起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)損傷聲發(fā)射特性仿真和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、起重機(jī)主要由金屬構(gòu)件通過焊接或螺栓聯(lián)接方式聯(lián)接而成，其金屬構(gòu)件在交變載荷作用下會(huì)發(fā)生變形、裂紋擴(kuò)展甚至疲勞斷裂，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。采用常規(guī)無損檢測(cè)方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，效率低且容易漏檢，而聲發(fā)射技術(shù)憑借其對(duì)活性缺陷敏感、檢測(cè)覆蓋范圍廣等優(yōu)勢(shì)可以很好地彌補(bǔ)常規(guī)方法的不足。本文針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)損傷聲發(fā)射檢測(cè)中亟需解決的聲發(fā)射源定位與源性質(zhì)評(píng)定問題，采用有限元仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)中聲發(fā)射波傳播特性及材料和結(jié)構(gòu)損傷的聲發(fā)

2、射源特性展開研究。
　　首先，基于彈性動(dòng)力學(xué)理論，運(yùn)用顯式積分算法在ABAQUS/EXPLICIT中建立了薄板聲發(fā)射波傳播模型，研究得出針對(duì)不同的聲發(fā)射激勵(lì)方式，薄板中主要產(chǎn)生SO擴(kuò)展波和AO彎曲波，在傳播過程中其傳播速度、幅度及頻率特性存在明顯差異，且會(huì)受到裂紋等靜態(tài)缺陷的影響。然后，對(duì)起重機(jī)箱形梁中聲發(fā)射波的傳播特性展開有限元仿真和實(shí)驗(yàn)研究，獲得了聲發(fā)射波在箱形梁中傳播時(shí)的波形變化規(guī)律和信號(hào)衰減特性，并從波場(chǎng)快照?qǐng)D中直觀地了解

3、了聲發(fā)射波在不同時(shí)刻的傳播狀態(tài)。
　　其次，制作完整和焊接兩種Q235B板材試樣，設(shè)計(jì)了試樣拉伸損傷過程聲發(fā)射監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。結(jié)合金屬材料力學(xué)行為特性，對(duì)材料損傷聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)頻域參數(shù)進(jìn)行分析研究，獲得材料塑性屈服、強(qiáng)化變形及斷裂等損傷階段所表現(xiàn)出的聲發(fā)射特性。此外，研究發(fā)現(xiàn)聲發(fā)射特征參數(shù)能從微觀上描述焊接對(duì)材料力學(xué)特性的影響，并能以聲發(fā)射參數(shù)“雙峰”分布的形式反映焊接試樣的屈服過程。
　　再次，考慮起重機(jī)典型結(jié)構(gòu)及其承載特點(diǎn)，對(duì)

4、起重機(jī)箱形梁進(jìn)行三點(diǎn)彎曲破壞試驗(yàn)，并使用聲發(fā)射儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)完整梁和下蓋板帶焊縫梁的彎曲損傷過程。研究得出，聲發(fā)射信號(hào)時(shí)域參數(shù)歷程可以很好地反映箱形梁受載損傷過程，且腹板損傷聲發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度要明顯高于上蓋板。此外，聲發(fā)射線性時(shí)差定位法可以實(shí)現(xiàn)箱形梁局部塑性變形損傷區(qū)域的定位。
　　最后，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室一小型葫蘆門式起重機(jī)和某造船廠一臺(tái)已服役30年的門座式起重機(jī)進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)，開展起重機(jī)聲發(fā)射檢測(cè)的工程應(yīng)用研究?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果證明了起重機(jī)聲發(fā)