由Foster进行的,较近期出版的代表作有1966Hartjngc521966Horne1969IiarbertSte-phens等的作品。一般说来,这些方法是基于假没:在紧附于结构被监控区的传感器中,当总的累积应变变化时,总存在有持久的电阻变化。通常认为这种电阻的变化是由于用以制造应变计的退火材料大口径厚壁钢管受冷变形而引起的。显然,位错(及空位)造成的电子散射乃是造成电阻增加的主要原因。早期的一些工作者利用一系列直径范围约从时,长度约1时的细金的不锈钢管粘附在试样的受检查区上。也曾试过用薄铝片附在大 的疲劳试样上。这些“薄片”指示器厚度约为0.003时,先用通常的疲劳裁荷加以预损伤,而后附在较大的试样上。已经表明,虽然静态应变转换试验是良好的,但在疲劳载荷下,在指示器或结构试样破坏之前,应变计与试样的连结总是先破坏。http://www.gbt14976.com/Info/View.Asp?id=406

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