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第1章 绪论1

1.1 声发射现象与声发射检测技术1

1.2 声发射技术的发展历程1

1.2.1 国外发展概况1

1.2.2 国内发展概况2

1.3 声发射检测的特点3

1.4 声发射检测技术的应用领域4

1.5 声发射技术在材料损伤检测领域的研究现状与发展趋势5

第2章 声发射检测技术的原理7

2.1 声发射的物理基础7

2.1.1 声发射的产生机理7

2.1.2 声发射源8

2.1.3 声发射波的传播9

2.1.4 Kaiser效应和Felicity效应12

2.2 声发射检测的原理12

2.3 声发射源的定位方法13

2.3.1 直线定位法14

2.3.2 任意三角形定位法14

2.3.3 球面三角形定位法16

第3章 材料损伤过程声发射信号处理与分析19

3.1 传统声发射信号处理方法19

3.1.1 表征参数分析法19

3.1.2 波形分析法20

3.2 基于小波分析的声发射信号降噪技术21

3.2.1 小波分析技术简介21

3.2.2 小波分析理论基础22

3.2.3 基于小波分析的声发射信号剔噪方法26

3.2.4 小波剔噪效果分析29

3.3 基于关联图分析法的声发射信号降噪技术30

3.4 材料损伤声发射信号的模式识别32

3.4.1 模式识别的概念32

3.4.2 模式识别方法分类33

3.4.3 模式识别技术在声发射信号处理中的应用概况34

3.5 材料损伤声发射信号处理中的神经网络技术34

3.5.1 神经网络技术及BP网络简介34

3.5.2 BP网络算法原理35

3.5.3 BP算法改进38

第4章 金属材料裂纹损伤的声发射检测41

4.1 金属材料裂纹损伤的声发射检测模拟试验41

4.1.1 试验方案41

4.1.2 试验仪器与设备42

4.1.3 试样材料42

4.1.4 试样制备43

4.1.5 参数设置43

4.1.6 消噪措施45

4.1.7 试验过程45

4.1.8 试验结果46

4.2 金属材料裂纹损伤的声发射特性46

4.2.1 裂纹损伤过程的信号撞击数／振铃计数变化规律49

4.2.2 金属材料裂纹损伤的演化过程50

4.2.3 声发射振铃计数与载荷的关系51

4.2.4 声发射技术在金属材料断裂韧性测试中的应用51

4.3 基于声发射表征参数的金属材料裂纹损伤模式识别54

4.3.1 裂纹损伤模式识别系统设计54

4.3.2 裂纹损伤声发射信号的近邻识别法58

4.3.3 模式识别测试59

4.3.4 关于近邻识别中模式距离计算方法的改进59

第5章 金属材料腐蚀损伤的声发射检测61

5.1 金属材料腐蚀损伤的声发射的相关机理61

5.1.1 铝合金5A03在浓硝酸中发生腐蚀损伤的机理61

5.1.2 金属材料腐蚀损伤声发射的机理61

5.2 金属材料腐蚀损伤的声发射检测试验62

5.2.1 试验方案62

5.2.2 试样制备63

5.2.3 腐蚀介质64

5.2.4 参数设置64

5.2.5 试验过程及现象65

5.3 金属材料腐蚀损伤的声发射特性分析66

5.3.1 腐蚀声发射信号表征参数分析66

5.3.2 腐蚀声发射信号频谱分析70

5.4 基于声发射的金属材料腐蚀损伤神经网络识别72

5.4.1 腐蚀损伤级别的划分72

5.4.2 BP神经网络模型的构建74

5.4.3 基于神经网络的腐蚀声发射信号模式识别74

第6章 纤维增强型复合材料拉伸损伤的声发射检测76

6.1 复合材料及其损伤检测方法简介76

6.2 复合材料声发射源的时差定位78

6.2.1 时差定位法在复合材料检测中的局限性78

6.2.2 复合材料平板不同方向上的声速测量与拟合78

6.2.3 单向纤维增强复合材料平板声发射源时差定位方法80

6.3 碳／环氧复合材料拉伸损伤的声发射检测试验81

6.3.1 试验设备81

6.3.2 试样制备82

6.4 组分材料及［90］、［45］单向板拉伸损伤过程及声发射特性83

6.4.1 环氧树脂基体试样拉伸损伤过程及声发射特性83

6.4.2 碳纤维束试样拉伸损伤过程及声发射特性86

6.4.3 浸胶碳纤维束拉伸损伤过程及声发射特性89

6.4.4 ［90］单向板拉伸损伤过程及声发射特性92

6.4.5 ［45］单向板拉伸损伤过程及声发射特性96

6.5 碳／环氧复合材料［0］单向板拉伸损伤过程分析98

6.5.1 ［0］单向板拉伸损伤过程及声发射特性99

6.5.2 ［0］单向板拉伸损伤过程的电阻变化特性106

6.6 碳／环氧复合材料拉伸损伤模式识别107

6.6.1 基于波形分析的模式识别方法108

6.6.2 碳／环氧复合材料拉伸损伤声发射信号模式识别方案110

6.6.3 聚类分析算法111

6.6.4 碳／环氧复合材料单向板拉伸过程声发射信号模式识别实现113

6.7 碳／环氧复合材料在不同拉伸条件下的损伤行为及评估117

6.7.1 碳／环氧复合材料在不同加载速度下的拉伸损伤过程117

6.7.2 碳／环氧复合材料的恒载声发射效应研究120

6.7.3 碳／环氧复合材料的Felicity效应研究123

6.7.4 基于声发射的复合材料加卸载效应研究128

6.8 碳／环氧复合材料拉伸损伤临界失效载荷及损伤模型的探讨133

6.8.1 复合材料临界失效载荷134

6.8.2 复合材料拉伸损伤模型研究139

6.8.3 基于可靠性分析的复合材料使用寿命探讨143

附录147

参考文献148