раздел 2.2).
При постоянной скорости образования и развития трещины не наблюдается искажений
фронтов сигнала АЭ. Если на начальных этапах происходит изменение скорости
развития трещины, то наблюдается изменение крутизны переднего фронта сигнала
АЭ. Причем это изменение (A, H, B, Е, рис.2.25), очевидно, связано с
увеличением и уменьшением скорости роста трещины.
По заднему фронту наблюдаются сигналы АЭ без искажений (О, рис.2.25), а так же
сигналы АЭ с искажениями фронта (K, L, M, N, рис.2.25). В соответствии с
Рисунок 2.25. Сигналы АЭ С-типа, зарегистрированные при испытании образца из
специальной мартенситно-стареющей стали на растяжение
проведенным моделированием сигналов АЭ, очевидно, что при постоянной скорости
развития трещины до полной ее остановки не должно наблюдаться искажений сигнала
по заднему фронту. Если развитие трещины происходит с изменением ее скорости, а
так же подрастанием магистральной трещины, то на заднем фронте сигнала АЭ
должны появляться выбросы амплитуды, что наблюдается в регистри-руемых сигналах
АЭ. При испытаниях материалов наблюдаются и сигналы АЭ С-типа с выбросом
амплитуды на переднем фронте (Р, рис.2.25), что, очевидно, связано с
торможением трещины и последующим увеличением скорости ее роста.
При нагружении материалов регистрируются и сигналы АЭ в виде импульсных
сигналов треугольной формы (рис.2.22. б, г, рис.2.25), что связано с высокой
скоростью роста трещины и малодисперсностью распределения элементов по
прочности в области развития разрушения.
Аналогичные результаты получены при проведении статических испытаний образцов
различных материалов: цилиндрических на растяжение из стали 000Х10Н16АГ6, У8,
0Х18Н10Т, Ст3; прямоугольных на внецентренное растяжение из стали 000Х10Н16АГ6,
0Х18Н10Т; цилиндрических на сжатие из поликристаллов алмаза, композита 05-ИТ,
эльбора-РМ и гексанита-Р; дисковых на радиальное сжатие из композита 05-ИТ и
твердых сплавов ВК6, ВК15.
2.4. Оценка информативности параметров сигналов акустической эмиссии
Моделирование сигналов АЭ, проведенное в разделах 2.1 и 2.2, а так же
экспериментальные результаты, полученные в разделе 2.3, показали, что сигналы
АЭ от пластической деформации и образования трещин различаются по своим
“формам” – сигналы А-типа и С-типа. Так как в реальном материале рассмотренные
процессы происходят на субмикро-, микро- и макроуровнях, то, естественно, что
данные группы сигналы АЭ будут иметь перекрытие по числовым значениям своих
параметров. В таблице 2.1 приведены значения амплитуд (Um), крутизны переднего
фронта () и его длительности (tф) для сигналов АЭ, зарегистрированных при
проведении статических испытаний цилиндрических образцов из Ст3 на растяжение.
Таблица 2.1.
Значения параметров сигналов АЭ
Тип сигнала АЭ
Um , мкВ
Sф , мкВ/мкс
tф , мкс
28 чч320
3,8 чч 13,2
10,0 чч 60,0
56 чч 4200
3,8 чч 46,0
20,0 чч 100,0
На основании разработанных моделей рассмотрим параметры сигналов АЭ с точки
зрения их информативности, а так же возможности разделения сигналов АЭ А-типа и
С-типа. Из выражений (2.10) и (2.17) следует, что при формировании сигналов АЭ
от трещины и пластической деформации важное значение имеет скорость развития
данных процессов. При этом для трещины результирующий сигнал пропорционален (),
а для пластической деформации - пропорционален a (). Определим основные
параметры сигналов АЭ.
Максимальную амплитуду сигнала АЭ от трещины, в соответствии с (2.10),
определим в виде
(2.24)
где - момент времени соответствующий максимальной амплитуде сигнала.
Момент времени определим из условия, что производная по времени в точке,
соответствующей максимальной амплитуде сигнала равна нулю
(2.25)
Подставив (2.10) в (2.25), и проведя дифференцирование, получим
Отсюда
(2.26)
Подставив (2.26) в (2.24) получим
(2.27)
т.е. максимальная амплитуда сигнала АЭ от трещины пропорциональна скорости ее
развития.
Максимальную амплитуду сигнала АЭ от пластической деформации, в соответствии с
(2.17), определим в виде
(2.28)
где - момент времени соответствующий максимальной амплитуде сигнала.
Момент времени определим из условия, что производная по времени в точке,
соответствующей максимальной амплитуде сигнала равна нулю
(2.29)
Подставив (2.17) в (2.29), и проведя дифференцирование, получим
Отсюда
(2.30)
Подставив (2.30) в (2.28) получим
(2.31)
т.е. максимальная амплитуда сигнала АЭ от пластической деформации не зависит от
скорости ее протекания.
Длительность сигнала АЭ от трещины () определим при условии того, что амплитуда
сигнала
,
(2.32)
где m – целое число порядка нескольких единиц.
Для оценки m рассмотрим отношение амплитуд сигналов при и , т.е. отношение
(2.33)
Тогда, например, при m=5 из (2.33) получим, что =0,00849, а при m=10 -
=1,6Ч10-6, т.е. значительно меньше единицы.
Аналогичным образом определим длительность сигнала АЭ от пластической
дефор-мации () при условии того, что амплитуда сигнала
,
(2.34)
где q – целое число порядка нескольких единиц.
Для оценки q рассмотрим отношение амплитуд сигналов АЭ при и , т.е. отношение
(2.35)
Тогда, например, при q=5 из (2.35) получим, что =0,092, при q=8 - =0,0074, при
q=10 - =0,0013, т.е. значительно меньше единицы. Однако для одинаковой ошибки
значение q должно быть больше m (q > m), так как скорость протекания
пластической деформации меньше скорости образования трещины.
Площадь под огибающей сигнала АЭ от трещины определим в виде интеграла
(2.36)
Решение (2.36) запишем в виде
(2.37)
Подставив в (2.37) выражение (2.32), и проведя преобразования, получим
(2.38)
Величина второго слагаемого в выражении (2.38) мала и тем меньше,