玻璃钢复合材料储罐声发射特征参数分析研究

摘要

玻璃钢复合材料具有耐腐蚀、热导率低、强度高等诸多优点，在航空航天、石油化工、电力能源等领域广泛应用。但是玻璃钢材料年久易老化，致使其结构安全性能降低。目前对石油领域玻璃钢储罐的安全状况评估缺乏有效的安全检测手段，而声发射无损检测技术对材料内部缺陷损伤、强度检测等方面具有很大的优势。为保证玻璃钢材料在役过程安全，必须对玻璃钢材料的安全检测与评价加强研究。 本文采用理论分析与试验研究的研究方法，以玻璃钢复合材料为研究对象，主要进行了以下内容研究： 1、为了获取声发射信号在玻璃钢材料上的传播机理，使用声发射检测仪对玻璃钢平板开展断铅声发射信号幅度衰减与波速传播规律研究，得出信号幅度衰减与纤维角度存在一定的关系，波速与纤维角度在0°至90°范围内呈现“V”型趋势，基于声速拟合公式的声发射线性定位具有很高的精度。根据信号衰减大小及波速变化规律可以对现场玻璃钢储罐声发射检测传感器的布置提供依据。 2、利用万能试验机对玻璃钢试件进行拉伸与弯曲加载损伤试验，同时利用声发射仪进行信号采集。研究得到玻璃钢材料拉伸与弯曲基本力学特征以及基于幅度、振铃等参数分析法及相关图分析得到试件破坏过程中各阶段的声发射信号特征；并且基于材料破坏载荷，利用材料声发射信号特征、振幅与振铃计数百分比数值可用于对现场玻璃钢材料损伤程度评价提供参考。 3、基于现场泄漏、摩擦等工况条件设计玻璃钢材料断铅、断裂、泄漏、构件摩擦、介质冲击声发射试验，采用FFT变换与MATLAB小波技术对信号进行研究，得出不同信号源的波形频率，可对玻璃钢材料进行声发射安全检测中信号特征提取、声源类型评估、声发射采集频率初始设置及传感器类型选择提供依据。 4、通过对在役玻璃钢储罐声发射信号探索性研究，得出不同年代的玻璃钢储罐的寿命评估可考虑从波速的变化研究，而储罐的缺陷故障检测可以考虑根据信号衰减变化进行评判，为玻璃钢储罐的安全检测与评价提供了一种研究思路。

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