Реконструкция амплитуды сигналов акустической эмиссии на основе ее математического моделирования как случайного процесса

Обложка
  • Авторы: Беркович В.Н.1,2,3, Буйло С.И.2, Буйло Б.И.4
  • Учреждения:
    1. Донской казачий государственный институт пищевых технологий и бизнеса (ДКГТПТиБ) филиал Московского государственного университета технологий и управления им. К.Г. Разумовского (Первый казачий университет)
    2. Южный федеральный университет (ЮФУ), Институт математики, механики и компьютерных наук им. И.И. Воровича
    3. Ростовский филиал Российской таможенной академии (РТА)
    4. Российский университет транспорта (МИИТ)
  • Выпуск: № 5 (2024)
  • Страницы: 36-48
  • Раздел: Акустические методы
  • URL: https://kazanmedjournal.ru/0130-3082/article/view/649257
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0130308224040031
  • ID: 649257

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена задача о стохастических колебаниях, возбуждаемых внутренним дефектом в окрестности свободной границы упругого массивного тела в стадии предразрушения. Исследование основано на результатах метода инвариантов в теории акустической эмиссии (АЭ), согласно которому статистическое распределение значений параметров сигналов акустической эмиссии (АЭ) от дефекта подчиняется условию устойчивости при нахождении тела в одной и той же стадии предразрушения. Построена математическая модель нестационарного волнового поля смещений в упругом массивном теле и изучены вопросы корректности ее применения. Проблема сводится к исследованию некоторого граничного интегрального уравнения в специальных классах стохастических процессов. Поставлена задача восстановления по сигналам АЭ и описания характера случайного процесса излучения дефекта на свободной границе тела. Приведены данные численного анализа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Н. Беркович

Донской казачий государственный институт пищевых технологий и бизнеса (ДКГТПТиБ) филиал Московского государственного университета технологий и управления им. К.Г. Разумовского (Первый казачий университет); Южный федеральный университет (ЮФУ), Институт математики, механики и компьютерных наук им. И.И. Воровича; Ростовский филиал Российской таможенной академии (РТА)

Автор, ответственный за переписку.
Email: vberkovich@mail.ru
Россия, 344007 Ростов-на-Дону, ул. Семашко, 55; 344090 Ростов-на-Дону, ул. Мильчакова, 8А; 344007 Ростов-на-Дону, пр-т Буденновский,10

С. И. Буйло

Южный федеральный университет (ЮФУ), Институт математики, механики и компьютерных наук им. И.И. Воровича

Email: sibuilo@yandex.ru
Россия, 344090 Ростов-на-Дону, ул. Мильчакова, 8А

Б. И. Буйло

Российский университет транспорта (МИИТ)

Email: builobi@mail.ru
Россия, 127055 Москва, ул. Образцова, 9

Список литературы

  1. Буйло С.И. Физико-механические, статистические и химические аспекты акустико-эмиссионной диагностики. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2017. 184 с.
  2. Иванов В.И., Барат В.А. Акустико-эмиссионная диагностика. М.: Спектр, 2017. 368 с.
  3. Буйло С.И., Буйло Б.И., Чебаков М.И. Вероятностно-информационный подход к оценке достоверности результатов акустико-эмиссионного метода контроля и диагностики // Дефектоскопия. 2021. № 5. С. 37—44.
  4. Иванов В.И. Актуальные проблемы акустико-эмиссионного диагностирования / Всерос. конф. с междун. участием «Актуальные проблемы метода акустической эмиссии» (АПМАЭ-2021). Санкт-Петербург: Изд-во «Свен», 2021. С. 3—4.
  5. Сенкевич Ю.И., Марапулец Ю.В., Луковенкова О.О., Солодчук А.А. Методика выделения информативных признаков в сигналах геоакустической эмиссии // Труды СПИИРАН. 2019. Т. 18. № 5. С. 1066—1092.
  6. Tretyakova T.V., Dushko A.N., Strungar E.M., Zubova E.M., Lobanov D.S. Comprehensive analysis of mechanical behavior and fracture processes of specimens of three-dimensional reinforced carbon fiber in tensile tests // PNRPU Mechanics Bulletin. 2019. № 1. P. 173—183.
  7. Lobanov D. S., Strungar E. M., Zubova E. M., Wildemann V. E. Studying the Development of a Technological Defect in Complex Stressed Construction CFRP Using Digital Image Correlation and Acoustic Emission Methods // Russian Journal of Non-destructive Testing. 2019. V. 55. No. 9. P. 631—638.
  8. Lobanov D. S., Zubova E.M. Research of temperature aging effects on mechanical behaviour and properties of composite material by tensile tests with used system of registration acoustic emission signal // Procedia Structural Integrity. 2019. V. 18. P. 347—352.
  9. Савельев В.Н., Махмудов Х.Ф. Исследование акустических свойств массива гетерогенных пород и бетонной обделки в натурных условиях // Журнал технической физики. 2020. Вып. 1. С. 143—147.
  10. Иншаков Д.В., Кузнецов К.А. Диагностика технического состояния теплообменных аппаратов методом акустической импульсной рефлектометрии на опасных производственных объектах // Наука и техника. 2019. № 12. С. 24—29.
  11. Параев В.А., Лебедев Д.В. Связь силового и акустико-эмиссионного критерия для определения концентрации напряжений в зоне дефекта. Методика экспериментального определения коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины / Всерос. конф. с междун. участием «Актуальные проблемы метода акустической эмиссии» (АПМАЭ-2021). Санкт-Петербург: Изд-во «Свен», 2021. С. 119.
  12. Кхун Х.Х., Башков О.В. Разработка методики идентификации развивающихся повреждений на основе метода акустической эмиссии / Всерос. конф. с междун. участием «Актуальные проблемы метода акустической эмиссии» (АПМАЭ-2021). Санкт-Петербург: Изд-во «Свен», 2021. С. 127—128.
  13. Беркович В.Н., Буйло С.И. Восстановление амплитуд излучения дефекта по сигналам акустической эмиссии на свободной границе массивного тела // Дефектоскопия. 2019. № 4. С. 18—23.
  14. Беркович В.Н. Акустическое излучение в упругой среде от внутреннего дефекта с изломом // Междун. научн.-иссл. журнал. 2018. № 3. С. 11—14.
  15. Ватульян А.О., Соловьев А.Н. Прямые и обратные задачи для однородных и неоднородных упругих и электроупругих тел. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2008. 175 с.
  16. Буйло С.И. Об информативности метода инвариантов сигналов акустической эмиссии в задачах диагностики предразрушающего состояния материалов // Дефектоскопия. 2018. № 4. С. 18—23.
  17. Getoore R.K., Sharpe M.J. Conformal martingales // Inventiones Mathematicae. 1972. V. 16. P. 271—308.
  18. Беркович В.Н. Нестационарная смешанная задача динамики неоднородно упругой клиновидной среды // Экологический вестник научных центров ЧЭС. Краснодар. 2005. № 3. С. 14—20.
  19. Гихман И.И., Скороход А.В. Введение в теорию случайных процессов. М.: Наука, 1977. 564 с.
  20. Бейтмен Г., Эрдейи А. Таблицы интегральных преобразований. Т. 2. Серия «Справочная математическая библиотека». М.: Наука, 1969. 343 с.
  21. Лебедев Н.Н. Специальные функции их приложения. М.—Л.: Физматгиз, 1963. 358 с.
  22. Беркович В.Н., Буйло С.И. Реконструкция амплитуды излучения дефекта по сигналам акустической эмиссии в условиях плоского напряженного состояния // Дефектоскопия. 2020. № 4. С. 40—50.
  23. Гасников А.В., Горбунов Э.А., Гуз С.А., Черноусова Е.О., Широбоков М.Г., Шульгин Е.В. Лекции по случайным процессам. М.: МФТИ, 2019. 285 с.
  24. Диткин В.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования и операционное исчисление. М.: Наука, 1974. 542 с.
  25. Грибенников Е.А. Метод усреднения в прикладных задачах. М.: Наука. Главное изд-во физ.-мат. лит., 1986. 255 с.
  26. Винер Н. Интеграл Фурье и некоторые его приложения. М.: Наука. Государственное изд-во физ.-мат. лит., 1963. 256 с.
  27. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упруго-пластического разрушения. М.: Наука. Главная редакция физ.-мат. лит., 1974. 416 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Массивное тело с излучающим дефектом J, порождающим нестационарный колебательный процесс; ⊗ — колебания смещений перпендикулярны плоскости чертежа.

Скачать (72KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Акт АЭ микротрещины и его регистрация приемной аппаратурой: 1 — тонкая структура акта излучения АЭ; 2 — поток излученных актов АЭ; 3 — поток регистрируемых радиоимпульсов АЭ; τₐ, τ — постоянные времени актов излучения и регистрируемых радиоимпульсов АЭ.

Скачать (201KB)
Метаданные
4. Рис. 3. АЧХ смещений свободной поверхности от сигналов АЭ дефекта: 1 — α = 1°, l = 5,0 · 10⁻³ м; 2 — α = 45°, l = 1,5 · 10⁻⁴ м; материал — Сталь 20.

Скачать (149KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Среднестатистическая амплитуда отклика свободной поверхности: 1 — α = 1°, f = 1,0 МГц, l = 10⁻³ м; 2 — α = 45°, f = 1,0 МГц, l = 10⁻⁴ м; 3 — α = 45°, f = 1,0 МГц, l = 10⁻⁶

Скачать (89KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость осредненных коэффициентов интенсивности напряжений K–a(α) (непрерывная кривая) и K–b(α)(штриховая линия) от длины l линейного дефекта J и угла наклона α к свободной поверхности: 1 и 6 — l = 2,2 мм; 2 и 5 — l = 1,6 мм; 3 и 4 — l = 1,2 мм.

Скачать (155KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024