一种基于声发射技术的微动疲劳状态监测方法

本发明涉及微动疲劳状态监测领域，尤其涉及一种基于声发射技术的微动疲劳状态监测方法。

背景技术：

1、微动疲劳是指材料或者结构件在微动磨损载荷影响下的疲劳问题，是两个相互接触的物体之间产生极小的相对滑动而导致的疲劳失效问题，这种滑移的量级通常为微米级，且是一个循环往复的过程。连接结构的微动疲劳问题在航空航天领域中十分常见，例如航空发动机中涡轮盘与叶片的榫连接结构、圆弧端齿结构、轴与轴之间、轴与盘之间、机匣的连接等，根据已有的研究，在微动疲劳载荷作用下的零部件疲劳强度将会大大降低。因此，在设计、使用和维护航空发动机关键零部件时需要充分考虑微动疲劳造成的危害。

2、微动疲劳裂纹萌生位置较为隐蔽，裂纹扩展速度较快，因此需要能够在不破坏原有结构前提下实现微动疲劳裂纹萌生与扩展监测的方法。现有无损监测方法包括超声波探伤监测、磁粉探伤监测、射线监测法等等，但是这些方法都存在一定的缺陷，超声波探伤监测由于传感器、放大器、耦合剂等造成的非线性信号无法完全隔离，裂纹真实尺寸与检测结果之间可能会存在一定的误差；磁粉探伤监测只适用于含磁性的材料，难以对复杂的结构或非磁性材料进行损伤裂纹检测且检测耗时较长；射线监测法在监测过程中若防护不当，人体可能会受到一定伤害，并且与材料厚度和密度方向一致的射线出现异常时才可被检测到。声发射现象是指材料在受到内部应力或外部载荷时，会产生塑性变形，直至结构内部发生破坏，产生的弹性应变能将以弹性波传导的方式释放出来，因此微动疲劳过程中材料裂纹萌生扩展直至破坏的过程，都可以通过声发射信号的变化规律来进行研究。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于声发射技术的微动疲劳状态监测方法，能够对不同材料、不同连接结构下的微动疲劳状态进行研究且克服了微动疲劳裂纹萌生寿命难以判断的不足之处，具有重要工程实际意义。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、一种基于声发射技术的微动疲劳状态监测方法，包括以下步骤：

4、步骤1），选用声发射装置对微动疲劳试验过程中声发射信号变化情况进行监测，所述声发射装置包含声发射仪和声发射传感器，声发射仪的表现频率为500khz±20%，能够覆盖试验件的损伤频率范围；

5、步骤2），在试验件上的接触区预设的距离范围内设置声发射传感器：将真空硅脂均匀地涂抹在传感器上，确保声发射传感器与试验件充分贴合，以降低噪声影响，并用胶带将声发射传感器固定在试验件上；

6、步骤3），设置声发射传感器的阈值为40db，采样频率为3mhz，峰值分辨时间为500，命中分辨时间为2000，命中锁定时间为2000；设定声发射仪的触发方式为手动触发，然后进行微动疲劳试验；

7、步骤4），在试验过程中利用声发射仪实时记录声发射传感器感应到的声发射信号，所述声发射信号包含能量信号、幅度信号、振铃计数信号；

8、步骤5），将声发射信号变化情况与微动疲劳状态联系在一起，根声发射信号的变化，判断微动疲劳裂纹萌生寿命。

9、作为本发明一种基于声发射技术的微动疲劳状态监测方法进一步的优化方案，步骤1）中所述声发射仪选用ds5-8a声发射仪，声发射传感器的型号为rs-2a。

10、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

11、1. 本发明可以对不同材料、不同连接结构下的微动疲劳状态进行有效监测，如压气机内部榫连接结构、带衬套耳片螺栓连接结构、涡轮内部圆弧端齿连接结构，具有重要工程实际意义；

12、2. 可以在不破坏原有结构完整性的前提下，对微动疲劳裂纹萌生寿命进行判定。

技术特征：

1.一种基于声发射技术的微动疲劳状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于声发射技术的微动疲劳状态监测方法，其特征在于，步骤1）中所述声发射仪选用ds5-8a声发射仪，声发射传感器的型号为rs-2a。

技术总结
本发明公开了一种基于声发射技术的微动疲劳状态监测方法，首先针对微动疲劳特性选择声发射装置；然后在试验件上设置声发射传感器；接着调整声发射设备相关参数，精确监测微动疲劳试验过程声发射信号变化情况；最后通过声发射信号变化分析微动疲劳状态以及判断微动疲劳裂纹萌生时刻。本发明能够对不同材料、不同连接结构下的微动疲劳状态进行研究且克服了微动疲劳裂纹萌生寿命难以判断的不足之处，具有重要工程实际意义。

技术研发人员：张宏建,马晓宇,崔海涛
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23