基于声发射技术研究木材表面裂纹对应力波能量衰减特性的影响

摘要

木材中的裂纹对应力波的传播特性具有不可忽略的影响，探究应力波的能量变化规律对木材中裂纹深度的识别具有重要意义。以樟子松木材作为试验材料，在不同的试件上制作不同数量的裂纹，并且裂纹深度从0逐渐增加至90 mm，每次的增量为10 mm。首先，利用声发射（acoustic emission,AE）传感器采集铅芯折断在试件表面产生的应力波，并对其进行时频特征分析。然后，基于离散小波分析，建立应力波在不同频段中的能量衰减模型。研究结果表明，随着裂纹深度的增加，暂态波中频率成分为125～250 kHz的AE信号占比显著减小；随着裂纹数量的增加，小波重构后的AE信号能量衰减模型中表示衰减程度的系数由0.73增加至1.09；此外，随着裂纹深度的增加，频段为31.25～62.5 kHz的小波信号能量衰减明显缓慢；利用能量衰减模型确定的裂纹区域可以覆盖实际裂纹的所在位置。

关键词

木材 / 裂纹 / 声发射 / 能量 / 小波变换 / 应力波 / 区域定位 / 指数衰减