声发射技术在混凝土研究中的应用

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发布时间：2021-10-18

资料介绍

材料或结构受外力或内力作用产生变形或断
裂, 以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射
或应力波[ 1 ]。这种弹性波一边进行多重反射, 反复变
换波形, 一边传播。作为表面振动可被声发射(A E)
换能器接收。人们很早就注意到这种现象, 但作为一
门技术和有科学价值的研究工作是由德国的 Kaiser
在 1950 年开始进行的。此后, 不断有文献报道声发
射在无损检测中的应用。但早期的研究工作大多集
中在声频范围内, 受到噪声影响很大。 1965 年,
D unegan 等将实验频率提高到 100kH z～ 1M H z, 这
是实验技术的重要发展, 为声发射技术从实验室的
材料研究发展到生产现场中监视大型构件的结构完
整性创造了条件, 从而开始了将声发射用于各类容
器、航空航天工业中的某些重要构件以及核装置等
方面的检测。
声发射是一种动态的检测方法, 可能动地反映
材料微观结构的变化。其信号来自缺陷本身, 故利用
声发射可判断缺陷的严重性。大小和性质相同的缺
陷, 当所处的位置和所受的应力状态不同时, 对结构
的损伤程度也不同, 所以其声发射特性也有差异。明
确了来自缺陷的声发射信号的特性, 就可以对材料
的性能进行研究, 这便是应用声发射技术的关键。
一般来说, 发生于材料内部的声发射是由于材
料发生不可逆变化引起的, 如晶体结构变化、滑移变
形、孪生变形、裂纹的形成和扩展以及复合材料不同
相界面的脱落[ 2 ]等。但对于混凝土材料来说, 前三种
机理是不存在的, 主要是由于① 裂纹的形成和扩
展。② 钢筋混凝土中, 钢筋与水泥基体间的滑移。③
纤维增强混凝土中, 纤维断裂以及纤维的拔出。
自 1959 年 R sch 将声发射技术应用到混凝土
研究中, 人们对混凝土声发射特性的研究已进行了
40a, 并取得了一定的成果。本文简要分析和回顾了
声发射技术在混凝土研究中的应用, 并对其中某些
应用进行了阐述。
1　声发射测试系统
在混凝土实验研究中, 大多采用多通道声发射
源定位及分析系统。图 1 是声发射测试系统的基本
原理图。
换能器是信号接收部分, 通常用钡钛酸铝压电
晶体制成, 作用是将脉冲应力波信号转化为电信号,
其自振频率为 150kH z, 通常用硅胶或黄油耦合在试