Акустическая эмиссия. Изучение акустического излучения металлами при механической деформации, страница 5

При слитности упругой энергии , где  – модуль Юнга, пиковая амплитуда акустического смещения , где  - время вскрытия. Если время формирования акустического импульса равно времени вскрытия, то  и тогда .

При неизменном  однозначную связь  следует, прежде всего, ожидать для хрупких трещин, где пиковая амплитуда волны смещений пропорциональная пиковой мощности источника. Так как скорость вязкой трещины меньше звуковой и зависит от размера трещины, то задача в этом случае несколько усложняется.

4)  По амплитудному распределению импульсов АЭ можно судить о типе деформации, которым сопровождается процесс разрушения в конкретных условиях эксплуатации. При пластической деформации амплитудное распределение близко к экспоненте, а появление и развитие микротрещин характеризуется более равномерным распределением амплитуд, при этом увеличивается относительная доля сигналов с большой амплитудой.

5)  Регистрация частотного параметра в методе АЭ не может нести непосредственной информации о физических процессах, происходящих в зоне излучения упругой энергии по причине фильтрации высокочастотной части спектра импульсов в процессе прохождения импульса от места возникновения до места регистрации.

Кроме того, существенные искажения вносят частотные характеристики преобразователя и самого измерительного тракта. Однако относительные изменения частотного параметра в процессе одного эксперимента могут нести существенную информацию о механизме деформации исследуемого объекта. Положительные результаты при изучении процесса зарождения и развития микротрещин.

На каждом этапе существования трещины, от зарождения до стремительного закритического роста, происходит генерация упругой энергии. На начальной стадии упругого деформирования, в области до , металл «звучит» в результате движения дислокаций. Наиболее энергетично, с точки зрения измерения упругой энергии, ведут себя дислокации, выходящие на поверхность образца и проходящие через барьер. Область микропластики характеризуется высокой частотой и низкой интенсивностью. Появление микротрещин характеризуется уменьшением частоты, увеличением интенсивности и появлением в тембре «звучания» множества гармоник.

Подрастание трещины сопровождается периодическим спадом интенсивности, за время которого происходит процесс пластической деформации на острие трещины. Основной тон «звучания» трещины лежит в ультразвуковой области в диапазоне от 0,2 до 2 МГц. Переход трещины через гриффитсовый размер сопровождается резким ростом интенсивности генерации сигналов АЭ. Основная энергия при этом сосредоточена в диапазоне от 0,2 до 0,5 МГц. При этом полный спектр излучения лежит в диапазоне от 0,2 до 1,5 МГц.

Ветвление трещин проявляется в скачкообразном выделении упругой энергии в виде импульсов с длительностью  0,5…2,0 мкс. Определить параметры закритической трещины не представляется возможным из-за временного фактора.

Одна из основным задач экспериментального метода АЭ в области исследования материалов и прогнозирования их свойств заключается в определении момента перехода деформации из области пластики в область образования микротрещин и их развития до величины магистральной трещины. Другими словами, с точки зрения прогноза, проблема сводится к тому, чтобы, наблюдая за динамикой изменения одного или совокупности параметров АЭ, вынести суждение о близости разрушения объекта, а с точки

зрения исследований – по параметрам АЭ надёжно различить источники от микропластической деформации и от макродефектов типа трещин.

До последнего времени задача нахождения количественного критерия перехода от одного вида разрушения к другому выливалась в проблему анализа целого набора параметров АЭ и получения сложных корреляционных связей на базе этого акустического образа. В настоящее время реализован подход к анализу АЭ с позиций линейной механики разрушения, характеризующей поле трещины вектором плотности потока ее энергии, при этом исходной информацией может служить огибающая отдельного импульса АЭ.