起重機金屬結構損傷聲發(fā)射特性仿真和實驗研究.pdf

1、起重機主要由金屬構件通過焊接或螺栓聯(lián)接方式聯(lián)接而成，其金屬構件在交變載荷作用下會發(fā)生變形、裂紋擴展甚至疲勞斷裂，進而引發(fā)嚴重的安全事故。采用常規(guī)無損檢測方法對其進行檢測，效率低且容易漏檢，而聲發(fā)射技術憑借其對活性缺陷敏感、檢測覆蓋范圍廣等優(yōu)勢可以很好地彌補常規(guī)方法的不足。本文針對現(xiàn)場起重機金屬結構損傷聲發(fā)射檢測中亟需解決的聲發(fā)射源定位與源性質評定問題，采用有限元仿真和實驗相結合的方法，對起重機結構中聲發(fā)射波傳播特性及材料和結構損傷的聲發(fā)

2、射源特性展開研究。
　　首先，基于彈性動力學理論，運用顯式積分算法在ABAQUS/EXPLICIT中建立了薄板聲發(fā)射波傳播模型，研究得出針對不同的聲發(fā)射激勵方式，薄板中主要產(chǎn)生SO擴展波和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，且會受到裂紋等靜態(tài)缺陷的影響。然后，對起重機箱形梁中聲發(fā)射波的傳播特性展開有限元仿真和實驗研究，獲得了聲發(fā)射波在箱形梁中傳播時的波形變化規(guī)律和信號衰減特性，并從波場快照圖中直觀地了解

3、了聲發(fā)射波在不同時刻的傳播狀態(tài)。
　　其次，制作完整和焊接兩種Q235B板材試樣，設計了試樣拉伸損傷過程聲發(fā)射監(jiān)測實驗。結合金屬材料力學行為特性，對材料損傷聲發(fā)射信號的時頻域參數(shù)進行分析研究，獲得材料塑性屈服、強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材料力學特性的影響，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，考慮起重機典型結構及其承載特點，對

4、起重機箱形梁進行三點彎曲破壞試驗，并使用聲發(fā)射儀實時監(jiān)測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)射信號時域參數(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)射信號強度要明顯高于上蓋板。此外，聲發(fā)射線性時差定位法可以實現(xiàn)箱形梁局部塑性變形損傷區(qū)域的定位。
　　最后，通過對實驗室一小型葫蘆門式起重機和某造船廠一臺已服役30年的門座式起重機進行聲發(fā)射檢測，開展起重機聲發(fā)射檢測的工程應用研究。現(xiàn)場檢測結果證明了起重機聲發(fā)