桥式起重机Q345B 钢箱形梁母材疲劳损伤的声发射双谱分析( 二 )
2 实验结果与分析
2.1 Q345B 钢疲劳断裂过程的声发射表征
图5 显示了Q345B 钢累积声发射计数与疲劳循环周次经过归一化处理后的关系 ， 归一化处理的方法是在某一循环周次下的计数或周次除以总计数或总周次求得 。 图5a 中黑色和红色曲线表示桥机Q345B 钢箱形梁归一化累积声发射计数与疲劳循环周次之间的关系 。 桥机箱形梁归一化累积声发射计数与疲劳循环周次之间的关系图呈现3 个阶段：第1 阶段 ， 在实验刚开始 ， 声发射计数会有一个小幅度的迅速上升；第2 阶段 ， 声发射计数增长率降低 ， 声发射计数保持基本恒定的计数率缓慢的增长；第3 阶段 ， 声发射计数率比第2 阶段出现一定程度的增长 。
图5b 中蓝色和绿色曲线 ， 即lab1、lab2 曲线可以看到实验室小试样的2 个重复试样均呈现3 个典型阶段：第1 阶段 ， 在试验开始短时间内声发射计数迅速增加；第2 阶段 ， 声发射计数增长速率明显降低并进入平台区域 ， 并在占80% 疲劳寿命的时间里持续保持基本恒定的计数率；第3 阶段 ， 声发射计数率再次迅速增加直到试验结束 。
本文插图
（a）桥机箱形梁 （b）实验室小试样
图5 归一化声发射计数与疲劳循环周次关系
实验室小试样与桥机箱形梁的归一化累积声发射计数与疲劳循环周次之间的关系图对比可以发现：1）二者在整个疲劳实验过程中都可以划分为分为3 个阶段；2）实验室小试样各个阶段累计计数增长率转变明显 ， 但箱形梁尤其第1 阶段向第2 阶段转变累计计数增长率没有特别大的变化；3）实验室小试样第3 阶段声发射计数率迅速增加 ， 对应的是疲劳裂纹失稳扩展；桥机箱形梁第3 阶段声发射计数率与小试样相比小很多 。 上述实验结果表明 ， 虽然箱形梁比小试样更早进入失稳扩展 ， 但如若小试样进入失稳阶段 ， 其失稳速率要大于箱形梁 。 究其原因是箱形梁尺寸过于庞大 ， 其疲劳裂纹扩展不是沿着同一个方向进行的 。 所以 ， 当箱形梁进入疲劳失稳扩展阶段 ， 其能量释放反而更快 ， 导致其裂纹扩展速率小于沿单一方向扩展的实验室小试样 。 通过声发射技术可以检测出箱形梁疲劳测试过程中疲劳扩展第2 阶段与第3 阶段的拐点（安全状态与非安全状态的拐点） ， 即可作为安全预警点发出安全警告 。
2.2 Q345B 钢疲劳断裂时声发射信号的双谱分析
在整个疲劳断裂过程中 ， 疲劳裂纹扩展过程的第2 阶段与第3 阶段占整个疲劳过程的大部分时间 ， 且第2 阶段到第3 阶段的转变正对应材料由安全状态转变为危险状态 。 所以 ， 本文主要研究了Q345B 钢箱形梁和Q345B 钢实验室小试样第2 阶段和第3 阶段声发射信号规律 。 不同试样各阶段典型信号的波形、功率谱、归一化双谱值如图6 ～图9 所示 。
本文插图
（a）第2 阶段 （b）第3 阶段
图6 箱形梁疲劳各阶段典型信号波形和功率谱
本文插图
（a）第2 阶段 （b）第3 阶段
图7 实验室小样疲劳各阶段波形和功率谱
本文插图
（a）第2 阶段 （b）第3 阶段
图8 箱形梁疲劳各阶段典型信号归一化双谱值
通过图6 ～图9 ， 对比Q345B 钢箱形梁疲劳不同阶段的波形、功率谱、归一化双谱值 。 图6 中的A 信号取自图5a 中归一化疲劳循环周次0.2 时的声发射信号；B 信号取自图5a 中归一化疲劳循环周次0.4 时的声发射信号；C 信号取自图5a 中归一化疲劳循环周次0.93 时的声发射信号 。 疲劳裂纹扩展第2 阶段即稳定扩展阶段波形呈现出连续型信号A 和B；功率谱曲线呈现单峰 ， 且峰值频率范围在200 ～ 300 kHz 之间 ， 归一化双谱图中也呈现单峰 。 疲劳裂纹扩展第3 阶段即失稳扩展阶段波形呈现出突发型信号 ， 功率谱曲线呈现很明显的多峰 ， 归一化双谱图中也表现出多峰特征 。 Q345B 钢箱形梁疲劳不同阶段的声发射信号规律是疲劳断裂损伤状态引起的 。
推荐阅读
- 合资|中国船舶集团旗下华南船机合资公司新签超亿元重型船用起重机供货合同
- 大象|100多年前，一头大象被判处死刑，被起重机活活吊死，它做错了什么
- 前瞻网 直臂式随车起重机市场需求占据主导地位，2020年中国随车起重机行业产业链现状分析
- 启动仪式|优化营商抚顺东洲：老虎台派出所开创枫桥式派出所警务模式启动仪式
- 高空|你试过在五十米高空吃饭吗？上去得靠起重机，这也太刺激了吧
- 澎湃新闻|深圳地铁龙门吊倾覆致2死6伤续：全市建筑起重机械停止作业