石油制绳钢丝疲劳损伤动力学过程的声发射监测
朱祖铭 邵永波 尹万全
(中国科学院金属研究所材科疲劳与断裂国家重点实验室)
(东北大学信息科学与工程学院)
ACOUSTIC EMISSlON MONITORING ON STEEL WIRE
DURING FATIGUE DAMAGE
ZHUZuming，SHAO Yongbo，YIN Wanquan
(State Key Laboratory of Fatigue and Fracture on Materiats，
Institute of Metal Research．Chinese Academy of Sciences)
(School of Information Science＆Engineering．Northeastern University)
摘 要 应用声发射(AE)技术对制绳钢丝疲劳损伤过程进行动态临测。结果表明疲劳损伤普遍产生于钢丝长度方向上的不同部位，所有部位的损伤经过钢缝初始塑性变形阶段之后都同时进入一个长期的慢速发展阶段。在此期问主导裂纹形成．由于主导裂纹以快速扩展方式发展，因而疲劳寿命主要由裂纹孕育及生成期构成。
关键词 制绳钢丝．声发射监测，疲劳损伤
中图分类号：0347.5
ABSTRACT Fatigue damage of steel wire has been monitored using acoustic emission(AE)technique．The results show that fatigue damage OCCURS everywhere on the surface of wire．AfIer plastic deformation of wire，alI the damage enter a slowly advancing stage，during which the dominant crack initiates，Because dominant crack propagates quickly,the fatigue life of wire is mainly determined by nucleation andinitiation ofdominant crack．
KEYWORDS steel wire，acoustic emission monitoring，fatigue damage
疲劳是钢丝绳最主要的失效方式之一．制绳钢丝作为钢丝绳的基本组元，其性能直接笑系到钢丝绳的使用寿命，因而研究制绳钢丝的疲劳行为便成为研究钢丝绳疲劳损伤规律及对其进行寿命预测的基础，以往对于制绳钢丝的研究多侧重于钢丝表面质量对其疲劳性能的影响[1-2]，以及进行常规的力学性能测试[3-4]．但对于钢丝疲劳裂纹生成及扩展的动态过程则所知甚少，这一方面是由于疲劳损伤过程难于观测所致，另一方面是由于缺少实时动态监测手段。钢丝直径小，圆柱形外貌，其表面粗糙，加之疲劳源生成区域不同定，这些都导致常规的裂纹观测方法对其不再适用，对此本研究采用声发射(AE)技术对石油用制绳钢丝疲劳损伤过程进行了动态监测．AE方法作为一种实时监测手段非常适合于材料动态损伤过程的研究。
1 实验方法
截取长220mm的钢丝试样(φ1.75mm)，强化其两端，试样标距为60mm。其中一部分试样在中部开出深0.5mm的尖锐缺口，这部分试样的标距为50mm．试样的化学成分及机械性能见表1。在5KN岛津疲劳试验机上进行拉一拉疲劳试验，循环频率为12Hz，最人应力为1078.8N/mm2，应力比R=0.1。声发射装置为LOCAN AT系统，采用中心频率为150KHz的谐振式换能器和频带为100～300KHz的前置放大器，系统总增益为75db，门槛电平为25db．两只换能器间距90mm，采用线定位技术进行测试。
石油制绳钢丝疲劳损伤动力学过程的声发射监测全文
