桥式起重机Q345B 钢箱形梁母材疲劳损伤的声发射双谱分析( 四 )

图10 声发射累积计数以及裂纹扩展速率与ΔK 关系
分析疲劳裂纹扩展的第2 阶段和第3 阶段，及裂纹稳定扩展阶段以及裂纹失稳扩展阶段。这2 个阶段的声发射信号主要来自于裂纹扩展中的微断裂事件。在线弹性断裂力学中，一般将稳定和失稳疲劳裂纹扩展界定为da /dN 与ΔK 对数关系曲线上斜率不同的2 个阶段。图10a 所示的实验室小试样声发射累积计数以及裂纹扩展速率与ΔK 关系曲线上，当声发射累计计数与ΔK 关系曲线在ΔK ＝ 67 MPa·m1/2 发生第2 阶段到第3 阶段转变时， da /dN 与ΔK 的关系曲线却依然保持对数线性关系，直到ΔK ＝ 74 MPa·m1/2 左右时斜率发生较大的变化，这个表明了线弹性断裂力学中稳定扩展到失稳扩展阶段的变化。图10b 所示的起重机箱形梁声发射累积计数以及裂纹扩展速率与ΔK 关系曲线上，当声发射累计计数与ΔK 关系曲线在ΔK ＝ 60 MPa·m1/2 发生第2 阶段到第3 阶段转变时， da /dN 与ΔK 的关系曲线却依然保持对数线性关系，直到ΔK ＝ 84 MPa·m1/2 左右时才发生斜率的剧烈变化。因此，说明无论是实验室小试样还是大型起重机箱形梁声发射所判定的阶段转变提前于传统线弹性断裂力学意义上的失稳扩展。
3 结论
【桥式起重机Q345B 钢箱形梁母材疲劳损伤的声发射双谱分析】通过对Q345B 钢桥机箱形梁以及Q345B 钢实验室小试样疲劳断裂过程中声发射监测的对比研究，发现2种试样在声发射信号、疲劳断裂过程以及疲劳各阶段的疲劳断裂损伤状态是相同的。因此，在工程上进行桥机箱形梁进行声发射监测时，可利用实验室小试样声发射监测的一些基本规律、方法进行研究，为桥机箱形梁在线监测提供了重要的理论基础。实验室小试样与箱形梁疲劳断裂过程都存在3 个阶段，且声发射信号也存在3 个阶段。另外，二者的声发射累计计数与ΔK 关系曲线第2 阶段到第3 阶段转变都提前于da /dN-ΔK 曲线第2 阶段到第3 阶段的转变。这证明利用声发射手段监测实验室小试样和桥机箱形梁的疲劳损伤具有重要的作用，经过安全评估后，可提前预测试样是否进入失稳阶段，并进行安全预警。