液压支架材料声发射拉伸损伤机制研究.pdfVIP

总第199期 doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2016．03．015 液压支架材料 的声发射拉伸损伤机制研究 韩文静 ，宋进朝 (1．河南能源化S-集团永城职业学院 矿业工程系，河南永城 476600； 2．河南能源化工集团永城职业学院 建筑工程系，河南 永城 476600) 摘 要 ：采用液压支架材料27SiMn圆棒缺口试件研究其拉伸断裂过程的声发射特性。在不同阶段声发射 计数值对应着材料的不同损伤阶段。对材料的断口微观形貌进行分析。证实微孔洞损伤机制。用统计分 析方法计算临界孔洞扩张比 为2．84。表明液压支架材料的微孔洞损伤演化机制和力学过程同声发射 过程一致。 关键词：27SiMn；拉伸；声发射；微观形貌；孔洞扩张比 中图分类号：TH213．6 文献标识码：B 文章编号：1005．2798(2016)03．0034．03 声发射是指材料局部发出瞬态弹性波的现象。 $3400型扫描电镜试样进行表面形貌分析。分辨率 这种现象是由于能量在短时间内迅速的释放。声发 小于5．0x／m，放大率为20～300000倍。 射技术是利用仪器探测、记录、分析信号和利用信号 在实验环境下进行声发射检测从而有利于后续 进而来推断声源。现代声发射技术的开始标志是以 采集细观损伤微弱信号_6]，门槛值设定为 30dB。 德国Kaiser在20世纪50年代初所作的研究。声发 模拟源用是硬度为 HB的DO．5mm铅笔芯折断信 射技术是一种动态无损伤检测技术，在材料性能测 号。进行各通道灵敏度标定E。拉伸机进行加载速 试、疲劳试验和断裂试验中。同材料内部损伤有对应 率为0．3mm／min的匀速轴向拉伸。声发射检测系 关系，声发射特征参量的变化直接对应材料不同的 统参数设置，见表2。 损伤状态l1I5]。 表2 声发射检测系统参数设置 液压支架在煤矿支护中起着非常重要的作用， 需要反复承受拉伸、压缩、弯曲和振动冲击等多种作 用力，液压支架常用的材料为27SiMn钢，将材料制 成圆棒缺 口试件，进而研究其拉伸断裂过程的声发 射特性，针对断口形貌进行计算获得临界孔洞扩张 3 实验结果及分析 比 3．1 声发射测试结果及分析 1 实验材料 表3为试件的声发射测试结果。主要有轴向位 移量和声发射累积撞击计数的平均值两个方面，其 选用液压支架常用材料27SiMn，化学成分见表 1。 中选取强度极限点D、断裂点E、屈服点B和屈服阶 采用标准圆棒缺El拉伸试件，缺El半径R=14mm， 段结束点 C作为典型标记。表明声发射累积撞击 颈部最小截面直径为8mm，共加工4个试件。 计数在反映材料损伤状态变化方面表现较好[7—1o]。 表 1 27SiMn钢化学成分 ％ 以3号试件为例分析27siMn钢的不同拉伸损伤阶 兰堕坌 !竺! !!!! !皇 竺!呈 !! 竺!! 数值 0．28 1．1 1．4 0．035 0．2 0．3 段状况。声发射幅值 一累积撞击计数 一应力随时间 历程状