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1.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京，100029　　2.北京工業(yè)大學(xué)，北京，100022

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12MnNiVR鋼拉伸過(guò)程聲發(fā)射信號(hào)特征分析

李光海1焦敬品2王新健2何存富2吳斌2

1.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京，1000292.北京工業(yè)大學(xué)，北京，100022

摘要：對(duì)大型常壓儲(chǔ)罐材料12MnNiVR鋼拉伸過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào)的幅值、振鈴計(jì)數(shù)、撞擊計(jì)數(shù)和能量等常規(guī)特征參數(shù)進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，對(duì)拉伸過(guò)程不同階段典型聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形、頻譜、希爾伯特時(shí)頻分布等進(jìn)行了波形分析。結(jié)果表明，聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)和波形分析能反映不同拉伸過(guò)程變形特征，可用于拉伸過(guò)程的表征。

關(guān)鍵詞：大型常壓儲(chǔ)罐； 聲發(fā)射； 特征參數(shù)； 希爾伯特-黃變換

0引言

作為國(guó)家石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備的重要基礎(chǔ)設(shè)施，大型常壓儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行備受人們關(guān)注。目前，常見(jiàn)的儲(chǔ)罐檢測(cè)方法主要有兩大類：清罐檢測(cè)和在線檢測(cè)。其中清罐檢測(cè)需要暫停生產(chǎn)，人力物力耗費(fèi)大；在線檢測(cè)因其實(shí)施便捷，成本相對(duì)低，是儲(chǔ)罐檢測(cè)的發(fā)展方向。而聲發(fā)射技術(shù)是一種應(yīng)用最廣的在線檢測(cè)方法，它對(duì)于大型儲(chǔ)罐在線檢測(cè)具有特殊優(yōu)勢(shì)[1]。

針對(duì)大型儲(chǔ)罐聲發(fā)射在線監(jiān)測(cè)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已開(kāi)展大量卓有成效的研究工作，并在工程中得到一定的應(yīng)用[2-3]。受聲發(fā)射源多樣性、聲發(fā)射信號(hào)傳播路徑復(fù)雜性等的影響，聲發(fā)射信號(hào)往往很復(fù)雜，使得信號(hào)的分析識(shí)別難度大，難以從中提取出有效的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)信息。為建立聲發(fā)射信號(hào)特征參數(shù)與結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的關(guān)系，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量的研究工作。目前，常見(jiàn)的聲發(fā)射信號(hào)分析方法主要包括特征參數(shù)分析和波形分析兩大類[4]。在特征參數(shù)分析方面，周猛等[5]利用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)鍍鎳鋼帶拉伸過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，分析了不同拉伸狀態(tài)下聲發(fā)射信號(hào)的變化特征，利用持續(xù)時(shí)間、振鈴計(jì)數(shù)和能量三個(gè)聲發(fā)射信號(hào)特征參數(shù)表征了拉伸過(guò)程中試件的狀態(tài)變化。徐長(zhǎng)航等[6]通過(guò)鋼制試件拉伸斷裂和疲勞開(kāi)裂兩種損傷過(guò)程的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，研究了聲發(fā)射信號(hào)特征參數(shù)與試驗(yàn)過(guò)程中試件力學(xué)行為之間的相關(guān)性。Aggelis[7]和Soulioti等[8]將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用于鋼筋混凝土無(wú)損檢測(cè)中，利用撞擊數(shù)、能量數(shù)和持續(xù)時(shí)間等聲發(fā)射特征參數(shù)對(duì)混凝土裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行表征。Mukhopadhyay等[9]將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用在SA333 Gr.6材料的裂紋擴(kuò)展研究中，利用撞擊數(shù)、有效電壓值和能量等聲發(fā)射特征參數(shù)對(duì)裂紋擴(kuò)展初期狀態(tài)進(jìn)行表征。

為了進(jìn)一步揭示聲發(fā)射檢測(cè)信號(hào)與結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的關(guān)聯(lián)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)聲發(fā)射信號(hào)波形進(jìn)行了深入的研究。常見(jiàn)的聲發(fā)射信號(hào)波形分析方法包括小波變換、希爾伯特-黃變換(Hilbert-Huang transform,HHT)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等[10-12]。Khamedi等[13]對(duì)不同馬氏體含量雙相鋼試件拉伸過(guò)程產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行了小波分析。駱志高等[14-15]使用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)拉伸件成形狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將聲發(fā)射信號(hào)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的能量值作為初始特征參數(shù)，應(yīng)用遺傳算法和馬氏距離算法，進(jìn)行拉伸件的裂紋狀態(tài)判別，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬拉伸件成形質(zhì)量狀態(tài)的識(shí)別。Li等[16-17]將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用于近海工程中的焊接鋼桁架檢測(cè)，通過(guò)對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行希爾伯特-黃變換分析，實(shí)現(xiàn)桁架有無(wú)損傷的識(shí)別。李一博等[18]將小波變換和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用于儲(chǔ)罐底板聲發(fā)射信號(hào)的分析。Hamdi等[19]將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用于高分子復(fù)合材料檢測(cè)，通過(guò)對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的希爾伯特-黃變換和聚類分析，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料三點(diǎn)彎曲損傷表征識(shí)別。

綜上可以看出，從聲發(fā)射信號(hào)中提取出有效的損傷信息是聲發(fā)射檢測(cè)的關(guān)鍵所在。同時(shí)，由于材料性能直接決定了承載結(jié)構(gòu)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，因此材料性能對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)有很大的影響。為此，本文進(jìn)行常壓儲(chǔ)罐常用材料12MnNiVR鋼拉伸過(guò)程典型聲發(fā)射信號(hào)特征分析，為實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐損傷狀態(tài)聲發(fā)射評(píng)價(jià)和表征提供技術(shù)支撐。

1聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)及拉伸試驗(yàn)

1.1聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)

12MnNiVR鋼拉伸過(guò)程聲發(fā)射檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)主要由拉伸試件、聲發(fā)射傳感器、聲發(fā)射檢測(cè)儀、拉伸試驗(yàn)機(jī)、計(jì)算機(jī)(配套分析軟件)及信號(hào)電纜等組成，如圖1所示。

圖1　12MnNiVR拉伸試件聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)

選取的待檢測(cè)試件取自退役儲(chǔ)罐底板，材料為12MnNiVR。試件根據(jù)GB/T 228.1-2010進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2　拉伸試件

聲發(fā)射檢測(cè)儀采用德國(guó)Vallen公司的AMSY-6聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)。聲發(fā)射信號(hào)由VS45-M型寬帶傳感器(20～450 kHz)和VS150-RIC型諧振傳感器(100～450 kHz)拾取，并通過(guò)AEP4型前置放大器進(jìn)行放大，增益設(shè)定為34 dB。傳感器的布置如圖2所示。試驗(yàn)過(guò)程中聲發(fā)射系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定如表1所示。

表1　聲發(fā)射采集參數(shù)設(shè)定表

1.2拉伸試驗(yàn)

拉伸試驗(yàn)在SANS SHT4605型拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。該拉伸試驗(yàn)機(jī)采用基于DSP的全數(shù)字高響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，負(fù)荷、應(yīng)變測(cè)量全程不分檔，拉伸過(guò)程的變形分辨力為1/300 000，最大負(fù)荷600 kN，滿足GB/T 228.1-2010的相關(guān)要求。試驗(yàn)中，對(duì)12MnNiVR試件采用3 mm/min恒速率進(jìn)行連續(xù)拉伸加載，直至試件斷裂。

噪聲干擾是影響聲發(fā)射檢測(cè)的一大難題。本文檢測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中的干擾源主要包括：連接銷軸與試樣間的摩擦、拉伸試驗(yàn)機(jī)電子噪聲干擾等。在試驗(yàn)中采取以下措施來(lái)減少干擾噪聲：①在銷軸與試件接觸面處增加橡膠襯墊，用于減少界面間產(chǎn)生的摩擦信號(hào)；②試驗(yàn)開(kāi)始預(yù)加載荷1.5 kN后暫停，然后同步啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)和聲發(fā)射儀，實(shí)現(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的同步采集；③測(cè)定背景噪聲，如果測(cè)得有拉伸試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)力源引起的電子干擾源存在，利用導(dǎo)線，將聲發(fā)射儀器與材料試驗(yàn)機(jī)相接，減小電子噪聲干擾。

圖3為12MnNiVR試件拉伸過(guò)程的加載力-時(shí)間關(guān)系曲線，其持續(xù)時(shí)間t=107.6 s，最大拉力Fmax=39.150 kN。根據(jù)這一曲線，并參照常用鋼材拉伸特性，可清楚地分辨出其拉伸過(guò)程的五個(gè)階段：彈性階段、塑性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和頸縮階段，各階段分布范圍如表2所示。表3給出了拉伸試驗(yàn)測(cè)得的主要性能參數(shù)。

圖3　試件拉伸過(guò)程的力-時(shí)間曲線

彈性階段(AB段)塑性階段(BC段)屈服階段(CD段)強(qiáng)化階段(DE段)頸縮階段(EF段)幅值(s)0～12.7212.72～17.1417.14～31.6431.64～76.5276.52～110.30加載力(kN)0～28.8528.85～36.0036.00～36.3936.39～39.1539.15～23.88

表3　拉伸試驗(yàn)結(jié)果參數(shù)

利用上述聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)12MnNiVR試件拉伸過(guò)程產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行采集，下面將分別對(duì)其進(jìn)行特征參數(shù)及波形分析。

2拉伸過(guò)程聲發(fā)射信號(hào)特征參數(shù)分析

本節(jié)對(duì)12MnNiVR試件拉伸過(guò)程產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行特征參數(shù)分析，涉及的特征參數(shù)包括信號(hào)幅值、持續(xù)時(shí)間、信號(hào)能量、振鈴計(jì)數(shù)和撞擊計(jì)數(shù)。

圖4給出拉伸過(guò)程聲發(fā)射信號(hào)的幅值時(shí)間歷程分布。從圖4中可以發(fā)現(xiàn)，在12.72 s之前(彈性階段)，基本沒(méi)有達(dá)到規(guī)定閾值的聲發(fā)射信號(hào)出現(xiàn)；在12.72 s之后，開(kāi)始有聲發(fā)射信號(hào)出現(xiàn)，且聲發(fā)射信號(hào)的幅值時(shí)間歷程分布與試件的拉伸力-時(shí)間曲線呈現(xiàn)某種關(guān)聯(lián)性。具體體現(xiàn)在，在12.72～17.14 s(塑性階段)范圍內(nèi)，聲發(fā)射信號(hào)較豐富，且幅值較大，主要分布在40～65 dB；在17.14～31.64 s(屈服階段)范圍內(nèi)，聲發(fā)射信號(hào)稀疏，且幅值降低，主要分布在40～45 dB；在31.64～76.52 s(強(qiáng)化階段)范圍內(nèi)，聲發(fā)射信號(hào)豐富，且幅值較大，分布在40～75 dB；在76.52～110.30 s(頸縮階段)范圍內(nèi)，聲發(fā)射信號(hào)極為稀疏，特別是在斷裂之前，聲發(fā)射信號(hào)極少，且幅值較小，在斷裂點(diǎn)附近，出現(xiàn)較為豐富的聲發(fā)射信號(hào)，幅值在40～60 dB。

圖4　聲發(fā)射信號(hào)的幅值時(shí)間歷程

圖5～圖7給出拉伸過(guò)程產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)的振鈴數(shù)、撞擊數(shù)和持續(xù)時(shí)間三個(gè)特征參數(shù)的時(shí)間累計(jì)分布。從圖中可以看出，聲發(fā)射信號(hào)的振鈴數(shù)、撞擊數(shù)和持續(xù)時(shí)間三個(gè)特征參數(shù)的時(shí)間累計(jì)曲線分布極為相似，且與試件的拉伸力-時(shí)間曲線呈現(xiàn)明顯的關(guān)聯(lián)性。具體體現(xiàn)為，在12.72～17.14 s(塑性階段)范圍內(nèi)，振鈴數(shù)、撞擊數(shù)和持續(xù)時(shí)間三個(gè)特征參數(shù)的累計(jì)數(shù)量隨時(shí)間呈近似線性增加趨勢(shì)；在17.14～31.64 s(屈服階段)范圍內(nèi)，三個(gè)特征參數(shù)的累計(jì)值隨時(shí)間增長(zhǎng)變緩；在31.64～76.52 s(強(qiáng)化階段)范圍內(nèi)，三個(gè)特征參數(shù)的累計(jì)值隨時(shí)間增長(zhǎng)呈明顯增加趨勢(shì)；在76.52～110.30 s(頸縮階段)范圍內(nèi)，三個(gè)特征參數(shù)的累計(jì)值隨時(shí)間增長(zhǎng)再次變緩。

圖5　振鈴數(shù)的時(shí)間累積

圖6　信號(hào)持續(xù)時(shí)間的時(shí)間累積

圖7　撞擊的時(shí)間累積圖

圖8給出拉伸產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)的能量時(shí)間歷程分布。從圖8中可以看出，在拉伸過(guò)程中，出現(xiàn)了三個(gè)聲發(fā)射信號(hào)能量的集中區(qū)，其中第一個(gè)集中區(qū)位于12.72～17.14 s(塑性階段)范圍內(nèi)，第二個(gè)集中區(qū)位于31.64～55.52 s(強(qiáng)化階段)范圍內(nèi)，第三個(gè)集中區(qū)位于110.3 s(斷裂點(diǎn))附近。而這三個(gè)能量集中區(qū)分別與拉伸過(guò)程的塑性階段、強(qiáng)化階段前中期、頸縮最后階段相對(duì)應(yīng)。結(jié)果表明，在拉伸過(guò)程的這些階段，聲發(fā)射源活躍，聲發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度較大。

圖8　能量時(shí)間歷程

從圖4～圖8可以看出，在12MnNiVR鋼試件拉伸過(guò)程中的不同階段，聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)，如幅值、持續(xù)時(shí)間、能量、振鈴計(jì)數(shù)和撞擊計(jì)數(shù)等，在拉伸不同階段的分布有很大不同。在塑性變形階段，聲發(fā)射源活躍，表現(xiàn)為聲發(fā)射信號(hào)幅值和能量大、撞擊數(shù)和振鈴計(jì)數(shù)隨拉伸過(guò)程呈線性增大的趨勢(shì)；在屈服階段，聲發(fā)射源不活躍，表現(xiàn)為聲發(fā)射信號(hào)幅值和能量小，振鈴計(jì)數(shù)和撞擊數(shù)隨拉伸過(guò)程幾乎不變；在強(qiáng)化階段，聲發(fā)射源較活躍，表現(xiàn)為聲發(fā)射信號(hào)幅值和能量較大、撞擊數(shù)和振鈴計(jì)數(shù)隨拉伸過(guò)程呈緩慢增大的趨勢(shì)；在頸縮后期，聲發(fā)射源活躍，聲發(fā)射信號(hào)幅值和能量較大。

通過(guò)對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)分析，可以了解到拉伸過(guò)程不同階段中聲發(fā)射信號(hào)的能量、強(qiáng)度及撞擊數(shù)等特點(diǎn)，能在一定程度上反映不同階段聲發(fā)射源的強(qiáng)弱。但聲發(fā)射參數(shù)分析無(wú)法反映聲發(fā)射源及聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)間及頻率瞬時(shí)特征，如聲發(fā)射信號(hào)幅值隨時(shí)間的變化趨勢(shì)及頻率組成等。

3波形分析

為進(jìn)一步揭示拉伸過(guò)程不同階段的聲發(fā)射信號(hào)變化規(guī)律，對(duì)12MnNiVR鋼試件拉伸過(guò)程中塑性變形、屈服、強(qiáng)化和頸縮四個(gè)階段的典型聲發(fā)射信號(hào)分別進(jìn)行時(shí)域波形、頻譜、希爾伯特時(shí)頻分布和邊際譜的波形分析。

3.1時(shí)域波形及頻譜

圖9給出拉伸過(guò)程不同階段聲發(fā)射信號(hào)典型時(shí)域波形及其頻譜圖。

(a)塑性變形階段

(b)屈服階段

(c)強(qiáng)化階段

(d)頸縮階段圖9　信號(hào)時(shí)域頻域圖

從時(shí)域波形可以看出，屈服階段的聲發(fā)射信號(hào)屬于突發(fā)型聲發(fā)射信號(hào)，其余三個(gè)階段屬于連續(xù)型聲發(fā)射信號(hào)；從信號(hào)幅值的角度分析，塑性變形和頸縮階段的信號(hào)幅值較大，峰峰值可達(dá)50 mV，強(qiáng)化階段幅值居中(峰峰值為5 mV)，而屈服階段的聲發(fā)射信號(hào)幅值最弱(峰峰值僅為0.2 mV)；從信號(hào)帶寬來(lái)看，塑性變形和屈服階段的聲發(fā)射信號(hào)帶寬較窄，分別分布在20～200 kHz和100～300 kHz。頸縮階段聲發(fā)射信號(hào)能量主要處于0～400 kHz范圍。強(qiáng)化階段的聲發(fā)射信號(hào)帶寬最寬(達(dá)700 kHz)，且包含的頻率分量豐富。

3.2時(shí)頻分析

在時(shí)域波形和頻譜分析的基礎(chǔ)上，對(duì)以上典型信號(hào)進(jìn)時(shí)頻分析。希爾伯特-黃變換作為一種典型的時(shí)頻分析方法，特別適合用于聲發(fā)射信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)的分析[10-11]。

HHT包含兩部分，第一部分為經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，第二部分為Hilbert譜分析。經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)方法能把非平穩(wěn)、非線性信號(hào)分解成一組穩(wěn)態(tài)和線性的ck(t)數(shù)據(jù)序列集，即本征模態(tài)函數(shù)(IMF)。時(shí)間序列數(shù)據(jù)s(t)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解可表示為

(1)

其中，ck(t)為IMF分量；rn(t)為平均趨勢(shì)分量。

對(duì)式(1)中的每個(gè)固有模態(tài)函數(shù)ck(t)作Hilbert變換得

(2)

進(jìn)而可以求出瞬時(shí)頻率：

(3)

其中，θk(t)為信號(hào)的瞬時(shí)相位。由式(3)可看出，ω(t)是時(shí)間的單值函數(shù)，為了使瞬時(shí)頻率有意義，作為希爾伯特變換的時(shí)間序列數(shù)據(jù)必須是單組分的，而經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解后得到的本征模態(tài)函數(shù)序列恰好滿足這個(gè)要求。

將式(1)～式(3)所表示的變換應(yīng)用于所有本征模態(tài)函數(shù)序列，得

(4)

其中，n為離散點(diǎn)數(shù)；ak(t)為各模態(tài)的瞬時(shí)幅值。顯然ωk(t)和ak(t)均為時(shí)間的變量，從而構(gòu)成時(shí)間、頻率、幅值的三維時(shí)頻譜圖，即Hilbert時(shí)頻譜，用H(ω,t)表示。它精確地描述了信號(hào)的幅值隨時(shí)間和頻率的變化規(guī)律。

(a)塑性變形階段

(b)屈服階段

(c)強(qiáng)化階段

(d)頸縮階段圖10　三維時(shí)頻分布圖

圖10給出四個(gè)階段典型聲發(fā)射信號(hào)的Hilbert時(shí)頻分布。從圖10中可以看出，拉伸過(guò)程不同階段聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)頻分布有很大不同，主要體現(xiàn)在信號(hào)主要分量的時(shí)間及頻率分布范圍。塑性變形階段的聲發(fā)射信號(hào)主要位于0～120 kHz頻帶內(nèi)，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，峰值頻率集中在50～100 kHz，最大峰值為38 mV。屈服階段的信號(hào)主要位于20～120 kHz，持續(xù)時(shí)間較短，能量較為集中，峰值頻率集中在50～100 kHz，最大峰值約為0.08 mV。強(qiáng)化階段的聲發(fā)射信號(hào)的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，分布頻帶寬(可達(dá)300 kHz)，峰值位于150～200 kHz附近，最大幅值為1.8 mV。頸縮階段的聲發(fā)射信號(hào)主要位于0～120 kHz頻帶范圍內(nèi)，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，峰值頻率集中在50～100 kHz附近，最大峰值為36 mV。從信號(hào)強(qiáng)度上看，塑性變形階段和頸縮階段聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度較大，屈服階段的聲發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度最弱；從信號(hào)持續(xù)時(shí)間來(lái)看，屈服階段聲發(fā)射信號(hào)持續(xù)時(shí)間最短，屬于突發(fā)聲發(fā)射信號(hào)，其余三個(gè)階段的聲發(fā)射信號(hào)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，屬于連續(xù)聲發(fā)射信號(hào)；從信號(hào)分布頻帶范圍來(lái)看，強(qiáng)化階段和頸縮階段聲發(fā)射信號(hào)包含頻率成分豐富，頻帶較寬。塑性階段和屈服階段聲發(fā)射信號(hào)頻帶相對(duì)較窄。

4結(jié)論

(1)拉伸過(guò)程不同階段聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)分布有很大的不同。在塑性變形階段，聲發(fā)射信號(hào)幅值和能量大，撞擊數(shù)和振鈴計(jì)數(shù)隨拉伸過(guò)程呈線性增大的趨勢(shì)；在屈服階段，聲發(fā)射信號(hào)幅值和能量小，振鈴計(jì)數(shù)和撞擊數(shù)隨拉伸過(guò)程幾乎不變；在強(qiáng)化階段，聲發(fā)射信號(hào)幅值和能量較大，撞擊數(shù)和振鈴計(jì)數(shù)隨拉伸過(guò)程呈緩慢增加趨勢(shì)；在頸縮后期，聲發(fā)射信號(hào)幅值和能量較大。

(2)拉伸過(guò)程不同階段聲發(fā)射信號(hào)波形有很大不同。屈服階段的聲發(fā)射信號(hào)屬于突發(fā)型聲發(fā)射信號(hào)，其余三個(gè)階段屬于連續(xù)型聲發(fā)射信號(hào)；塑性變形和頸縮階段的信號(hào)幅值較大，頻帶較窄，而屈服階段的聲發(fā)射信號(hào)幅值最弱，強(qiáng)化階段的聲發(fā)射信號(hào)頻帶最寬。

(3)聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)和波形分析能反映不同拉伸過(guò)程的變形特征，可用于拉伸過(guò)程的表征。

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(編輯王旻玥)

收稿日期：2015-01-19

基金項(xiàng)目：“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2011BAK06B03-03)；質(zhì)檢公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201510066)

中圖分類號(hào)：TG156

DOI：10.3969/j.issn.1004-132X.2016.13.012

作者簡(jiǎn)介：李光海，男，1970年生。中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院研究員、博士。主要研究方向?yàn)樘胤N設(shè)備無(wú)損檢測(cè)及安全評(píng)定。發(fā)表論文40余篇。焦敬品，女，1973年生。北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院教授、博士研究生導(dǎo)師。王新健，男，1988年生。北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院碩士研究生。何存富，男，1958年生。北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院教授、博士研究生導(dǎo)師。吳斌，男，1962年生。北京工業(yè)大學(xué)教授、博士研究生導(dǎo)師，北京工業(yè)大學(xué)副校長(zhǎng)。

Acoustic Emission Behavior of 12MnNiVR Steel under Stretching

Li Guanghai1Jiao Jinping2Wang Xinjian2He Cunfu2Wu Bin2

1.China Special Equipment Inspection & Research Institute,Beijing,100029 2.Beijing University of Technology,Beijing,100124

Abstract：Several methods of characteristic parameter analyses were introduced to analyze AE signals in stretching process of 12MnNiVR steel used in large atmospheric tank. These parameters included signal amplitudes, counts, hits and energy. Furthermore, the stretching process at different stages of a typical AE signal waveforms were also analyzed including time-domain waveform, spectrum, Hilbert time-frequency distribution etc. The results show that the characteristic parameters and waveform analysis of AE signals may reflect the different characteristics of the tensile deformation stages. AE technique can be used to characterize material stretching processes.

Key words：large atmospheric tank; acoustic emission(AE); characteristic parameter; Hilbert-Huang transform(HHT)