[发明专利]一种金属拉扭组合变形力学及声发射特征测试与分析方法

摘要

本发明涉及一种金属拉扭组合变形力学及声发射特征测试与分析方法，该方法包括测试系统的设计、需要提取的信号特征的说明、拉伸‑扭转作用下不同材料试件破坏应力及其破坏面方向的计算推导过程、材料破坏类型及破坏应力的确定方法。由拉扭电子试验机系统加载并采集试件的轴力、扭矩、轴向变形、扭转角等力学信号；通过声发射仪及声学传感器采集声发射信号；基于材料力学理论推导拉扭组合破坏应力及其方向的计算公式；利用采集的信号及特征判别破坏类型、计算试件的破坏应力及破坏面方向。本发明利用该系统可以得到并比较不同金属材料在不同加载速率下的拉‑扭组合破坏力学及声发射特征、破坏类型、破坏应力及破坏面。

主权项

1.一种金属拉扭组合变形力学及声发射特征测试与分析方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、设计并组建试验系统，所述试验系统包括电子拉扭试验机，用于根据试验需要选择载荷或位移控制方式对试件进行拉伸-扭转载荷加载试验，并采集力学特征信号；声发射系统，用于采集试件变形破坏过程中的声发射信号，对声发射事件自动计数、储存，并实时监测试验过程中的声发射现象；计算机分析系统，用于采集信号，计算并提取信号特征值，根据信号特征值绘制特征曲线，并进行后续不同加载速率下的破坏类型、破坏应力、破坏面的分析计算；第二步、准备试件，选取一种材料的拉扭试件，试验前在试件标距的两端及传感器放置位置做标记，待试验结束后再次测量标距用以计算试件伸长量；第三步、构建不同拉伸加载速率和扭转加载速率下金属拉伸-扭转组合变形试验，按给定的拉伸加载速率和扭转加载速率完成金属拉伸-扭转组合变形试验并记录试验结果，同时在给定拉伸加载速率和扭转加载速率下采集试验过程中的力学信号和声发射信号，力学信号包括试验过程中各时刻的轴向力、轴向变形、扭矩、扭转角信号，声发射信号包括振铃计数、幅值、能量、撞击数信号；第四步、试件断裂后的处理，金属拉伸-扭转组合变形试验过程中，电子拉扭试验机对试件进行拉伸和扭转加载直至试件断裂，试件发生断裂后，将断裂的试件取出，观察试件的断裂面是否沿着其横截面发生断裂，并将断裂的试件进行拼接以测量断裂试件标距、观察断裂面的轴向位置并与后面的声发射定位图比较；第五步、基于采集的试验数据提取所需的特征值，并利用采集的试验数据及提取的特征值获取试件的破坏类型，再计算试件的破坏应力以及破坏面方向。