声发射技术在土木工程中的应用
混凝土声发射检测技术的研究
混凝土声发射检测技术的研究一、引言混凝土声发射检测技术是一种检测混凝土结构中微裂纹和损伤的非破坏性检测方法，广泛应用于桥梁、隧道、水坝、大型建筑等重要工程结构中。
本文将着重阐述混凝土声发射检测技术的原理、设备和应用，并对其现有的问题和发展趋势进行探讨。
二、原理混凝土声发射检测技术是利用混凝土结构内部的应力变化引起的微小裂纹和损伤在结构表面产生的声波信号进行检测的一种方法。
其基本原理为当混凝土结构内部发生微小裂纹和损伤时，由于应力的突然释放，会产生一种瞬间的声波信号，称为声发射信号。
这种声波信号的频率通常在几千赫兹到几十千赫兹之间，其幅度和持续时间取决于裂纹或损伤的大小和位置。
三、设备混凝土声发射检测设备通常由传感器、信号放大器、数据采集系统和计算机软件组成。
其中传感器是检测声发射信号的核心部件，通常采用压电传感器或电容传感器。
信号放大器用于放大传感器采集到的微弱信号，以保证信号的准确性和稳定性。
数据采集系统负责采集和记录声发射信号的相关参数，包括幅度、频率、持续时间等。
计算机软件则用于分析和处理采集的数据，以确定混凝土结构中的裂纹和损伤位置、大小和数量等。
四、应用混凝土声发射检测技术广泛应用于桥梁、隧道、水坝、大型建筑等重要工程结构中，以检测结构中潜在的裂纹和损伤，及时进行维修和加固，保证结构的安全和可靠性。
具体应用领域包括以下几个方面：1.桥梁检测：桥梁是道路交通的重要组成部分，其安全性直接关系到人们的生命财产安全。
混凝土声发射检测技术可以检测桥梁中的微裂纹和损伤，及时发现并进行修补，保证桥梁的安全可靠。
2.隧道检测：隧道是重要的交通基础设施，其安全性直接关系到人们的生命财产安全。
混凝土声发射检测技术可以检测隧道中的微裂纹和损伤，及时发现并进行修补，保证隧道的安全可靠。
3.水坝检测：水坝是重要的水利工程，其安全性直接关系到人们的生命财产安全。
混凝土声发射检测技术可以检测水坝中的微裂纹和损伤，及时发现并进行修补，保证水坝的安全可靠。
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。
《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。
基于声发射技术的混凝土裂缝扩展实时监测研究
基于声发射技术的混凝土裂缝扩展实时监测研究一、前言混凝土结构具有强度高、耐久性好、易于成型等优点，因此在建筑、桥梁、隧道、水利等领域广泛应用。
但是，混凝土结构在使用过程中可能会出现裂缝，对结构的强度和耐久性产生负面影响。
因此，混凝土结构裂缝的监测和预警非常重要。
本文将介绍一种基于声发射技术的混凝土裂缝扩展实时监测方法。
二、声发射技术声发射技术是一种利用材料内部微小的局部损伤所产生的声波进行监测的技术。
当材料发生微小的裂纹、疲劳损伤、塑性变形、断裂等现象时，会产生弹性波或超声波，这些波会通过材料中的固体、液体或气体传播，并在材料表面或内部被接收器接收到。
接收器将接收到的信号转换成电信号，并通过信号处理技术进行分析和判断。
声发射技术具有以下优点：1. 可以实时监测材料内部微小的局部损伤，包括裂纹、疲劳损伤、塑性变形、断裂等现象。
2. 监测结果准确可靠，不受材料厚度、形状、温度等因素的影响。
3. 监测设备简单，易于安装和使用。
4. 可以对材料的损伤程度进行定量评估。
三、基于声发射技术的混凝土裂缝扩展实时监测方法基于声发射技术的混凝土裂缝扩展实时监测方法主要包括以下步骤：1. 安装接收器和传感器在混凝土结构的表面或内部安装接收器和传感器。
接收器负责接收传感器产生的声波信号，传感器负责产生声波信号。
2. 施加载荷对混凝土结构施加一定的载荷。
载荷可以是静载荷或动载荷，可以是单点载荷或均布载荷。
3. 监测信号在施加载荷的过程中，接收器会接收到传感器产生的声波信号。
监测这些信号可以得到混凝土结构内部的裂缝和裂缝扩展情况。
4. 信号处理对监测到的声波信号进行信号处理。
信号处理包括滤波、增强、峰值检测、能量分析等步骤。
信号处理的目的是提取有用的信号信息，去除噪声干扰，准确判断裂缝的位置和裂缝扩展的情况。
5. 分析结果对处理后的信号进行分析和判断。
分析结果可以得到混凝土结构内部裂缝的位置、长度、方向、深度等信息，可以对裂缝扩展情况进行预测和预警。
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。
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。
混凝土材料声发射技术研究综述的实验方法总结
混凝土材料声发射技术研究综述的实验方法总结混凝土材料声发射技术研究综述的实验方法总结引言：混凝土是一种广泛应用的材料，其常见用途包括建筑结构、道路和桥梁等建设工程。
在使用过程中，混凝土可能会因为各种原因而发生损伤，例如氧化、腐蚀、疲劳等。
为了及时识别混凝土结构中的损伤，声发射技术被广泛应用于混凝土材料的监测与检测。
本文将对混凝土材料声发射技术的研究方法进行综述，介绍声发射技术的原理、实验方法和应用。
一、声发射技术的原理声发射技术是一种基于材料内部的微小损伤所产生的声波信号的监测方法。
当混凝土结构发生损伤时，其内部的应力会产生微小的裂纹和破损，这些损伤会产生高频声波信号，被称为声发射事件。
声发射技术通过接收这些声波信号，并分析其特征参数，从而判断混凝土结构是否发生损伤。
二、实验方法1. 实验设备声发射技术的实验设备主要包括声发射传感器、信号放大器、数据采集器等。
声发射传感器用于接收声波信号，信号放大器用于放大信号，数据采集器用于存储和分析信号。
2. 实验流程(1) 准备工作在进行声发射实验之前，需要对混凝土结构进行检查和准备工作。
检查工作包括对混凝土结构进行目测检查和探伤检查，以确定损伤的位置和程度。
准备工作包括清洗混凝土表面、安装传感器、调试设备等。
(2) 实验过程在实验过程中，需要对混凝土结构施加一定的载荷，以产生损伤。
载荷可以通过振动、压力等方式产生。
在施加载荷的同时，声发射传感器将接收到的声波信号传输到信号放大器中，信号放大器将信号放大后传输到数据采集器中。
在数据采集器中，对接收到的信号进行存储和分析，以判断是否发生损伤。
(3) 数据处理在实验结束后，需要对采集到的数据进行处理。
数据处理包括对信号进行滤波、去噪、分析等操作，以确定声发射事件的位置、数量和特征参数。
三、应用声发射技术广泛应用于混凝土结构的监测和检测，其主要应用包括以下几个方面：1. 混凝土结构的损伤检测声发射技术可以检测混凝土结构中的微小损伤，包括裂纹、疲劳等。
同济大学土木工程课件声波测试技术与声发射监测技术
定义：质点振动方向与波的传播方向一致。
u u ( x , t ), v 0 , w 0
2 2 ( G ) G u u 2 x t
纵波波速
V P
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2u 2u 2u ( G ) G x2 x2 t2 2 2u 2 u V P t2 x2
V P V S
2( 1 ) 1 2
注意：①利用各种波的速度差异，可以帮助在记录中识别各种波。 ②实际应用时，由于S波发生和接受均较困难，故一般多利用P 波进行测试（但不是绝对的）。
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§4-2
声波探测技术
1 声波的利用：波速、振幅、频率、波形等；目前利 用最多的是波速，特别是纵波波速。 2 弹性参数：
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§4-2
反射法
声波探测技术
T
R
深 度
反射法
界面1
界面2 界面3
目的物
时 间
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§4-2
剖面法：
声波探测技术
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§4-2
声波探测技术 岩土工程 结构工程
5 声波测试的应用:地质工程
1 地质工程：
1）围岩松弛带的测试
应力集中现象不明显, 近洞 岩体完整,节理裂隙 ,可, 岩 洞壁出现应力集中现象 壁岩体完整性降低 ,存在松驰 松弛带 应力上升 原始应力带 体保持完整。 带 认为未有松驰带。
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1
§4-0 概述
弹性波： 振动在弹性介质中的传播，形成了弹性波 声波是弹性波的一种 声波的概念（20－20000HZ ） 声波是介质中振动的质点，将振动的能量传递给给周围的质 点，引起周围质点的振动，从而以波动的形式将声能向外传 播。 声波测试的应用依据： 目前所用的声波测试方法，以测量声波在介质中传播的时 间和在介质中传播一定距离后脉冲（或振幅）的衰减值为 依据.
土木工程无损检测技术
土木工程无损检测技术摘要：无损检测技术以其操作简便、不损坏工程结构等优点，在土木工程质量检测中得到广泛应用，成为保障土木工程施工质量和结构安全的有效手段。
为此，有必要深入分析无损检测技术在土木工程检测中的应用，结合实际情况探讨分析和应用中存在的问题，提出相应的发展措施，优化无损检测的应用。
关键词：土木工程；非破坏性测试;1无损检测技术概述随着建筑业的发展，无损检测技术一直处于不断的研究和发展过程中，技术水平有了明显的提高，很好地适应了当前建筑工程质量指标的要求。
与传统检测技术相比，无损检测技术是一种不破坏结构的检测技术，可以在不破坏建设工程结构和性能的情况下完成检测检测任务。
在施工现场，无损检测技术的主要任务是负责材料的进货检验、设备、构件、管道的出货检验和安装及焊接质量检验。
比如建设项目是钢结构，无损检测技术负责检测钢结构的焊缝，评定焊缝的质量，保证钢结构的安全稳定。
无损检测技术是保证建设工程结构稳定和质量安全的技术手段。
现代建筑工程离不开无损检测技术的应用。
在建筑工程检测应用中，无损检测技术通过应用建筑结构中材料对电、光、热的异常反应来判断工程结构的异常状态，评估各种物质的危害程度。
参数，合理计算施工工程。
质量情况。
由此可见，无损检测技术在建设工程质量管理中起着主要作用，为建设工程质量判断提供信息依据，是保证建设工程成功的重要依据和条件。
2无损检测技术特点分析第一，无损。
这也是无损检测技术的核心价值所在。
检测对象在检测过程中不会造成损坏和丢失。
检测对象在检测过程中不会造成损坏或丢失，不影响检测对象的性能。
，不受检测次数的限制。
同时，检测方式灵活多样，可批量检测、单项检测或抽样检测。
第二，全面性。
由于无损检测技术的应用基本上不影响被检对象的功能，因此不能进行“破坏性”区分。
因此，了解测试对象的质量，可以进行100%的全面检测，这也是该技术应用的一部分。
3土木工程无损检测技术3.1超声波法该方法使用弹性介质以波的形式传播机械波。
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。
《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、引言在建筑、土木工程以及地质学领域，混凝土和钢筋混凝土结构是广泛使用的材料。
然而，由于环境因素、材料老化以及外力作用等因素，这些结构可能遭受损伤或破坏。
因此，准确且实时地识别这些破坏行为显得尤为重要。
声发射技术作为一种无损检测方法，被广泛应用于监测和识别材料的损伤和破坏行为。
本文将详细介绍声发射技术在识别钢筋混凝土破坏行为方面的研究。
二、声发射技术概述声发射技术是一种用于监测材料内部结构变化的无损检测方法。
当材料受到外力作用时，其内部会产生应力波，这些应力波会以声波的形式释放出来，即声发射现象。
通过捕捉和分析这些声波信号，我们可以了解材料的内部状态和损伤程度。
三、声发射技术在钢筋混凝土破坏行为识别中的应用钢筋混凝土结构因其高强度和良好的耐久性而广泛应用于各种工程结构中。
然而，由于各种因素的影响，其内部可能发生损伤和破坏。
声发射技术可以有效地监测这些损伤和破坏的发生，为工程结构的维护和修复提供依据。
（一）实验方法为了研究声发射技术在钢筋混凝土破坏行为识别中的应用，我们设计了一系列实验。
首先，我们制备了不同配比和尺寸的钢筋混凝土试件，并在不同条件下进行加载测试。
在测试过程中，我们使用声发射传感器捕捉试件产生的声波信号，并利用数据采集系统记录这些信号。
（二）信号处理与分析通过信号处理和分析技术，我们可以从声波信号中提取出有用的信息。
例如，我们可以根据声波的振幅、频率和传播速度等参数来判断材料的损伤程度和破坏类型。
此外，我们还可以利用模式识别技术对声波信号进行分类和识别，从而确定损伤的类型和位置。
（三）实验结果与分析根据实验结果，我们发现声发射技术在识别钢筋混凝土破坏行为方面具有很高的敏感性和准确性。
我们观察到不同类型和程度的损伤会对应不同的声波信号特征。
例如，在裂缝形成、扩展以及钢筋屈服等关键阶段，都会产生明显的声波信号变化。
此外，我们还发现通过模式识别技术可以有效地识别出不同类型的损伤和破坏行为。
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]。
声发射技术在土木工程领域的研究与应用
声发射技术在土木工程领域的研究与应用摘要：随着经济、生产和科学技术的发展，人们对检测技术，尤其是结构内部的安全性和稳定性提出了更高的要求。
声发射技术具有独特的优势，广泛应用于工业、交通、航天、民用建筑、岩土工程等领域。
它正在向生物领域扩展，成为一种可靠的无损检测手段。
关键词：声发射；土木工程；应用发展；声发射技术是一种无损检测技术。
在构件开裂或变形过程中会产生声发射信号，借助专用的检测仪器来采集声发射信号，经过计算机对信号的处理，得到与缺陷特征相对应的声发射参数，然后分析声发射参数，以此来判断构件损伤的程度、位置、状态和发展趋势。
并且，声发射检测法几乎不受材料的限制，近些年来被广泛应用到土木工程领域的损伤检测研究当中。
一、声发射技术的特征声发射技术是一种动态检测方法，有以下特点：（1）既可以对静态的结构进行检测，也可以对受力的围岩进行实时检测；（2）对形态复杂和特大的构件或岩体可以在探测范围的任何部位进行检测；（3）由于声发射现象在固体材料中普遍存在，故对大多数岩土工程都可以用声发射技术来检测。
二、声发射技术在土木工程中的研究1.岩石材料单轴加卸荷试验。
对岩石试块进行了单轴加卸荷载实验。
最后得出结论:岩石在加载和卸载时，都会产生新的损伤；试验也表明，声发射技术能够有效的动态观测岩石损伤的演化和扩展的过程。
2.钢绞线拉伸试验。
利用声发射技术监测钢绞线的损伤过程。
并得到以下结论:钢绞线在被拉伸断裂之前，声发射的特征参数几乎没有明显的变化，但是随着不断加载，当钢绞线接近断裂时，声发射信号变化十分剧烈，信号迅速增大，在临近钢绞线屈服点的时候，信号发生一次极大突变。
3.混凝土材料受弯试验。
对不同材质的试件进行断裂试验，分析声发射信号，并设置持续时间滤值，得出了与不同材质试件破坏机制相对应的声发射参数特性。
进行了混凝土梁的三点弯曲试验，并研究了在三点弯曲试验时混凝土梁的声发射特性。
试验结果显示，在加载的初始阶段，混凝土间断性地出现裂缝，同时既有裂纹的扩展是间歇性的，加载到临界状态之后，裂缝的扩展呈失稳状态。
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。
分析声发射技术在岩土工程中的应用
分析声发射技术在岩土工程中的应用【摘要】当前在岩土工程施工中广泛运用各种技术手段，方便施工单位深入了解岩土工程的实际情况，顺利开展岩土功能层施工活动。
在岩土工程中利用声发射技术，有利于保障岩土工程施工质量，良性开展实际工程活动。
本文主要分析了声发射技术在岩土工程中的应用，提出针对性的应用措施，对于实际工作起到参考作用。
关键词：声发射技术；岩土工程；应用措施社会经济不断发展，逐渐提高了检测技术水平，有利于提高结构内部检测的安全性和稳定性。
而声发射技术具有较多的优势，因此在岩土工程中广泛应用，有利于顺利开展工程活动，施工单位需要加强控制前期工程活动，科学的利用声发射技术，及时检测岩土工程不安全因素，及时掌握工程实际情况，切实保障岩土工程施工质量和施工效率。
一、概述声发射技术的原理和特点（一）原理声发射指的是外界作用影响物体之后，迅速释放弹性能量，从而产生瞬态应力波。
材料发生声发射现象之后，声源发射的声发射信号中包含材料内部结构缺陷信息和状态变化信息等。
声发射技术可以利用仪器接收和处理声处理信号，通过分析和研究声发射特征参数，确定结构内部缺陷具体的位置和状态变化程度等【1】。
（二）特点1.利用声发射技术可以检测静态结构，也可以实时检测受力的围岩。
2.针对复杂形态的构件和岩体，也可以利用声发射技术检测任何部位。
3.因为声发射技术主要是应用于固体材料，因此在岩土工程中适合利用声发射技术完成检测工作。
二、岩土工程中声发射技术应用问题在岩土工程中利用声发射技术的过程中涉及到多个工作环节，因为需要加强控制每个工作环节。
声发射技术利用凯赛尔效应，被检测的材料释放瞬态弹性应力波，在这一过程中工程材料属于传播介质，在表面传播信号之后，声发射传感器表面将会产生振动和移位。
传感器可以转变材料机械振动为微弱电信后按，经过放大器放大之后，向计算机终端传递并且进行处理和记录，通过分析判断终端发生信号研究材料声发射机制，了解材料内部微观状态，检测工作不会影响被检测的材料。
土木工程中的结构健康监测技术
土木工程中的结构健康监测技术随着经济的不断发展和城市化进程的加快，土木工程在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
无论是高楼大厦、桥梁还是道路、隧道等，它们都需要经过精密的设计和施工，并承载着人们的出行、工作和生活。
然而，由于各种外在因素的影响，土木工程的结构安全问题时常引发人们的关注。
为了及时发现结构问题并采取相应的维修和加固措施，土木工程中的结构健康监测技术应运而生。
一、结构健康监测的重要性结构健康监测是指通过各种手段和技术手段对土木工程结构的状态进行实时、准确的监测和评估。
它的作用不仅体现在对结构安全性的评估和预警，同时还能提供有效的数据支持，并为工程维护和管理提供参考依据。
首先，结构健康监测可以帮助我们及早发现存在的隐患和问题。
在土木工程的使用过程中，结构受到了诸多因素的影响，例如自然灾害、恶劣天气、车辆振动等。
这些因素可能导致结构出现疲劳、裂缝、变形等问题，如果不及时发现和处理，可能会引发严重的安全事故。
通过结构健康监测，我们可以实时监测结构的变化情况，提前发现问题，从而采取相应的修缮和维护措施，确保结构的安全性。
其次，结构健康监测可以为工程维护和管理提供重要的数据支持。
通过监测和评估，我们可以得到结构的运行状态、受力情况、变形程度等信息。
这些数据不仅可以帮助工程师评估结构目前的安全性，还可以为工程的维护和管理提供基础依据。
比如，通过分析结构的受力情况，我们可以合理制定维护计划，延长工程的使用寿命；通过监测结构的变形情况，我们可以预测结构的疲劳寿命，科学地安排维修时间。
二、结构健康监测的技术手段为了实现结构健康监测的目标，我们可以借助多种先进的技术手段。
以下是几种常用的结构健康监测技术：1. 振动传感器：振动传感器可以用于监测土木工程结构的振动情况。
通过安装在结构上的传感器，可以实时监测结构的振动频率、振型等信息，从而判断结构的稳定性和安全性。
2. 应变传感器：应变传感器用于监测结构材料的应变和变形情况。
《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。
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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。