声发射技术在土木工程中的应用
混凝土损伤检测声发射技术应用研究
混凝土损伤检测声发射技术应用研究一、本文概述本文旨在探讨声发射技术在混凝土损伤检测中的应用研究。
混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，其结构的完整性和安全性对于保障建筑物长期稳定运行具有重要意义。
然而，由于混凝土材料本身的复杂性和使用环境的多变性，混凝土结构的损伤问题时有发生。
因此，如何准确、有效地检测混凝土损伤，成为了土木工程领域亟待解决的关键问题之一。
声发射技术作为一种无损检测技术，具有灵敏度高、实时性强、适用范围广等优点，近年来在混凝土损伤检测领域受到了广泛关注。
本文首先介绍了声发射技术的基本原理及其在混凝土损伤检测中的应用背景，然后详细阐述了声发射技术在混凝土损伤检测中的具体应用方法和技术流程，包括声发射信号的采集、处理和分析等方面。
在此基础上，本文进一步探讨了声发射技术在混凝土损伤检测中的优势与局限性，分析了影响声发射检测效果的关键因素，并提出了相应的改进措施和建议。
通过实例分析，验证了声发射技术在混凝土损伤检测中的有效性和可靠性，为实际工程应用提供了有益的参考和借鉴。
本文的研究不仅有助于推动声发射技术在混凝土损伤检测领域的深入应用和发展，也为提高混凝土结构的安全性和耐久性提供了有力的技术支持和保障。
二、声发射技术原理声发射（Acoustic Emission，AE）技术是一种通过检测和分析材料内部应力波传播来评估其损伤状态的无损检测技术。
其基本原理在于，当材料受到内部或外部应力作用时，如果内部存在裂纹、空洞或其他形式的损伤，这些损伤会在应力作用下扩展或重新激活，同时释放出瞬态弹性波。
这些弹性波以声发射信号的形式传播至材料表面，通过专门的声发射传感器捕捉并转换为电信号，进而通过信号处理和分析系统提取出有关损伤的信息。
声发射技术的主要优势在于其能够实时、动态地监测材料在受力过程中的损伤演化情况。
与传统的无损检测技术相比，声发射技术不需要对材料进行预处理或后处理，也不需要在材料表面施加外部激励，因此更适合用于在役结构的健康监测和损伤评估。
声发射在混凝土结构损伤检测中的研究综述
声发射在混凝土结构损伤检测中的研究综述摘要：本文简要了介绍声发射技术的基本物理原理，通过阅读文献，围绕声发射技术在桥梁，隧道，水利，以及房屋建筑工程中的应用进行了分类、总结、归纳。
从而说明声发射技术在混凝土损伤检测中的研究现状，总结声发射技术的研究的重点与难点，并据此给出一些看法。
声发射是材料中出现局部区域的应力集中、能量快速释放，并伴随产生瞬态弹性波的现象。
材料在外力的作用下发生了变形和开裂情况，这是作为判别结构是否失效以及失效程度的重要依据。
这种变形和断裂相关的信号源称为声发射源。
不同的材料对应不同频率和幅度的声发射信号，小到几赫兹的次声频和10-13m的微观错动，大到数兆赫兹的超声频和几米量级的地震波波动。
因此其对位移感知非常敏感，使得损伤可在肉眼可见之前被发现。
同时声发射不像超声或射线检测方法那样，需要提供外部激励。
声发射检测可获得与载荷、时间等变化的外参数。
材料的变形和断裂过程普遍都伴随很弱的声发射信号，需要借助相关的电子仪器才能检测。
声发射技术所涉及的方面有声发射波的传播，声电的装换，信号的处理，数据的显示与记录和分析等等。
声发射信号的外参数包括：时间、通道、幅值、能量、波形等等。
但怎样利用这些信息去分析和评价结构损伤，任然是一个亟待解决的问题。
到目前为止处理声发射信号的方法有：一是采用时差定位为基础原理，得到声发射事件与时间的定位分布和损伤集度，从而分析问题；二是对声发射波进行时域和频域的分析，这种方法的定位精度更高；三就是采用联合定位法，综合考虑多个方面对定位的影响，进一步提高精度。
2声发射技术在桥梁工程中的运用改革开放后，世界范围内各类桥梁经过多年的使用后都陆续处于需要维修和加固的阶段。
对比常规的检测方法，我们特别希望有一种能够动态的检测和分析桥梁结构损伤的方法。
此时，声发射作为一种无损检测技术，而被引入到桥梁工程中。
2011年，大连理工大学丁穗坤[1]还提出采用小波分析技术运用于声发射波形分析，通过优化小波基、分解次数和阈值，可很好地过滤噪声信号，从而得到有利的声发射信号特征。
同济大学土木工程课件4-声波测试技术与声发射监测技术
X方向上利用牛顿第二定律
2019/11/9
6土木工程
§4-1 声波的传播规律
拉密运动方程的推导 三个方向的运动方程：
弹性介质本身的特性
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7土木工程
§4-1 声波的传播规律
拉密运动方程的推导 三个方向的运动方程：
代入整理可得
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8土木工程
cm cCm2 tm tCm2
试块强度———声波测试———岩体强度
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22土木工程
§4-2 声波探测技术 1 地质工程： 3）声波测井
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23土木工程
§4-2 声波探测技术 2 岩土工程： 1）岩土体力学参数确定
Vp
2G
4土木工程
§4-1 声波的传播规律
波动方程：拉密运动方程
( G)
x
G 2u
2u t 2
( G)
y
G 2v
2v t 2
( G) G 2 w 2 w
z
t 2
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5土木工程
§4-1 声波的传播规律
2 弹性参数：
Vp
2G
E(1 ) (1 )(1 2)
Vs
G
E
2 (1 )
VR
0.87 1.12 1 Leabharlann E2 (1 )
0.87 1.12
1
Vs
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14土木工程
§4-2 声波探测技术
2 影响岩体（石）波速的主要因素：
《2024年声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为研究》范文
《声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为研究》篇一一、引言钢筋混凝土结构是现代建筑中最常用的结构之一，具有较高的强度和耐久性。
然而，由于材料老化、环境影响和外部荷载等因素的影响，钢筋混凝土结构可能会出现破坏。
因此，对钢筋混凝土破坏行为的准确识别和监测显得尤为重要。
声发射技术作为一种有效的无损检测方法，在钢筋混凝土结构破坏行为的识别和监测中发挥着重要作用。
本文将探讨声发射技术在识别钢筋混凝土破坏行为中的应用及研究进展。
二、声发射技术概述声发射技术是一种通过检测材料内部裂纹扩展过程中产生的应力波来分析材料性能的技术。
在钢筋混凝土结构中，当混凝土内部出现裂纹扩展、钢筋与混凝土之间的粘结失效等破坏行为时，会产生声发射信号。
通过捕捉和分析这些声发射信号，可以评估钢筋混凝土结构的健康状况和预测破坏行为。
三、声发射技术在钢筋混凝土破坏行为识别中的应用1. 信号采集与处理：利用声发射传感器采集钢筋混凝土结构在受力和破坏过程中的声发射信号。
通过对信号进行滤波、放大和数字化处理，提取出有用的信息。
2. 特征参数分析：根据声发射信号的特征参数，如振幅、频率、持续时间等，分析钢筋混凝土结构的破坏行为。
例如，通过分析声发射信号的能量分布，可以判断混凝土内部的裂纹扩展情况；通过分析声发射信号的频率特性，可以评估钢筋与混凝土之间的粘结状况。
3. 模式识别与机器学习：利用模式识别和机器学习技术对声发射信号进行分类和识别。
通过训练模型，实现对不同破坏行为的自动识别和预测。
4. 实时监测与预警：将声发射技术应用于钢筋混凝土结构的实时监测中，通过对声发射信号的实时分析，实现对结构破坏行为的早期预警，为结构安全提供保障。
四、研究进展与成果1. 理论模型研究：针对钢筋混凝土结构的破坏行为，建立了一系列声发射理论模型，为实际应用提供了理论依据。
2. 实验研究：通过大量的实验研究，验证了声发射技术在识别钢筋混凝土破坏行为中的有效性。
实验结果表明，声发射技术可以有效地监测钢筋混凝土结构的破坏过程，预测结构的承载能力和使用寿命。
声发射技术在土木工程中的研究进展陈强
声发射技术在土木工程中的研究进展陈强发布时间：2023-07-02T06:00:12.506Z 来源：《建筑实践》2023年8期作者：陈强[导读] 声发射技术是一项应用较为广泛的土木工程灾害检测技术，本文介绍了声发射基本概念和原理，对声发射技术相关文献进行总结，介绍声发射定位技术常用的定位算法，综述了声发射参数和力学参数之间的关系，总结了声发射在土木工程中的应用现状和研究进展，最后提出了一些声发射技术的需要进一步研究的问题。
重庆交通大学土木工程学院重庆 400041摘要：声发射技术是一项应用较为广泛的土木工程灾害检测技术，本文介绍了声发射基本概念和原理，对声发射技术相关文献进行总结，介绍声发射定位技术常用的定位算法，综述了声发射参数和力学参数之间的关系，总结了声发射在土木工程中的应用现状和研究进展，最后提出了一些声发射技术的需要进一步研究的问题。
关键词：混凝土；声发射技术；结构损伤；土木工程众所周知，混凝土结构损伤主要是其老化和病变引起，混凝土结构在运营期间的出现的细微损伤是很难检测的，为了合理评价混凝土状况，同时为加固、修复、改建等提供基本参数信息和设计依据，需要对混凝土结构的损伤进行评价，确定受损位置、受损程度及受损形状，正确评价混凝土结构的力学性能。
利用声发射系统，通过分析声发射信号，就可以定性或定量地评价出结构的损伤程度，声发射作为一种探测混凝土结构内部损伤的重要手段，在土木工程在有较为广泛的应用，声发射技术能够实现判定混凝土曾经承受的最大应力历史和动态评估混凝土损伤程度等目标，声发射技术是一种实时检测材料在应力作用下变形行为的一种无损检测技术，应用声发射技术可以对结构的”动态”缺陷进行检测和定位，以评定结构的完整性，从而避免结构发生灾难性的破坏，声发射事件定位是声发射研究的核心技术。
本文在对相关文献归纳和总结的基础上，首先介绍声发射技术概念和基本原理，然后针对声发射技术在土木工程中的应用现状和研究成果进行综述，最后介绍了声发射技术的定位技术的研究，对该领域的研究热点和需要进一步研究的关键问题进行归纳和总结。
声发射技术在土木工程中的应用
声发射技术在正交异性钢桥面板疲劳损伤监测中的应用展望目录声发射技术在正交异性钢桥面板疲劳损伤监测中的应用展望 (3)1.声发射技术及其原理 (3)2.声发射信号的特点 (4)2.1Kaiser效应 (4)2.2金属破坏过程中的声发射 (4)3.声发射在土木工程中的应用 (6)3.1声发射在岩土领域的应用 (6)3.2声发射在结构领域的应用 (7)3.3声发射在桥梁结构中的应用 (7)4.桥梁结构高周疲劳理论 (8)5.声发射在桥梁结构疲劳监测中的应用 (9)6.现有研究的不足及展望 (12)声发射技术在正交异性钢桥面板疲劳损伤监测中的应用展望1.声发射技术及其原理声发射技术（Acoustic Emission Technique）作为一门检测技术起步于20 世纪50 年代的德国，开始应用于材料研究最早在工程材料方面对声发射进行研究的当属1941年的Obert 和1942年的Hodgson,他们不仅提出了声发射检测的基本思想,而且研究了发现破裂点的定位技术,并想据此确定岩石中的最大应力区[1]。
在60 年代开始应用于无损检测领域。
我国则于70 年代开始应用声发射技术。
声发射检测技术已广泛应用于石油化工工业、电力工业、材料及力学方面的研究、汽车工业、民用工程、航空航天、金属加工、焊接质量检测与监控等领域[2-3]。
固体物质在外界条件(机械载荷、温度变化等)作用下,其内部将产生局部应力集中现象。
由于应力集中区的高能状态是不稳定的,它必将向稳定的低能状态过渡,在这一过渡过程中,应变能将以弹性波的方式快速释放,即声发射现象。
各种材料的声发射范围很宽,从次声频、声频到超声频,所以声发射有时也称为应力波发射(Stress wave emission)。
在地质上有时称为微震(Microseismic)。
声发射是一种非常普遍的物理现象,大多数金属材料和几乎所有的岩石在塑性变形和断裂时都有声发射发生。
在外部条件作用下，材料或零部件的缺陷或潜在缺陷图 1 声发射监测原理改变状态而自动发出瞬态弹性波的现象亦称为声发射。
《2024年声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为研究》范文
《声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为研究》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断发展，钢筋混凝土结构因其出色的力学性能和耐久性而得到广泛应用。
然而，钢筋混凝土结构的破坏行为具有极大的安全风险和危害性，因此对钢筋混凝土破坏行为的准确识别和监测至关重要。
近年来，声发射技术因其对材料内部破坏过程的敏感性和非破坏性检测的特点，在钢筋混凝土结构破坏行为的研究中得到了广泛的应用。
本文旨在研究声发射技术在识别钢筋混凝土破坏行为中的应用，以期为实际工程提供理论依据和技术支持。
二、声发射技术概述声发射技术是一种通过检测材料内部裂纹扩展、滑移等过程产生的应力波来分析材料性能的技术。
其基本原理是利用传感器接收材料在受力过程中产生的声发射信号，通过对信号的采集、处理和分析，推断出材料的内部状态和破坏过程。
声发射技术具有灵敏度高、实时性好、非接触式检测等优点，因此在材料科学、地质工程、机械工程等领域得到了广泛应用。
三、声发射技术在钢筋混凝土破坏行为研究中的应用1. 实验方法与材料本研究采用声发射技术对钢筋混凝土试件进行加载破坏实验。
实验中使用的试件包括普通混凝土试件和含钢筋的混凝土试件，通过压力机对试件进行单轴加载，同时利用声发射传感器记录试件在加载过程中的声发射信号。
2. 实验结果与分析通过对声发射信号的采集和处理，我们得到了试件在加载过程中的声发射事件分布图和能量分布图。
分析结果表明，在钢筋混凝土试件破坏过程中，声发射事件和能量分布与试件的破坏阶段密切相关。
在试件初始开裂阶段，声发射事件和能量较低；随着加载的进行，裂纹扩展和钢筋滑移等过程导致声发射事件和能量逐渐增加；当试件进入破坏阶段时，声发射事件和能量达到峰值。
此外，我们还发现不同类型和强度的钢筋混凝土试件在破坏过程中的声发射特征存在差异，这为识别不同类型和强度的破坏行为提供了依据。
3. 声发射技术在钢筋混凝土破坏行为识别中的应用根据实验结果，我们可以利用声发射技术对钢筋混凝土破坏行为进行识别和监测。
土木工程中的建筑物声学性能研究
土木工程中的建筑物声学性能研究土木工程是应用科学的一种，主要研究土木结构、土木材料和土木工程方法等问题。
而在土木工程的实际应用中，声学性能是一个非常重要的研究领域。
本文将从土木工程的角度，探讨建筑物的声学性能研究。
建筑物的声学性能研究在土木工程中占据重要地位。
建筑物的声学性能不仅仅涉及到建筑外墙的隔音效果，还包括室内的吸声效果、声学优化以及噪音控制等方面。
因此，建筑物的声学性能研究需要从不同的角度和层面来进行。
首先，土木工程中的建筑物声学性能研究需要针对不同的建筑材料进行分析。
不同的材料对声音的传播和吸收具有不同的特性。
例如，吸声材料可以有效地减少声音的反射和传播，从而降低室内外噪音的干扰。
针对不同的建筑材料，研究人员需要从材料的声学特性、吸声效果以及使用寿命等方面进行分析，并提出相应的改进和优化方案。
其次，建筑物的声学性能研究还需要考虑建筑结构对声音传播的影响。
建筑物的结构形式会对声音的传播和吸收产生一定的影响。
例如，钢结构和混凝土结构对声音的传播和吸收具有不同的特性。
在研究建筑物的声学性能时，需要考虑结构形式对声学性能的影响，并提出相应的结构调整措施。
另外，建筑物的空间布局和内部装修也会对声学性能产生一定的影响。
大空间和小空间对声音的反射和传播具有不同的效果。
此外，室内装修材料的选择和布置也会对声音的吸收和传播产生一定的影响。
因此，在建筑物的声学性能研究中，需要考虑空间布局和内部装修对声学性能的影响，并提出相应的设计和改进方案。
最后，建筑物的声学性能研究还需要结合实际应用场景来进行。
不同的建筑物用途和地理位置对声学性能的要求不同。
例如，住宅建筑需要有一定的隔音效果，以保证居民的休息和生活质量；而剧院和音乐厅需要有良好的吸声效果，以保证演出和表演的音质。
因此，在研究建筑物的声学性能时，需要考虑实际使用场景，并根据需求提出相应的声学设计和改进方案。
综上所述，土木工程中的建筑物声学性能研究是一个涉及多个领域和层面的综合性问题。
《声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为研究》范文
《声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为研究》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断发展，钢筋混凝土结构因其优良的力学性能和耐久性被广泛应用于各类建筑结构中。
然而，由于外部环境和内部因素的影响，钢筋混凝土结构可能会出现各种破坏行为，如裂缝、剥落、锈蚀等。
这些破坏行为如果不及时检测和修复，可能会对建筑的安全性和耐久性造成严重影响。
因此，研究钢筋混凝土结构的破坏行为识别技术具有重要的现实意义。
声发射技术作为一种有效的无损检测技术，在钢筋混凝土结构破坏行为识别中具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨声发射技术在识别钢筋混凝土破坏行为中的应用，以期为相关研究和应用提供参考。
二、声发射技术概述声发射技术是一种通过检测材料在受力过程中产生的声波信号，分析材料内部结构变化和破坏行为的技术。
在钢筋混凝土结构中，声发射技术可以有效地监测混凝土在受力过程中的微裂纹扩展、钢筋与混凝土之间的粘结滑移等破坏行为。
声发射技术具有非接触、无损、实时监测等优点，因此在钢筋混凝土结构破坏行为识别中具有广泛的应用前景。
三、声发射技术在钢筋混凝土破坏行为识别中的应用1. 实验设计与实施本研究采用声发射技术对钢筋混凝土试件进行破坏行为监测。
首先，制备不同配比和尺寸的钢筋混凝土试件，设计不同的加载方式和加载速度。
然后，在实验过程中实时监测试件的声发射信号，并记录相关数据。
通过对比不同试件的声发射信号特征，分析其破坏行为类型和程度。
2. 声发射信号处理与分析声发射信号处理与分析是识别钢筋混凝土破坏行为的关键步骤。
首先，对采集的声发射信号进行预处理，包括滤波、去噪等操作。
然后，采用频谱分析、波形分析等方法对预处理后的声发射信号进行特征提取。
通过对比不同破坏行为的声发射信号特征，可以有效地识别钢筋混凝土的破坏行为类型和程度。
3. 识别结果与讨论根据实验结果和声发射信号分析，可以得出以下结论：不同破坏行为的钢筋混凝土试件在声发射信号特征上存在明显差异。
例如，微裂纹扩展过程中产生的声发射信号频率较低，能量较小；而钢筋与混凝土之间的粘结滑移过程中产生的声发射信号频率较高，能量较大。
基于声发射技术的裂缝检测与监测应用综述
基于声发射技术的裂缝检测与监测应用综述发布时间：2022-11-07T06:53:48.648Z 来源：《科学与技术》2022年7月第13期作者：郑永来文源潘坦博[导读] 随着基础设施大规模建设高峰期逐渐远去，对于结构安全的关注重点逐渐由建设向运营与养护转移。
在评估构件与结构的健康状况时，采用无损检测技术对裂缝的进行正确检测与监测至关重要。
郑永来文源潘坦博同济大学摘要：随着基础设施大规模建设高峰期逐渐远去，对于结构安全的关注重点逐渐由建设向运营与养护转移。
在评估构件与结构的健康状况时，采用无损检测技术对裂缝的进行正确检测与监测至关重要。
本文将简要介绍无损检测技术中最为常用的技术——声发射技术，其可以应用于混凝土、复合材料、金属、木材与岩石等不同材料，是一项面向未来的、科学可靠的、市场广阔的技术。
关键词：声发射；监测；裂缝1 声发射技术的介绍1.1 声发射现象当固体材料受到超过其机械阻力承受能力的荷载作用时，其内部结构会发生错位与断裂，这个过程伴随着能量的释放，这种能量在介质中以机械波的形式，从损伤部位向周围环境传播，被称为声发射(Acoustic Emissions)。
声发射本质上是指在介质中产生非永久变形的高频应力波的传播，由于其振幅会迅速衰减，因此他们具有瞬态特性。
摩擦接触、冲击、热变形、以及裂缝的形成与扩展都会导致声发射的产生。
1.2声发射监测原理及其系统组成典型的声发射监测布置采用传感元件表面接触的布置方法。
大多数的声发射传感器基于压电效应原理研发，利用某些材料在收到机械应力时会产生电压的原理制作而成。
一般有两类AE传感器，即用于测量所有类型AE波的体声波传感器，及用于测量瑞丽波的表面声波传感器，后者应用较为广泛。
传感器接收到AE信号后通常被预放大，然后使用高速A/D转换器进行采样（理想情况下采样频率应高于1MHZ）。
通过这种方式会记录到两种类型的声发射信号，一种是连续型信号，另一种为突发型信号。
声发射技术在工程中的应用研究
声发射技术在工程中的应用研究声发射技术是一种新型的无损检测技术，具有极好的动态性，在工程领域中被广泛的应用，其优势在于可以了解结构内部的损伤程度以及发展过程。
本文主要从桥梁工程以及水利岩土工程方面，论证了声发射技术的特点以及不足，技术人员在工作中获取了大量声发射技术的应用资料，并结合自身研究的特点，对声发射技术的在工程中的应用现状进行了详细的论述。
标签：声发射技术；桥梁工程；监测系统1 声发射技术在桥梁工程中的应用现阶段，世界范围内的很多桥梁使用时间过长，已经逐渐老化，迫切的需要进行维修和养护，声发射技术是一种很好的无损检测技术，在计算机的支撑下，可以实现对大型建筑的动态性监测。
1.1 桥梁结构寿命和损伤评价很多研究人员对桥梁结构的声发射以及损伤的关系进行了深入的评价，一些技术人员采用声发射技术对应用很长时间的砌体拱桥进行了全面的分析，对砌体部分以及钢筋混凝土部门实现了实时检测，观测并研究结构裂缝的出现以及发展情况，依据不同位置的声发射传感设备所能接收到的声发射撞击数量对其出现的位置进行了准确的定位。
韩国的技术人员对桥梁的疲劳裂纹状况进行了全面的检测，发现裂缝开裂之后所产生的声发射信号存在着一定的特点，可以依据其对裂纹出现的位置进行准确的判定。
另外，还对车载作用下的钢筋混凝土桥梁的结构参数以及损伤状况进行了研究，通过声发射技术得到了他们相互之间的对应关系，通过这项技术能够合理的判断结构已经出现的损伤。
一些研究人员在对桥梁工程中的H型钢的声发射特点进行了研究，发现声发射技术可以实现型钢裂缝位置的确定，并确定声发射信号和车辆荷载之间的相关联系。
声发射技术的应用前景广阔，但是在技术上仍然存在着一定的问题和难点。
技术人员通过对几十座钢制桥梁以及铁路开展声发射监测，发现声发射技术具有实时监测和对裂缝进行定位的能力，但是不能够很好的的评价钢结构的使用状况以及寿命，如果将声发射技术应用于钢筋混凝土桥板上，发现冲击载荷对应着强烈的声发射现象，所以，在检测混凝土桥梁的使用状况时，需要将车辆的行驶快慢作为一个主要的影响因素，如果移动载荷振动状况变化明显，也会对桥梁特定位置的声发射状况产生影响。
论声发射技术在土木工程中的应用
论声发射技术在土木工程中的应用【摘要】本文通过介绍声发射技术的概念、原理、以及在土木工程中的应用，说明声发射技术的发展前景和在业内的重要作用。
声发射技术以及在很多方面得到了重用，但是相继也出现了一些在应用上的现状问题。
【关键词】声发射技术；土木工程；应用一、前言随着时代的变迁，声发射技术已经在土木工程建筑中得到了广泛的应用，声发射技术是一种最新型的检测技术，本文首先将介绍声发射的定义和声发射技术的工作原理，然后会具体分析声发射技术在土木工程中的具体作用。
二、声发射技术的概念声发射(Acousticemission 简称AE)又称应力波发射，是材料或零部件受力作用产生变形、断裂，或内部应力超过屈服极限而进入不可逆的塑性变形阶段，以瞬态弹性波形式释放应变能的现象。
这种弹性波以声波形式存在，频率范围很宽包括数赫兹到数兆赫兹，如果能量足够大，并且频率集中在声音频段内，则可以被人耳所听见。
诸多原因可以产生声发射，如材料裂纹、断裂、应力再分配、撞击及摩擦等。
三、声发射的基本原理声发射检测的原理，从声发射源发射的弹性波最终传播到达材料的表面，引起可以用声发射传感器探测的表面位移，这些探测器将材料的机械振动转换为电信号，然后再被放大、处理和记录。
固体材料中内应力的变化产生声发射信号, 在材料加工、处理和使用过程中有很多因素能引起内应力的变化，如位错运动、孪生、裂纹萌生与扩展、断裂、无扩散型相变、磁畴壁运动、热胀冷缩、外加负荷的变化等等。
人们根据观察到的声发射信号进行分析与推断以了解材料产生声发射的机制。
一般而言，对超标声发射源，要用其它无损检测方法进行局部复检，以精确确定缺陷的性质与大小。
四、声发射技术在在土木工程中的应用1、声发射技术原理Kaiser效应是德国学者Kaiser在1963年研究金属声发射特性时发现的,材料被重新加载期间,在应力值达到上次加载最大应力之前不产生声发射信号,也就是说,岩土体在受荷载作用时引起内部微裂纹的产生、发展、错位、颗粒界面的移动、破坏等都会产生声发射;岩体声发射的频次、多少、激烈程度岩土体的破坏过程密切相关,岩土体破坏愈严重,岩体声发射频次愈高,释放能量愈大,因此,通过岩土体声发射频次、能量等有关指标在一定程度上反映了岩体结构特征及其破坏过程,这是声发射技术在岩土工程应用的主要依据。
《2024年声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为研究》范文
《声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为研究》篇一一、引言钢筋混凝土作为重要的建筑材料，其安全性和稳定性对建筑物、桥梁、道路等基础设施的安全运营至关重要。
因此，对钢筋混凝土破坏行为的准确识别和预测显得尤为重要。
近年来，声发射技术作为一种有效的无损检测方法，在钢筋混凝土结构破坏行为的研究中得到了广泛应用。
本文旨在探讨声发射技术在识别钢筋混凝土破坏行为方面的应用及研究成果。
二、声发射技术概述声发射技术是一种基于材料在受到外力作用时产生的声波信号的检测技术。
在钢筋混凝土结构中，当混凝土或钢筋发生断裂、开裂等破坏行为时，会产生声波信号。
声发射技术通过捕捉和分析这些声波信号，可以实现对钢筋混凝土结构破坏行为的实时监测和预测。
三、声发射技术在钢筋混凝土破坏行为识别中的应用（一）声波信号的采集与处理在钢筋混凝土结构中，通过布置传感器网络，可以实时采集到结构在受到外力作用时产生的声波信号。
这些信号经过处理后，可以提取出反映结构破坏行为的关键信息，如断裂、开裂等事件的类型、位置和程度等。
（二）声发射技术识别破坏行为的原理声发射技术通过分析声波信号的幅度、频率、波形等特征参数，可以判断出结构中发生的破坏行为类型。
同时，结合结构的实际受力情况，可以进一步推断出破坏行为的原因和可能的危害程度。
四、实验研究（一）实验设计本实验采用声发射技术对钢筋混凝土结构进行了破坏行为监测。
实验中，通过对不同尺寸、不同配筋率的钢筋混凝土试件进行加载，观察其破坏过程中的声波信号变化。
同时，采用传统的破坏试验方法作为对照，以验证声发射技术的准确性。
（二）实验结果与分析实验结果表明，声发射技术可以有效地监测到钢筋混凝土结构的破坏行为。
在加载过程中，当试件出现断裂、开裂等破坏行为时，声波信号会发生变化，这些变化与传统的破坏试验方法所观察到的现象相吻合。
通过对声波信号的分析，可以准确判断出破坏行为的类型、位置和程度等信息。
此外，声发射技术还可以实现对结构破坏行为的实时监测和预测，为结构的安全运营提供有力保障。
声发射技术在岩土工程的应用分析
声发射技术在岩土工程的应用分析随着科学技术的迅速发展，声发射技术在国内很多领域中都得到了普遍的运用，近些年尤其在岩土工程中的运用更是越来越多。
声发射技术在岩土工程的发展史中发挥了不可替代的作用。
而在当前这样一种新形势下，更要强化声发射技术的发展与应用，以便将其更好的运用在岩土工程中，推动岩土工程的大跨步发展。
1 声发射技术概述1.1 声发射简介声发射（AcousticEmission，简称AE）即物体在外力的影响下，在一瞬间释放了较大的弹性能量，最终导致出现了瞬态应力波的物理现象。
大部分的固体材料在发生塑性变形与断裂时都会出现声发射现象，要是所释放的应变能大到了一定的程度，人耳都能听得见，但是很多材料的声发射信号不够强，这时就要借助仪器加以检测、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术，而此技术就是声发射技术。
1.2 声发射技术的特点声发射技术属于动态检测方法。
这种技术能实现静态结构的检测，也能实地检测受力围岩；可以检测一定范围中的特大以及形态复杂的岩体构件；因为声发射技术普遍存在于固体材料中，声发射技术适用于大多数岩土工程。
1.3 岩体声发射技术的基本原理因为受到外力的作用，固体材料内部缺陷或质地不均部分出现应力集中，最终导致出现微破裂，累积的应变能也在一霎那释放。
因为应变能的释放而出现的应力波即为声发射，大部分的岩体都是非均质的，都具有节理和裂隙等问题，因此，当其受力破坏时都会出现声发射，接收由岩体内部发源点传至其界面的声发射，并分析其信号特征的技术，叫岩体声发射技术。
2 声发射技术在岩土工程中的应用2.1 运用于采场稳定性监测采场的稳定性跟矿山的安全生产息息相关，矿岩出现部分冒落、矿柱忽然失稳，都会导致矿山伤亡事故。
根据相关权威资料显示，这一类的伤亡事故已经占到了我国矿山伤亡事故的四成以上。
所以，监测和预报这类事故，具有重大的社会意义和经济意义。
2.2 边坡工程中声发射技术的使用很多矿山和公路工程中都存在边坡工程，边坡工程的稳定性意义重大。
浅谈损伤检测技术在土木工程中的应用
波信号 由接 收天线接收 。 电磁波在介质 中传 播时 ，其路径 、 电磁场 强度及波形通 过介质 的 电 性 性 质 及 几 何 形 态 变 化 ， 根 据 接 收 反 射 回波的双程走 时 ，幅度 和相位等信 息，对介 质的 内部结构 和缺陷等进 行准确定位 。 目前 该方法主要用 于检测一 些地下隐蔽 设施和道
害事例 的增 多 ，土木工 程损伤检测 技术的重 要性 已逐渐被 人们认识 。随着科学 技术的不 断发展 ，土木 工程结构 的损伤检测 技术从方 法简单 的原始 专家经验 方法过渡 到依靠科 学 仪器检测 的规 范方法 。对既有结构 物的可靠 性评定 ，也已越来越依 赖仪器进行 检测和实 验 了。传统 的损伤检测 方法主要包 括外观检 查、微破损检 测 、现场 荷载试验 以及在特殊 情 况下进行抽 样破坏性 试验等 。一 般来说 ， 传 统检查 的方 法对结构 具有一定 的破坏性 ， 且难 以得 到结构 的全 面信息 ，尤其 是结构 中
型、模态 阻尼等 ）是结构物理特 性 （ 如质量 、 刚度 和阻尼 ）的函数 ， 因而结构物 理特性 的 改变会引起结构 振动响应 的改变 。这种损伤 探 测方法属于整体检 测方法 ，相对 于前述 的
局 部无损检测方法 而言 ，它 能够检 测一些较 大形体的复杂结 构及 其构件 。目前 该方法 已 经 被广泛应用在航 空、航天 以及精 密机械结 构等方面 。除 了整体检测 的优 点外 ，对于石
路工程。
但是对于大 型土 木结构 ，该方 法 目前 还 存 在一定的 困难 。进 入实际应用还 有很多研 究工作要做 ，主要体现在：
态分析法 ，这种方法在 发达 国家 已被广泛应 用于航空 、航 天 、精 密机床等领域 的故障诊
《2024年声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为研究》范文
《声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为研究》篇一一、引言钢筋混凝土作为现代建筑结构的主要材料，其安全性和稳定性对于建筑物的使用和安全至关重要。
然而，由于各种因素的影响，钢筋混凝土结构可能会发生破坏。
因此，及时准确地识别和预测钢筋混凝土的破坏行为具有重要意义。
声发射技术作为一种有效的无损检测技术，在钢筋混凝土结构破坏行为的识别和预测中发挥着重要作用。
本文将探讨声发射技术在识别钢筋混凝土破坏行为中的应用及研究进展。
二、声发射技术概述声发射（Acoustic Emission，简称AE）技术是一种通过检测材料在变形或断裂过程中产生的瞬态弹性波来研究材料内部变化的技术。
该技术具有灵敏度高、实时性强、非接触式测量等优点，在材料科学、地质工程、航空航天等领域得到了广泛应用。
在钢筋混凝土结构中，声发射技术可以用于监测混凝土的开裂、钢筋的锈蚀和结构的损伤等破坏行为。
三、声发射技术在钢筋混凝土破坏行为识别中的应用（一）原理与实验方法声发射技术在钢筋混凝土破坏行为识别中的应用主要基于材料力学和断裂力学原理。
当钢筋混凝土结构发生破坏时，会产生应力波，这些应力波可以被声发射传感器捕捉并转换为电信号进行处理和分析。
通过分析声发射信号的参数（如振幅、频率、持续时间等），可以推断出钢筋混凝土结构的破坏类型、程度和位置。
实验方法主要包括：在钢筋混凝土试件上施加荷载，同时用声发射传感器监测结构内部的声发射信号。
通过分析声发射信号的参数和变化规律，可以判断试件的破坏模式和破坏过程。
（二）应用案例分析以某大型桥梁的钢筋混凝土结构为例，采用声发射技术对其进行了破坏行为识别。
首先，在桥梁的关键部位布置声发射传感器，实时监测结构内部的声发射信号。
其次，通过分析声发射信号的参数和变化规律，发现了桥梁结构中的多处损伤。
最后，根据声发射信号的来源和特征，确定了损伤的位置和类型，为桥梁的维修和加固提供了依据。
四、声发射技术识别钢筋混凝土破坏行为的优势与挑战（一）优势声发射技术具有灵敏度高、实时性强、非接触式测量等优点，可以有效地识别钢筋混凝土的破坏行为。
阐述土木工程损伤检测技术分类及应用方法
阐述土木工程损伤检测技术分类及应用方法21世纪，工程建设已经成为影响社会稳定可持续发展中的至关重要的方面。
自21世纪以来中国的建设方面，在国际上还是占据着相对主导的地位。
由于土木结构的自身属性，长时间的日晒雨淋容易使材料老化，使用过度导致的质量下降等情况屡见不鲜，结构稳定性下降，通过土木工程损伤检测技术可以对一些工程损伤的具体位置和程度进行检测，预防结构损伤的恶化，确保结构优良，科学的进步，为损伤检测技术的发展提供了支持，从传统的检测方法开始转向科学技术、仪器导向的精确检测方法。
现代检测测技术与土木工程损伤检测的结合，使得现在的土木工程损伤检测更高效和准确。
1 检测技术的分类就目前的检测技术上看，大致分为两类，第一，静态检测方法，以（射线检测法、雷达检测法、声发射检测法、红外检测法、超声波检测法）为主；第二，基于结构振动损伤识别上发展起来的动态检测方法。
2 结构损伤诊断的方法及应用2.1 传统的检测方法传统的检测方法包括无损检测和外观检查，其中无损检测又包括：声发射检测、X-射线检测、超声波检测、抽样调查等；主要运用于检测材料的特性和局部的缺陷上。
进行传统检测时，往往需要检测者事先对可以接触到的损伤大致部位进行了解，才能进行检测，这样一来就导致检测具有主观性、局限性，不能将整个工程的损伤情况进行全面的概括。
2.2 静态检测方法2.2.1 声发射检测法声发射法于1964年首次运用于工程的结构诊断上，其具体原理是：当物体受到外力和内力的共同作用时，容易发生形变和断裂，此时内应力减小，存储在其间的能量会形成应力波被释放到环境中来。
一旦材质或结构的内部出现一定的损伤（裂纹、位错等内部微小变化时），应力波便会被释放出来；据此原理，一旦捕获到释放出来的信号，对其发射源进行分析，便可推断发生损伤的部位和程度。
但由于这一信号具有复杂性，和干扰性使得该法的发展缓慢。
2.2.2 超声波法超声波结构损伤检测技术的应用较为广泛，是一种无损检测方法，是依据超声波在介质中的传播规律和性质，超声波声学量（超声声数、传播时间、衰减、频谱）结合物体的几何形态以及力学之间的关联，通过对测得超声波的波形特点进行分析，可以对材料结构的内部缺陷大小和方位进行判断。
声发射技术在混凝土结构健康监测方面应用研究
摘要在使用期限内，由于长期的荷载作用或突然的灾害，混凝土结构会出现安全隐患，严重的会危及人的生命财产安全。
为了防止此类事故的出现，对结构物进行健康检测或监测是必要的。
而土木工程无损检测技术对评价和确保结构的安全性具有重要作用。
声发射技术作为一种动态的无损检测方法，在健康监测方面有着广泛的应用。
但由于土木工程中常用的钢筋混凝土是非均匀的、多孔的和各向异性复合材料，不仅结构复杂，而且其性质的分散性极大。
使得机械行业中十分有效的声发射技术，在土木工程中却常常无能为力，往往需要在技术和工艺上做较大的改进才能在土木工程中应用。
本文研究了声发射技术在混凝土材料健康监测方面的应用，主要是加固构件破坏过程的监测和预警，以及碳纤维混凝土中疲劳裂缝扩展过程的监测。
通过实验研究，提出了合适的监测方案，有效的排除了外部环境条件的影响，并对实验结果进行了合理的参数分析，提取了能反应材料内部变化的信息，为实际监测提供了相关依据。
在监测钢丝网加固混凝土柱轴压破坏的实验中，结果发现声发射信号特征和破坏的形式有良好的相关性；声发射参数分形特征和破坏过程有着紧密内在的联系，相应的关联维数可作为预警破坏的参数。
在利用声发射技术研究碳纤维混凝土断裂和疲劳性能的实验中，发现在断裂过程中，短碳纤维在基体裂缝产生临界扩展后，发挥了阻裂作用。
并采用设置触发传感器，有效监测一定区域的声发射信号，从而实现了对疲劳裂缝的追踪监测。
此外还研究了利用声发射技术评估碳纤维水泥基材料制作工艺，特别是对不同的分散性和孔隙大小引起的力学和电学性能变化进行了实验研究，得到有益的结论。
关键词：声发射；混凝土；健康监测；碳纤维；疲劳裂缝；加固柱ABSTRACTBecause of the long-term action of load or abrupt disaster under the term of usage, the concrete structure will appear the safety problem and endanger the property and the security of people’s life. Healthy monitoring of structure must be carried on for avoiding these accidents occurring. In civil engineering field，Nondestructive testing can evaluate and ensure the safety of the structure.Acoustic emission technique had an extensive application in the healthy monitor aspect as a kind of dynamic of nondestructive testing. But because of the concrete is a inhomogeneity, large amount of porosities and anisotropy complex mixing, it has not only complicated constructions, but also great disperse of character, AE, which was very effective to mechanical industry, was incapacity for work in civil engineering field. It must take some advancement on technique and skill for application.This text studied the application of acoustic emission technique in healthy monitoring of concrete structure. The research involve monitor the destroy of reinforced construction and fatigue crack of CFRC. By experiment research, we brought forward the proper project, eliminated influence of monitoring condition, carried reasonable of parameter analysis on result, gained internal information of material and provided related basis for actual monitor. By the experiment of monitoring the fracture process and mode of the ferrocement/steel bar-mesh strengthening columns under axial loading by AE，we find that, the failure capability of columns were controlled by part area, which the acoustic emission characteristics reflect the failure process of columns. Good correlation was observed between AE signals and failure mode of protecting the mortar cover. We also studied the rupture and fatigue of the CFRC by AE. The results indicated that the short carbon fiber arrest crack during the period of critical expand in concrete. By using the trigger sensor, we can monitor the signal from the area that had appointed, thereby tracing the expanding of fatigue crack.In addition, we studied the method that evaluated technology of preparing forCFRM by AE technique. Furthermore, the influence of mechanical and electricity characteristic by the dispersion of carbon fiber and void was investigated.Keyword: AE; concrete; healthy monitor; carbon fiber; fatigue crack; reinforce columns目录第一章绪论 (1)1.1 声发射无损检测技术的历史 (1)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (2)1.3本文研究内容及意义 (3)1.3.1 智能材料制作工艺的评估 (3)1.3.2 加固构件的破坏过程监测 (4)1.3.3 疲劳裂缝的扩展过程监测 (4)第二章声发射原理和检测系统 (5)2.1 声发射的原理 (5)2.1.1 声发射的来源 (5)2.1.2 Kaiser效应和Felicity效应 (5)2.1.3 声发射的传播 (6)2.1.4声发射波动理论 (7)2.2 声发射监测系统 (9)2.2.1系统组成 (9)2.2.2信号检测 (9)2.2.3声发射信号参数 (10)2.2.4声发射源位置定位 (11)2.2.5模拟声发射源 (13)2.3 声发射信号处理 (13)2.3.1 信号处理综述 (13)2.3.2 滤波和除噪方法 (14)2.3.3 突变理论的应用 (15)2.3.4 分形理论的应用 (17)2.4 模态声发射理论和AESMART2000 (21)第三章碳纤维水泥基材料的声发射特性实验研究 (23)3.2 碳纤维水泥基制作工艺及分散性 (23)3.2.1 实验方案 (23)3.2.2 硬化电阻法检测分散性 (24)3.2.3 实验装置和方法 (25)3.3 孔隙状态的声发射特性 (25)3.3.1速率分析方法 (25)3.3.2 事件振铃和孔隙状态关系 (26)3.3.3孔隙对破坏过程的影响 (27)3.4 分散性对声发射特性的影响 (28)3.5 孔隙和分散性对强度的影响 (30)3.6 压敏性能和声发射 (30)3.6.1 分散性和压敏特性 (31)3.6.2 Felicity效应和压敏性 (33)3.7声发射模态比参数的应用 (34)3.8 结论 (35)第四章加固构件破坏机制的声发射特性研究 (36)4.1 引言 (36)4.2 钢丝网钢筋加固柱的力学性能 (37)4.3 声发射监测实验方案 (37)4.4破坏形式的声发射特性 (38)4.5 网格间距的影响 (40)4.6柱破坏过程的声发射特性 (42)4.7 结论 (44)第五章监测疲劳裂缝实验研究 (45)5.1 引言 (45)5.2 CFRC的断裂和疲劳性能 (46)5.2.1 试件制作 (46)5.2.2 实验方案 (47)5.3 利用触发传感器确定检测区域 (49)5.4 断裂过程的声发射特性 (52)5.5疲劳裂缝扩展和声发射 (53)5.5.1 双参数法 (53)5.5.2 亚临界扩展长度和声发射事件数 (54)5.5.3 触发时间和裂缝扩展位置 (56)5.6 结论 (58)结论和展望： (59)参考文献 (60)致谢 (64)第一章绪论1.1 声发射无损检测技术的历史材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂,以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射(acoustic emission)或应力波[1]。
《2024年基于声发射检测方法的混凝土损伤评价研究》范文
《基于声发射检测方法的混凝土损伤评价研究》篇一一、引言混凝土作为建筑结构的主要材料，其损伤评价对于保障建筑安全具有重要意义。
传统的混凝土损伤检测方法主要依赖于视觉观察和物理测试，但这些方法往往存在检测效率低、精度差等问题。
近年来，声发射检测方法在混凝土损伤评价中得到了广泛应用。
本文旨在研究基于声发射检测方法的混凝土损伤评价，以提高混凝土结构损伤检测的准确性和效率。
二、声发射检测方法概述声发射检测是一种无损检测技术，通过检测材料在受力过程中产生的声波信号，分析材料的内部结构和性能。
在混凝土损伤评价中，声发射检测可以有效地反映混凝土内部的裂纹扩展、断裂等损伤情况。
声发射检测方法具有非接触、高灵敏度、实时监测等优点，能够为混凝土损伤评价提供重要依据。
三、基于声发射检测方法的混凝土损伤评价研究1. 实验设计本研究采用声发射检测方法对混凝土试件进行损伤评价。
首先，制备不同强度等级的混凝土试件，并在试件上施加荷载，模拟实际工程中的受力情况。
在实验过程中，采用声发射传感器采集混凝土在受力过程中产生的声波信号，并记录信号的幅度、频率、持续时间等参数。
2. 数据处理与分析采集的声波信号经过数据处理与分析，可以提取出反映混凝土损伤特征的信息。
首先，对声波信号进行滤波、去噪等预处理，以提高信号的信噪比。
然后，通过频谱分析、波形分析等方法，提取出信号的幅度、频率、能量等参数，以及信号的时域和频域特征。
最后，根据这些特征，对混凝土的损伤情况进行评价。
3. 损伤评价标准基于声发射检测方法的混凝土损伤评价标准主要包括以下几个方面：（1）声发射活动水平：通过分析声波信号的幅度、能量等参数，评估混凝土内部的损伤程度。
（2）声发射信号的频谱特征：通过频谱分析，可以了解混凝土内部裂纹的扩展情况和类型。
（3）声发射信号的时空分布：通过分析声波信号在时间和空间上的分布情况，可以评估混凝土的整体损伤情况。
4. 研究结果通过实验研究和数据分析，可以发现基于声发射检测方法的混凝土损伤评价具有以下优点：（1）能够实时监测混凝土的损伤情况，为结构安全提供重要依据。
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声发射技术在正交异性钢桥面板疲劳损伤监测中的应用展望目录声发射技术在正交异性钢桥面板疲劳损伤监测中的应用展望 (3)1.声发射技术及其原理 (3)2.声发射信号的特点 (4)2.1Kaiser效应 (4)2.2金属破坏过程中的声发射 (4)3.声发射在土木工程中的应用 (6)3.1声发射在岩土领域的应用 (6)3.2声发射在结构领域的应用 (7)3.3声发射在桥梁结构中的应用 (7)4.桥梁结构高周疲劳理论 (8)5.声发射在桥梁结构疲劳监测中的应用 (9)6.现有研究的不足及展望 (12)声发射技术在正交异性钢桥面板疲劳损伤监测中的应用展望1.声发射技术及其原理声发射技术（Acoustic Emission Technique）作为一门检测技术起步于20 世纪50 年代的德国，开始应用于材料研究最早在工程材料方面对声发射进行研究的当属1941年的Obert 和1942年的Hodgson,他们不仅提出了声发射检测的基本思想,而且研究了发现破裂点的定位技术,并想据此确定岩石中的最大应力区[1]。
在60 年代开始应用于无损检测领域。
我国则于70 年代开始应用声发射技术。
声发射检测技术已广泛应用于石油化工工业、电力工业、材料及力学方面的研究、汽车工业、民用工程、航空航天、金属加工、焊接质量检测与监控等领域[2-3]。
固体物质在外界条件(机械载荷、温度变化等)作用下,其内部将产生局部应力集中现象。
由于应力集中区的高能状态是不稳定的,它必将向稳定的低能状态过渡,在这一过渡过程中,应变能将以弹性波的方式快速释放,即声发射现象。
各种材料的声发射范围很宽,从次声频、声频到超声频,所以声发射有时也称为应力波发射(Stress wave emission)。
在地质上有时称为微震(Microseismic)。
声发射是一种非常普遍的物理现象,大多数金属材料和几乎所有的岩石在塑性变形和断裂时都有声发射发生。
在外部条件作用下，材料或零部件的缺陷或潜在缺陷图 1 声发射监测原理改变状态而自动发出瞬态弹性波的现象亦称为声发射。
由于这种声发射弹性波能反映出材料的一些性质，故采用检测声发射信号的方法，可以判断材料或设备的某种状态。
运用仪器检测、记录、分析声发射信号，并利用声发射信号诊断发射源状态的技术称为声发射检测技术。
声发射检测技术是一种动态无损检测方法，它可以对检测对象进行实时监测，且检测灵敏度高。
此外，几乎所有材料都具有声发射特性，所以声发射检测不受材料限制，且不受检测对象的尺寸、几何形状、工作环境等因素的影响。
[4]2.声发射信号的特点2.1Kaiser效应1950年,德国科学家Kaiser发现受单向拉伸力作用的金属材料,只有当应力达到材料所受过的最大先期应力时,才会有明显的声发射(AE)出现,这就是著名的Kaiser效应[5]。
Kaiser效应是材料在重复加载过程中出现的一种声发射异常现象。
它表明岩石具有“记忆”其应力历史的能力。
自从德国人J·Kaiser在1953年发现了金属材料的Kaiser效应以后,人们对岩石是否也表现出Kaiser效应的问题,一直持两种截然相反的意见。
甚至1975年在美国举行的第一次地质结构与材料声发射学术讨论会上,对此也没有取得一致意见。
但就在这次会议后不久,金川忠、林正夫等人报告了他们对凝灰岩的Kaiser效应的研究,以及利用这一效应确定岩石试件先前所受的最大应力的试验结果。
到目前为止,已在几十种岩石中发现了Kaiser效应的存在,并提出了各种利用Kaiser效应测定地应力的方法。
材料在长期应力的作用下,由于蠕变裂纹的扩展,使某些晶粒损伤,导致晶粒的强度降低.因而在室内试验中,单轴压缩应力使强度降低的晶粒断裂开始产生声发射,此时所对应的应力为σ0,由于丙值小于地应力,显然σ0不能作为Kaiser效应应力.一旦施加的应力达到Kaiser效应应力水平,微裂纹开始扩展,晶粒大量断裂,声发射急增出现突变点,即在N−σ曲线上出现拐点,−σ图上脉冲群出现峰值.这样,我们可以对岩石声发射的Kaiser效应机理做如下解释:岩在dNdt石在长期地应力作用下,其本构物理关系渐趋稳定,其相应的a0及m值都为定值,故Kaiser效应所对应的应力[6]。
2.2金属破坏过程中的声发射金属材料在外力的作用下,材料内部形成应力场,并产生相应的应变。
外力增大时,应力和应变也随之变大,此时材料处于高能量状态,是不稳定的。
塑性形变和断裂是材料在不同阶段松弛应力的两种主要方式,其释放出的一部分能量以应力波的形式进行传输,形成声发射。
图2是典型的低合金钢在形变时的声发射信号,在屈服极限附近,声发射信号出现峰值,塑性变形的声发射主要是局部变形的不均匀性和微观屈服引起的。
滑移和孪生是金属材料塑性变形的两种主要方式。
滑移引起的声发射信号是连续性的,而孪生引起的声发射信号是突发性的。
在加工硬化阶段,由于位错密度大大提高,降低了位错的可移动性,声发射的活动性也随之降低。
大部分金属材料的声发射具有Kaiser效应。
但是, Kaiser效应一般不是永久的,在第二次加载以前,将试样搁置足够长的时间,或者预先经过加热处理,那么在达到前次最大载荷之前就会产生声发射。
影响塑性形变声发射的首要因素是材料的本质,即材料的成分及组织结构。
例如非金属夹杂物或第二相粒子会明显增加形变时的声发射信号,在多晶材料中,晶粒的大小、均匀性、晶粒的取向也影响其声发射信号。
其次,加载条件,结构件几何形状都对材料的塑性形变有影响,从而影响金属的声发射特征。
[7]图 2 典型的低碳钢应力-声发射曲线在材料的断裂过程中,影响因素很多,在不同的断裂条件下,声发射信号特征有很大的差异。
高强度钢受载时,裂纹尖端形成塑性区,产生声发射,裂纹扩展,声发射活动性增加,并产生振幅较大的信号(> 60dB)。
而超高强度钢一直到最终断裂前也只产生少数的AE事件,这是由于该材料的裂纹扩展量小,抑制了声发射的活动性。
后者的声发射特征是令人遗憾的,因为可用作预报的声发射事件数少,而断裂往往是突发性的,所幸的是这种材料断裂的AE事件有较大的振幅(> 60dB),是比较容易检测到的。
高断裂韧性材料在平面应力条件下,通常以微孔聚合形式发生断裂,裂纹尖端塑性区的形成和裂纹的稳态扩展会产生声发射。
但由于材料韧性高,声发射事件振幅小,往往使AE检测发生困难。
在高韧性材料中,非金属夹杂物对AE特征有相当大的影响[8],非金属夹杂物界面的破坏和夹杂物的断裂使声发射活动性加大,声发射事件振幅也增大,从而增大了材料的声发射可检测性。
2.3声发射在岩土领域的应用采场稳定性是影响矿山安全生产的关键性问题,矿岩的局部冒落、矿柱的突然失稳是造成矿山伤亡事故的主要原因。
据初步统计,此类伤亡事故约占国内矿山伤亡事故的40%,1994年在湖北省超过了50%。
因而对这类事故进行监测和预报就有极高的经济意义和社会意义。
长沙矿山研究院曾在云锡公司老厂锡矿和白银公司小铁山矿运用便携式声发射仪DYF-1成功地进行了采场冒顶声发射的现场监测和预报。
通过大量的室内试验及现场监测证实岩体在变形或破坏时都要产生声发射。
图3所示为图1是老厂锡矿2#矿柱一次冒顶预报声发射监测数据。
图3老厂锡矿2#矿柱声发射数据边坡工程在矿山、公路、铁路等部门广泛存在,因而它的稳定也就具有极为重大的意义。
秦四清等[9]介绍了日本某公路建设区域的边坡稳定性监测情况。
该路段断层和断裂发育,塌方时常发生,为此Chichibu等人对这一地区开展了声发射监测工作,图5为声发射监测场地俯视图。
当开挖到某一水平时,尽管位移桩没有明显移动,部分边坡却突然崩塌,崩塌之后立即修筑20 m高的护堤,用声发射和位移桩相结合监测护堤的稳定性。
从声发射监测开始一周内,声发射活动呈显著增长趋势,位移变化的速率也相当大(2.7 mm/d),因而边坡可能破坏,故于11月14～15日修筑了护堤,在此之后声发射逐渐减小,说明边坡趋于稳定,位移速率的降低也证明了这一点。
11月26日后连降暴雨,声发射事件开始陡增,位移变大。
两周后,声发射活动减弱,同时位移桩的位移也减少。
由此可见,护堤的声发射活动和位移相互之间对应得很好,这样就可以根据声发射活动和位移的变化趋势来监测护堤的稳定程度。
在水工建筑物的安全监测方面,Minemura等应用声发射技术对混凝土拱坝冬季施工和灌浆安全进行了评价。
考虑到正常频率范围的声发射信号在混凝土坝体中会有较大的衰减,采用低频的传感器(谐振频率为15kHz)探测声发射活动。
通过判断分布在混凝土坝体12个部位的传感器是否探测到异常声发射活动来评估坝体在二次冷却和灌浆过程中的安全性。
声发射技术应用于建筑工程的案例并不多见,主要集中于对年代久远的建筑物进行监测评估等方面。
Carpinteri等应用声发射技术监测钢筋混凝土结构和石材古建筑,得出压应力和声发射累计数随时间的变化曲线,他们还应用声发射技术识别钢筋混凝土结构和砌体建筑物的缺陷和损伤,并基于断裂力学提出了一种分形多尺度的方法论来预测损伤和评估结构失效的时间,最终实现了对建筑物寿命的评估。
Grosse等为实现一个古老的钢筋混凝土建筑的重建,经过为期7 d的连续实时声发射监测,对声发射速率值以及平均频率等参数进行分析。
蒋志[10]通过对多座老旧居民住宅楼进行声发射监测,利用声发射计数评估裂缝开展速度并预测裂缝的发展状况,发现在各阶段声发射计数与裂缝开展成比例关系,当裂缝发展速度最快时,声发射计数率也达到了最大值,声发射分布函数的局部极值与裂缝发展的最剧烈阶段相对应。
Bureau填海工程广泛使用了预应力混凝土管(PCP),Travers采用声发射技术监测由钢绞线失效和随后滑脱所引起的PCP的失效过程,对被埋置管段的劣化区域进行定位。
陈祥森[11]以某核电站混凝土结构为例,不仅应用声发射技术对其进行安全性监测,还对将来其可能发生的损伤进行定位、分析和监视,以此确定各种类型的混凝土在复杂受力过程中的力学行为。
Shinomiya等将铁路混凝土结构损伤评估技术应用于一种连续的砖混拱桥结构,并在存在裂纹扩展的砖混结构中成功监测到了声发射活动,显示了声发射技术评估墩台等下部子结构的潜力。
3.3声发射在桥梁结构中的应用国外学者从20世纪70年代末开始,进行将AE技术应用于桥梁结构损伤检测和监测的研究,随着声发射仪器技术水平的提高以及信号处理方法的发展,AE技术的研究越来受重视。
[12]结构的耐久性是钢筋混凝土桥梁在其运营期间需要重点关注的问题。
由于化学侵蚀、冻融作用、碳化以及荷载的疲劳作用等不利因素的影响,钢筋混凝土的耐久性将随着时间不断地劣化,其中一个重要方面就是钢筋的锈蚀损伤,不仅使得钢筋本身力学性能降低,还会使得钢筋和混凝土界面的粘结强度降低。