高强钢丝断裂声发射试验研究 acoustic emission tests for high-strength wire breakage.pdfVIP

振　动　与　冲　击 第３３卷第４期 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．４ ２０１４　  高强钢丝断裂声发射试验研究 钱　骥，孙利民，蒋　永 （同济大学 土木工程防灾国家重点实验室，上海　２０００９２） 　　摘　要：通过对单根高强钢丝和拉索的张拉破坏试验，获得了单根钢丝中裂纹扩展、钢丝破断及索中断丝点附近 和远离声源处的声发射全波形。比较不同声源的波形、频谱及时频特征，结果可以看到，钢丝破断的全波形能量及持续时 间都要远高于裂纹扩展信号，但其幅值与裂纹扩展的最大幅值相当；钢丝破断声源频谱峰值突出，基本都在４３ ｋＨｚ，在全 波形持续时间范围内，绝大部分能量都分布在一条４３ ｋＨｚ 的等频率时间带上；裂纹扩展波形包含几个频带，最大峰值出 现在５０－６０ ｋＨｚ，高频部分出现在波形初至段，随时间增长，高频部分快速消失；断丝声源在索中传播一段距离后，能量会 出现衰减，低频部分所包含的能量相对增多。 关键词：声发射；高强钢丝；拉索；张拉试验；裂纹扩展；钢丝破断 中图分类号：Ｕ４４６．１　　　文献标识码：Ａ Ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗｉｒｅ ｂｒｅａｋａｇｅ ＱＩＡＮＪｉ，ＳＵＮＬｉｍｉｎ，ＪＩＡＮＧ Ｙｏｎｇ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＤｉｓａｓｔｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｅｎｓｉｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆａ ｓｉｎｇｌｅ ｗｉｒｅ ａｎｄ ｃａｂｌｅｓ，ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ （ＡＥ）ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｆｏｒ ｗｉｒｅ ｃｒａｃｋ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ，ｗｉｒｅ ｂｒｅａｋａｇｅ ａｎｄ ｃａｂｌｅｓ ｄａｍａｇｅ ｗｅｒｅ ｇａｉｎｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ，ｓｐｅｃｔｒａ ａｎｄ ｔｉｍｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｕｎｄ ｓｏｕｒｃｅｓ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｉｍｅ ｏｆ ａ ｗｉｒｅ ｂｒｅａｋａｇｅ ａｒｅ ｍｏｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ａ ｃｒａｃｋ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｓ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｉｓ ｃｌｏｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｎｅ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ；ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｐｅａｋｓ ｏｆａ ｗｉｒｅ ｂｒｅａｋａｇｅ ｓｏｕｎｄ ｓｏｕｒｃｅ ａｒｅ ｖｅｒｙ ｏｂｖｉｏｕｓ，ｍｏｓｔｌｙ ａｐｐｅａｒ ｎｅａｒ４３ ｋＨｚ，ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｓ ｉｎ ａ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ４３ ｋＨｚ ｗｉｔｈｉｎ ｉｔｓ ｗｈｏｌｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｉｍｅ；ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ａ ｃｒａｃｋ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔａｉｎｓｆｏｕｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄｓ，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍｐｅａｋｓａｐｐｅａｒｗｉｔｈｉｎ５０ －６０ ｋＨｚ，ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐａｒｔｓ ａｐｐｅａｒ ａｔ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｏｆｔｈｅ ｗａｖｅｆｏｒｍ，ｔｈｅｙ ｑｕｉｃｋｌｙ ｄｉｓａｐｐｅａｒｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｉｍｅ；ａｗｉｒｅ ｂｒｅａｋａｇｅ ｓｏｕｎｄ ｐｒｏｐａｇａｔｅｓ ｉｎ ａ ｃａｂｌｅ，ｉｔｓ ｅｎｅｒｇｙ ａｔｔｅｎｕａｔｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｌｏｗｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐａｒｔｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗ