一、聲發射技術機理及特征
聲發射（Acousticemission近村簡稱AE）又稱應力波發射，是材料或零部件受力作用産生變形、斷裂物亮，或内部應力超過屈服極限ss而進入不(bù)可逆的塑性變形階段舞數，以瞬态彈性波形式釋放應變能的現象。
在外部條件作用下，固體（材料或零部件）的缺陷或潛在缺陷改小呢變狀态而自動發出瞬态彈性波的現象亦為(wèi)聲發射。通(tōng輛就)常意義上的聲發射源，一般是指材料受力的作用所産生的各種變形和斷車微裂機制，例如(rú)：金(jīn)屬材料中的裂縫擴展、位錯(cuò)窗生運動、滑移帶的形成、李生變形、晶界滑移、夾雜物的分離與開(k白跳āi)裂；複合材料中的基體開(kāi)裂、層間分離、纖維和基體間界面分離和纖維信南斷裂等，這些無損檢測的主要對象，都是重要間玩的聲發射源。
聲發射波的頻率範圍很寬，從次聲頻、聲頻直到超聲頻。它的幅度靜內動态範圍亦很廣，從微弱的位錯(cuò)運動直到強烈的地震波。然而，聲舞師發射作為(wèi)無損檢測與無損評價手段，則是采用高靈敏度傳感器(qì)，資中在材料或構件受外力的作用，且又遠在其達到破損以前，接收得動來自這些缺陷與損傷開(kāi)始出現或擴展時(shí上笑)所發射的聲發射信号，通(tōng)過對這些信号的分析、處理來檢測、國數評估材料或構件缺陷、損傷等内部特征。從而，通也票(tōng)讨聲發射檢測，可以确定：[1]
1·材料或構件何時(shí)出現損傷；2，材料或構件間一出現損傷的部位
3·材料或構件出現損傷的嚴重程度及其聽上危害性，對構件作出結構完整性評價。
作為(wèi)一種新的無損檢測技術，聲發射檢測匠討技術與常規無損檢測技術：滲透、磁粉、渦流、射線、喝短超聲檢測相比較具有兩個基本性的特點：？敏感于動态懂商缺陷，而不(bù)是靜态缺陷；即不(bù)像其他在務(tā)無損檢測技術隻是在缺陷出現後，事後靜傑檢測時(shí)才能發慢南現，而是在缺陷萌生和擴展過程中，即能實時(shí)發現。？聲發射波近但來自缺陷的本身而不(bù)是外部；從而可以得(de)到有關缺陷的豐富的女很信息以及檢測的高靈敏度與高分辨率。
以上兩大(dà)特點導緻該項技術具有了以下不(bù)同于常規音關無損檢測技術的優點：
1）可獲得(de)關于缺陷的動态信息，并據以評價缺陷的實際危害程度，以及結構的服麗整體性和預期使用壽命；
）對大(dà)型構件，不(bù)需要移動傳了靜感器(qì)做繁雜的掃查操作，隻要布置好(hǎo)足夠數量的傳感器(qì)，笑西經一次加載或試驗過程，即可大(dà)面積檢測确定缺陷的位置和友靜監視缺陷的活動情況，操作簡便，省工(gōng)、省時(木大shí)；
3）可提供随載荷、時(shí)間、溫度等處施變量而變化的實時(shí)瞬态長鄉或連續信息，因而适用于過程監控，以及早期或臨近破不(bù)的預報；

4）對被檢工(gōng)件的接近要求不(bù謝呢)高，因而适用于其它無損檢測方法難以或不(bù)能少妹接近的，如(rú)高低(dī)溫、核輻射、易燃、易和極毒等環境下的檢測；
5）對構件的幾何形狀不(bù)敏感，适于檢測其他(tā南銀)方法所不(bù)能檢測的形狀複雜的構件；
6）幾乎所有材料在變形和斷裂時(shí)均産生聲發射，适用東東範圍廣。
二、聲發射技術在複合材料領域中的應用
複合材料是一種多相材料，由兩種或多種性質不雪男(bù)同的材料組成，其主要組分是增強材料和基體材料，基本的結光術構式是層壓件和纏繞件。
複合材料因高的比強度和比模量以及良好(hǎo嗎微)的抗疲勞性和成形工(gōng)藝性，而在航空、航天、造廠房船、建築、橋梁等工(gōng)業言門得(de)到了大(dà)量的應用，姐這并在壓力容器(qì)、管道，以及某些關鍵部位代替金(jīn)屬鐘店材料。但是，纖維增強複合材料具有導電性差、熱傳導率低(dī)、聲遠子衰減高等特點，在機械和物理性能方面呈顯著的各向異性，這使得(de)照畫它對無損檢測的波傳播所起的個用與金(jīn)屬材料迥異，因而，畫有其無損檢測也與金(jīn)屬材料顯然不(bù)同。
複合材料結構由于制造工(gōng)藝的特殊性，許多工(gōng)藝個那參數的微小(xiǎo)差異會(huì)導緻科東其産生諸多缺陷，使産品質量呈現明顯的散性。這些缺陷嚴重地影響構件的機離空械性能、結構完整性和使用壽命。
複合材料結構缺陷的類型繁多，但大(dà)緻可以分為(wèi)兩大(dà窗生)類：
1）通(tōng)常表現為(wèi)損害構件銀報的機械性能和物理性能的有：氣孔、夾雜、分層、纖維斷裂或不(b花能ù)平直、纖維與基體的比值7正确、纖維和基體到多的結合狀況不(bù)佳、基體疏柱、基體裂縫、基體固化狀态不(bù)良等；
2）通(tōng)常表現為(wèi)損害構件的整體完整性的有：脫粘、橫向校長斷裂、龜裂、缺膠、膠層厚度不(bù)均勻、結構内部損傷等。錢道面對上述種類繁多的缺陷，迄今，還沒有一種無損檢就厭測方法可以檢測各種複合材料構件的所有缺陷。在實際應用中，往往需根據複得呢合材料構件的形狀、類型、使用要求，要求檢測的缺陷類型、大(dà)小(xiǎo弟相)、位置、取向及檢測設備檢測能力等因素，選用幾種不(bù)同的方法互相補充。船呢
然而，我們(men)對每一複合材料構件無損檢測的目标是在于：檢測它的結構的完整吃月性、強度和承載能力，評估它的使F壽命和使用安全性。
由于複合材料構件不(bù)同于金(jīn)屬構件的特殊性，且對它的破玩離壞機理還缺乏系統的了解，因而對它的主要缺陷類型仍是衆說(shuō)紛纭，還不很著(bù)能用一、兩種主要類型的缺陷來決定其使用性能，評估預期壽命。例如(rú)舊問，高性能的金(jīn)屬結構，相對來說(shuō)，是用不(bù)包含廠木所不(bù)希望存在的缺陷的材料制成的。在使用中，去高破損往往起源于裂縫開(kāi)始擴展為(wèi)可也湖辨認的缺陷的時(shí)候，而且發生于裂縫繼續擴展以後。所以，在大(dà)多要公數金(jīn)屬結構中，我們(men)所查找的基本缺陷是裂逢，一店靜旦用無損檢測方法确定了有缺陷的結構，就可以利用斷有數裂力學的基本概念，計算出使用條件下金(jīn)屬構件的預期壽命。

正如(rú)上文所述，複合材料至今尚不(bù)能以少數的幾種靜車類型缺陷确定為(wèi)損傷起源的主要缺陷。
大(dà)量實驗證明：有些具有明顯宏觀缺陷的架件，加載試驗到破壞，其疲勞壽命用呢不(bù)一定就短(duǎn)；相反，有些無明顯宏刃缺陷的構件，若隐含得男有常規無損檢測難以檢出的、基體微裂紋等缺陷，在影靜實驗中發現其所具有的疲芳壽命則遠短(duǎn)于正常構件。
由于聲發射對缺陷起始和擴展的特有的敏感性，以及其所具有動态醫妹檢測強度和評估使用壽命的獨特功能，從而近年來，複合材料無老個損檢測與評價技術已經把重點轉移到，利用聲發射家樹技術檢測材料與構件的缺陷（包括微觀缺陷）與損傷的自城萌生與擴展，并據以評估缺陷的危害程度，測定結構強度、整體性和預期使用壽命。對月如複合材料的發展而言，聲發射技術不(bù)僅僅是内部缺陷和損傷的無損檢測手段，很開且已成為(wèi)材料性能（包括斷裂性能和力學性能等）研究、強度檢測新又與用壽命評估的必不(bù)可少的方法。
聲發射技術作為(wèi)一種檢測技術起步于50年代初的德國，60年代，該這老項技術在美國原子(zǐ)能和宇航技術中迅速興起車愛，産在玻璃鋼固體發動機殼體的檢測方面出現工(gōng)姐輛業應用的首例[2]，70年代，在日、歐及我國相繼得(de)到發展，但因當明為時(shí)的技術和經驗所限，僅隻獲得(de黑用)有限的成功。80年代，聲發射技術開(kāi)始獲得(de)較為(wèi秒綠)正确的評價，并獲得(de)迅速發展，已在金(jīn)屬和玩璃鋼壓店他力容器(qì)、儲罐、管道等重要領域進入工(gōng)業應用和标準化的北階段。随着計算機技術和信号處理技術的迅猛發展，國山山先進聲發射設備研制公司在聲發射技術軟，硬件方面的一些重大(dà)技術突破，以光嗎及新的數字化聲發射系統和相應的商業化實用軟件包的推出，年熱已能獲得(de)複合材料缺陷與損傷，在其萌生和發展中，甚為(wèi)豐富的睡能和極其活躍的信息，使聲發射技才成為(wèi)在複合材料等先進的、新型材料請讀研究和生産中不(bù)可替代的動态無損檢測技算技術。
聲發射技術在這一領域的應用大(dà)緻可分如(r錢姐ú)下幾個方面：在複合材料性能研究方面的應用
在複合材料結構完整性檢測方面的應用；在複合材料結構制造過程監測方面兒從的應用。

三、在複合材料性能研究方面的應用
複合材料與傳統的金(jīn)屬材料相比，在航空航天以及軍用務他和民用領域得(de)到越來越廣泛應用的最重信科要因素是其強度高、重量輕、機械性能優越，而這些卓越性能則來自于複合材料中各構成綠來成份本身的優越性能和合理搭配。對于複合材料的強度、韌性方道子面的研究，離不(bù)開(kāi)實驗手段，而聲發射技術紙都在這些實驗研究中扮演極其重要角色。複合材料的損傷形人近式很複雜，大(dà)緻可分纖維斷裂，基體開(kāi)裂、脫粘、分層等幾種主要形月話式，每種損傷形式對複合材料的整體性能都有不(bù)同程度的影響林開和作用，所以對于複合材料性能的研究離不(件媽bù)開(kāi)對這些損傷形式的研究。實際上，由于複合材料本農紅身的複雜性，使得(de)關于複合材料破壞機理讀區方面的研究一直處于探索階段，許多問題還沒有被人們報信(men)所揭示。多年來人們(men)采用了各種手段從事這些方習跳面的研究，但這些手段都很困難且都有很大(dà)年體局限性。
大(dà)量研究表明，盡管複合材料的幾種損傷形式都有各自不(bù)同的複雜哥姐性，但幾乎都有一個共同特點，那就是這些損傷缺陷發生和發展時(shí)都有少風很明顯的聲發射特征，而且聲發射手段對于這些損傷過程的分析都非常及時為新(shí)和有效，所以聲發射技術是複合材料破壞機理研究及強度性能研究的最有效資內手段之一。在這方面，國内外學者們(men)進行了大(dà)量研究實踐，取得計技(de)了許多可貴的成果。
在複合材料的聲發射特征中，振鈴計數、幅度、持續時(shí)間在人、恒載聲發射延續時(shí)間、Felic的體ity比是區别複合材料構件各損傷階段、損藍謝傷類型、力學特性的主要參數。
國内學者通(tōng)過對Sic纖維鋁基複合材料聲發射研究發現用A化些技術能準确測定單纖維金(jīn)屬基複合材料中纖維斷枝高看數和纖維斷枝的平均長(cháng)度，由此能測定Sic纖站匠維的斷裂強度和纖維與鋁基體間的界面強度[5]。
J.G.BAKVCKAS等人通(tōng)過對钛基複合懂訊材料損傷過程的聲發射研究，也揭示了幾種主要的損傷形式發生時(shí)服年所對應的E事件幅度的關系。
ThomasM.Ely等人對石墨環氧樹脂複合材料縱向開(kāi)裂與纖維斷裂森好的聲發射特征研究進一步發現縱向開(kāi)男得裂
（Longitudinal splitting）對應的E特征為(wèi銀著)低(dī)幅度、短(duǎn)持續時(shí)就藍間、低(dī)計數和低(dī)能量；而高幅值、長(cháng)持續時這看(shí)間、高計數及高能量的E信号則來自于纖維斷裂醫唱[7]。
TYI-JIINLUO等通(tōng)過陶瓷基複合材料縱向拉伸試驗的深入醫日研究進一步發現：在應力水平超過應力應變關系房資的比例極限時(shí)，開(kāi)始出現基體裂紋并産生對應組信号；在比計街例極限與應變硬化階段前的非線性階段，AE計數與相應應變值呈非常明顯的線性關系件鐵；在應變硬化開(kāi)始點，基體裂紋及對應産生的E信号視醫達到飽和；在此後開(kāi)始出現中等水平的E頻白信号及對應的纖維/基體脫粘現象；在剛度逐漸減弱房鐘時(shí)開(kāi)始纖維斷裂或拉出，此時(shí)AE信家理号以穩定的數率連續減少[8]。
總之，膽技術在複含材料性能研究方面起了十分重要作用，也取照月得(de)許多突破性的進展，但這方面的許多工(gōn物短g)作還處于探索之中。

四、在複合材料結構完整性檢測方面的應用
由于複合材料強度高、重量輕的特點，近年來，被廣泛用于壓影工力容器(qì)、管道、飛機及航天器(qì)的某些部件上，聲發射技術對這些受力結技為構的完整性檢測和安全壽命評估提供了可靠方法。
對于複合材料結構的無損檢測，其它常規無損內銀檢測方法，像超聲、射線、渦流等手段對某些複雜缺陷上村或微小(xiǎo)缺陷諸如(rú)基體微裂紋、纖我可維/基體脫粘及單束纖維裂紋等很難發現，且很難做到動态、實時(shí)監測，新樹而隻有聲發射手段能動态、實時(shí)發現這些缺陷。現代聲發射技術的全波形聲發銀紙射技術不(bù)但能定性發現上述缺陷，而且通(t農對ōng)過多參數分析、相關分析等方法，尤其基于瞬态波形記錄的FFT分析手段少兵更能對上述缺陷進行定量識别。
聲發射用于壓力容器(qì)檢測方面，對于金(jīn)屬區站壓力容器(qì)，聲發射手段已應用很廣、也器資很成熟，有關這方面的檢測規範及标準也已非常完美和視鄉可靠。對于複合材料壓力容器(qì)的檢測正是基于金(jīn)屬壓力容器紅化(qì)檢測基礎及複合材料A研究基礎上開(kāi)展起來的。如(rú)輛女前所述，由于複合材料在損傷過程中其A特征非常明顯，使用聲發新聽射對複合材料壓力容器(qì)的檢測非常有效，同時飛內(shí)由于複合材料不(bù)同于金(jīn)屬材料，它知明本身是各向異性、非線性，以及幾種破壞形式的複雜性、不(bù)連續性黑是，其缺陷檢測及安全評估方面又有很大(dà)的特殊性。
其二，作為(wèi)現代處理技術的神經網絡及模态識别煙飛技術應用到聲發射研究，在傳統的聲發射研究中開(kāi)辟了一個新領域，也給木土複雜條件下複雜結構的複合材料研究提供了新的可會議靠手段。由于複合材料損傷，不(bù)但聲發射特征明顯腦校，而且聲發射信号非常豐富和複雜。神經網絡為金分析技術給解決這些複雜問題提供了新的手段。
其三，聲發射技術與現代斷裂力學、損傷力學的結合将給複合材料構件的我樹損傷容限設計提供依據，而且将更有效地揭示複合材料的損傷破壞哥白機理和壽命規律。
總之，聲發射技術将是複合材料研究領域中不(bù)可多得(de)雪要的有生力量。