纤维缠绕气瓶 /Acoustic Emission
复合材料缠绕气瓶广泛应用于航空航天、氢能储运、石油化工等领域。纤维缠绕层是复合材料气瓶强度承载介质压力的主要载体,一般可承担75%~95%的载荷,常用纤维包括碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维。然而服役过程中面临高压、高低温、意外冲击损伤、反复充放载荷的长期复杂影响,造成复合材料结构刚度衰减、内胆疲劳损伤等状况,在循环载荷下易发生材料屈服而萌生裂纹,进一步扩展会导致泄漏等严重后果。
铝内胆碳纤维全缠绕气瓶
因此,如何在线监测影响气瓶性能的缺陷,特别是裂纹等危险性高的活性缺陷,并及时响应预警,成为保障复合材料气瓶安全运行的关键措施。北京采声科技有限公司利用探究在线监测过程中判断气瓶出现疲劳开裂、泄漏等损伤的特征安全参量,为此有必要开展碳纤维复合材料气瓶的声发射监测试验研究,探明气瓶在运行和失效过程的声发射信号特征,为建立气瓶损伤特征安全参量甄别、安全状况诊断评估方法提供依据。
采声研发声发射设备TCS-相关产品
采声-声发射监测案例过程
储罐基本信息
试验系统
试验程序
3.1 探头固定及布置
探头采用弹性捆绑带进行固定.
共布置8个探头,布置4圈每圈2个,最大探头间距约585 mm。
3.2 衰减测量
距离8号探头,每隔100mm做一侧断铅试验.
3.3 加压程序
加压程序为升压时间4分钟至35MPa,保压10分钟,降压至0MPa,再次升压5分钟至52.5MPa,保压10分钟。
人工刻槽试验
气瓶现场切割长度100mm,深至碳纤维层的刻槽,位置在5号探头附近
4.1 0-35MPa加压试验数据
4.1.1 升压阶段试验数据
各通道幅值图
定位图
保压阶段试验数据
各通道幅值图
定位图
4.1.2数据说明
0-35MPa升压阶段出现大量撞击和事件,撞击幅值在80dB左右,少数通道在70dB,幅值较高,信号撞击强烈,在人工切槽损伤位置(5号探头附近)出明显事件聚类现象。
35MPa保压阶段撞击数少,事件数仅为3。
通过0-35MPa升压阶段数据,可以判定出损伤存在。
4.2 0-52.5MPa加压试验数据
4.2.1 升压阶段试验数据
各通道幅值图
各通道幅值图
保压阶段试验数据
各通道幅值图
定位图
升压保压连续时间内各通道幅值图
升压保压连续时间内定位图
4.2.2数据说明
0-52.5MPa升压阶段出现大量撞击和事件,在人工切槽损伤位置(5号探头附近)出明显事件聚类现象。
52.5MPa保压阶段撞击数和事件数相较升压阶段减少,在人工切槽损伤位置(5号探头附近)出现明显事件聚类。
数据分析
0-35MPa、35-52.5MPa升压阶段均出现大量撞击和事件,通过定位图可以看出在人工切槽损伤位置(5号探头附近)出明显事件聚类现象,保压阶段事件数相较升压阶段减少,综合升压保压过程可以判定出损伤存在,并且通过幅值图可以看出撞击信号较强烈。
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