压气机叶片作为航空发动机的重要零部件,工作环境极其恶劣,故障频发且后果严重,因此亟需提高航空发动机叶片的故障监测和预示能力,保障飞机运行的安全性和经济性。鉴于此本文提出将声发射技术应用于航空发动机叶片损伤的监测和预示,并开展了一些基础性的研究工作:(1)开展了基于声发射的TC11钛合金变形损伤阶段识别方法研究。基于声发射技术对TC11钛合金试件进行拉伸试验,通过变分模态分解(VMD)方法对所获得的声发射信号进行分解和去噪,将信号分解为两个不同的频率范围,并定义了新的声发射特征参数(AE信号能量比),用作识别变形程度的指标,其效果明显优于传统的声发射特征参数。建立了基于AE信号能量比的阶段识别控制模型,该模型可以随着实验累积数据的增加更新改进。(2)开展了基于声发射的TC11钛合金裂纹源萌生识别方法研究。基于TC11钛合金在变形损伤过程中产生的声发射信号,定义了两个新的声发射特征参数,部分能量比率(PE)和加权峰值频率(WPF),提出了联合PE和WPF识别裂纹源萌生的方法。进行了基于声发射监测的具有三角形和圆形缺口的TC11钛合金平板试件拉伸试验以验证上述方法的有效性和适用性。监测到的裂纹源萌生时间早于可观测到宏观裂纹的时间,证明了声发射技术应用于材料/部件早期裂纹监测的优越性。(3)开展了基于声发射的叶片疲劳裂纹扩展寿命预测方法研究。利用声发射技术分别对航空发动机低压压气机转子叶片和TC11钛合金平板试件的疲劳裂纹扩展过程进行了监测。获取TC11钛合金材料在疲劳裂纹扩展过程中的典型声发射信号,得到了累积声发射撞击数和疲劳裂纹扩展程度之间的对应关系,提出利用声发射参数判断裂纹扩展程度的方法。采用t-SNE方法对声发射特征参数集合进行分类和降维,实现试件进入失稳扩展阶段临界点的识别。构建了 TC11平板试件在裂纹稳定扩展阶段的声发射信号能量增长率和裂纹扩展速率之间的数学模型,用于对叶片裂纹扩展状态和剩余疲劳寿命的预测。