基于数字图像和声发射技术的4130X钢拉伸断裂损伤状态监测

王恩和，刘 鹏，李彩瑞，蒋 鹏

(1.安徽省特种设备检测院，合肥 230061；2.东北石油大学 机械科学与工程学院，大庆 163318)

近几年，我国的压缩天然气(CNG)加气站网络正在逐步形成，存储和运输压缩天然气的主要设备多为CNG高压气瓶组。CNG高压气瓶组主要采用4130X结构钢制成，受CNG介质中所含的硫、硫化氢和水分等杂质的影响，4130X钢易产生应力腐蚀失效，在交变应力作用下容易出现疲劳裂纹，进而引发失效，甚至造成严重的后果。因此，采用无损检测技术进行损伤特性监测是材料损伤识别领域的研究重点。

声发射(AE)技术是一种能够实现现有裂纹状态监测及评价的无损检测技术，是承压设备在线监测领域的重要技术手段[1]。4130X钢属于合金钢，其应力强度因子阈值变化较明显，裂纹开裂的敏感性较高，只采用声发射技术对其进行损伤特性分析有所不足，还需结合其他无损检测手段来提高损伤特征的提取和识别能力。数字图像相关技术(DIC)是一种非接触式的应变测量技术，已广泛应用于材料应变测量和裂纹扩展监测等方面[2-3]。

20世纪80年代，YAMAGUCHI等[4]最先提出DIC技术。近些年逐渐有学者将AE技术和DIC技术结合起来对不同材料的损伤演化规律进行研究，LU等[5-6]使用AE技术和DIC技术对岩石材料进行了研究，通过对有预裂纹的砂岩梁试件的一系列弯曲试验，达到了实时监测裂纹尖端的开裂过程和采集变形特征的目的；FARHIDZADEH等[7-8]使用AE技术和DIC技术对复合材料进行了研究，发现了接收到的AE信号与DIC数据之间有很好的相关性。……