基于声/光传感监测再制造曲轴弯曲疲劳裂纹的试验研究

摘要

应用声发射传感器在3种不同载荷条件下对曲轴疲劳失效过程进行监测，总结得出曲轴的疲劳失效过程主要包括裂纹萌生早期阶段、微裂纹萌生扩展阶段、宏观裂纹扩展和失稳扩展阶段及各疲劳失效阶段的声发射信号特征;裂纹萌生早期阶段声发射频率多以低频的连续型信号为主，随着裂纹的萌生与扩展，其突发型的声发射信号比例逐渐增加，且频率范围逐渐向高频区域扩大。曲轴失效过程伴随着声发射幅度、能量等的变化。在裂纹萌生早期阶段的幅度最大值在50dB~55dB附近，且能量值较小;微观裂纹萌生扩展阶段的能量值有所增加，幅度值最大值在65dB左右，且信号较为稳定;到宏观裂纹扩展阶段后，各信号会呈现不稳定起伏跳动，较前几个阶段有明显的能量积累效应，尤其在裂纹失稳扩展阶段更为明显，且幅度最大值在80dB附近呈现不稳定跳动。应用声发射与机器视觉传感器动态监测裂纹表面扩展情况，对曲轴表面裂纹扩展规律进行初步探究，分析得出表面裂纹扩展长度与能量拟合曲线呈良好的线性关系，为后期应用声发射与机器视觉定量监测裂纹扩展情况提供重要依据。