基于声发射临界慢化特征的木材断裂前兆

摘要

为预测木材在载荷作用下的微观与宏观破坏行为，提出基于声发射（acoustic emission,AE）信号b值（描述声发射信号的频率分布特性）和临界慢化（critical slowing down,CSD）特征的木材破坏前兆预测方法。首先，分析载荷加载速率对木材破坏过程的影响，在木材三点弯试验中分别采用2 mm/min和5 mm/min 2种加载速率，以500 kHz采样速率采集木材试件破坏过程中释放的AE信号。然后，提出基于AE信号幅值划分的改进b值计算方法，将试验产生的AE信号分为3个等级，并依此描述载荷作用下木材试件内部裂纹产生与发展过程。最后，依据CSD原理，提出基于AE信号长度相关系数和方差的木材断裂前兆预测方法。研究结果表明，通过结合不同等级的b值分析，能够反映出试件损伤过程中断裂特性以及微裂纹的产生；木材发生微观和宏观断裂时，都会产生CSD现象，体现为AE信号相关性系数与方差值的增大；在不同加载速率下，当载荷达到极限屈服强度85%左右时，试件均出现显著的CSD现象。

关键词

木材 / 声发射 / b值 / 微观破坏 / 宏观破坏 / 临界慢化 / 前兆预测 / 屈服强度