Эффект синхронизации статистических свойств непрерывной акустической эмиссии при деформировании структурно-неоднородных материалов

Автор: Пантелеев И.А., Баяндин Ю.В., Плехов О.А.

Журнал: Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика @vestnik-pnrpu-mechanics

Статья в выпуске: 3, 2022 года.

Бесплатный доступ

Проведен корреляционный анализ статистических свойств непрерывной акустической эмиссии, зарегистрированной в различных частях образцов мрамора и стекловолоконного ламината при их квазистатическом деформировании. В качестве меры корреляции выбрана спектральная мера когерентности, являющаяся обобщением квадрата модуля спектра когерентности на случай многомерных рядов. Мера когерентности оценивалась для ширины мультифрактального спектра и носителя спектра, реализующего его максимум, вычисленных в скользящем временном окне для сигналов акустической эмиссии. Показано, что подготовка очага макроразрушения сопровождается синхронизацией статистических свойств акустической эмиссии в выделенных частотных интервалах. На основе анализа изменения средней по частотам меры когерентности для обоих типов материалов выделены четыре характерных стадии, границы которых индивидуальны для каждого из материалов. Наступление четвертой стадии, характеризующейся монотонным ростом средней меры когерентности статистических свойств акустической эмиссии, может быть выбрано в качестве возможного критерия перехода материала в предельное состояние.

Еще

Акустическая эмиссия, мультифрактальный спектр, синхронизация, спектральная мера когерентности, накопление повреждений

Короткий адрес: https://sciup.org/146282550

IDR: 146282550 | DOI: 10.15593/perm.mech/2022.3.01

Список литературы Эффект синхронизации статистических свойств непрерывной акустической эмиссии при деформировании структурно-неоднородных материалов

Буйло С.И. Об информативности метода инвариантов при анализе прореженных потоков акустической эмиссии // Дефектоскопия. – 2009. – № 11. – С. 41–45.
Буйло С.И. Об информативности метода инвариантов сигналов акустической эмиссии в задачах диагностики предразрушающего состояния материалов // Дефектоскопия. – 2018. – № 4. – С. 18–23.
Arumugam V., Saravanakumar K., Santulli C. Damage characterization of stiffened glass-epoxy laminates under tensile loading with acoustic emission monitoring // Composites Part B: Engineering. – 2018. – V. 147. – P. 22–32.
Monitoring of acoustic emission damage during tensile loading of 3D woven carbon/epoxy composites / S.V. Lomov, M. Karahan, A.E. Bogdanovich, I. Verpoest // Textile Research Journal. – 2014. – V. 84, N. 13. – P. 1373–1384.
Применение метода акустической эмиссии к исследованию процесса накопления повреждений функционального керамического покрытия / Е.М. Лунегова, Д.С. Лобанов, Е.М. Струнгарь, В.Э. Вильдеман, Ю.Б. Лямин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2019. – № 1. – С. 38–48.
Буйло С.И., Орлов С.В. Корреляционный анализ и метод инвариантов сигналов акустической эмиссии в диагностике предразрушающего состояния материалов // Дефектоскопия. – 2014. – № 8. – С. 36–41.
Куксенко В.С. Диагностика и прогнозирование разрушения крупномасштабных объектов // Физика твердого тела. – 2005. – Т. 47. – № 5. – С. 788–792.
Наймарк О.Б., Коллективные свойства ансамблей дефектов и некоторые нелинейные проблемы пластичности и разрушения // Физическая мезомеханика. – 2003. – Т. 6. – № 4. – С. 45–72.
Структурно-скейлинговые переходы и некоторые термодинамические и кинетические эффекты в материалах в объемном субмикро-(нано-)кристаллическом состоянии / О.Б. Наймарк, Ю.В. Баяндин, В.А. Леонтьев, И.А. Пантелеев, О.А. Плехов // Физическая мезомеханика. – 2009. – Т. 12. – № 4. – С. 47–60.
Пантелеев И.А., Наймарк О.Б. Современные тенденции в области механики тектонических землетрясений // Вестник ПНЦ. – 2014. – № 3. – С. 44–62.
Deformation mechanisms in austenitic TRIP/TWIP steels at room and elevated temperature investigated by acoustic emission and scanning electron microscopy / M. Linderov, C. Segel, A. Weidner, H. Biermann, A. Vinogradov // Materials science and Engineering: A. – 2014. – Vol. 597. – P. 183–193.
Deformation mechanisms underlying tension-compression asymmetry in magnesium alloy Zk60 revealed by acoustic emission monitoring / A. Vinogradov, A. Danyuk, D. Orlov, Y. Estrin // Materials science and Engineering: A. – 2015. – Vol. 621. – P. 243–251.
Критериальные параметры для оценки степени деградации композитных материалов при акустико-эмиссионном мониторинге изделий / Ю.Г. Матвиенко, И.Е. Васильев, Д.В. Чернов, С.В. Елизаров // Дефектоскопия. – 2018. – № 12. – С. 3–11.
Применение методики ранней диагностики повреждений при исследовании авиационной панели / И.Е. Васильев, Ю.Г. Матвиенко, А.В. Панков, А.Г. Калинин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2019. – Т. 85, № 6. – С. 53–63.
Li L., Lomov S.V., Yan X. Correlation of acoustic emission with optically observed damage in a glass/epoxy woven laminate under tensile loading // Composite Structures. – 2014. – Vol. 123. – P. 45–53.
Данюк А.В. Идентификация деформационных процессов в кристаллических материалах с применением современных методов обработки сигнала акустической эмиссии: диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. – Тольятти, 2015. – 156 с.
Журков С.Н. Кинетическая концепция прочности твердых тел // Вестник АН. СССР. –1968. – Вып. 3. – С. 46–52.
Куксенко В.С. Диагностика и прогнозирование разрушения крупномасштабных объектов // Физика твердого тела. – 2005. – Т. 47, № 5. – С. 788–792.
Куксенко В.С., Махмудов Х.Ф., Манжиков Б.Ц. Концентрационная модель разрушения твердых тел и прогнозирование катастрофических ситуаций крупномасштабных объектов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2010. – № 4. – С. 29–40.
Panteleev I.A., Plekhov O.A., Naimark O.B. Model of geomedia containing defects: collective effects of defects evolution during formation of potential earthquake foci // Geodynamics & Tectonophysics. – 2013. – Vol. 4 (1). – P. 37–51.
Review of a Specialty Fiber for Distributed Acoustic Sensing Technology / Y. Sun, H. Li, C. Fan, B. Yan, J. Chen, Z. Yan, Q. Sun // Photonics. – 2022. – Vol. 9. – P. 277–300.
Любушин А.А. Статистика временных фрагментов низкочастотных микросейсм: их тренды и синхронизация // Физика Земли. – 2010. – Т. 6. – С. 86–96.
Пантелеев И.А., Баяндин Ю.В., Наймарк О.Б. Пространственно-временные закономерности развития поврежденности при деформировании стекловолоконного тканого ламината по данным акустической эмиссии // Физическая мезомеханика. – 2016. – Т. 19, № 4. – С. 64–73.
Biswas A., Zeleke T.B., Si B.C. Multifractal detrended fluctuation analysis in examining scaling properties of the spatial patterns of soil water storage // Nonlin. Processes Geophys. – 2012. – Vol. 19. – P. 227–238.
Multifractal Detrended Fluctuation Analysis of Sunspot Time Series / M.S. Movahed, G.R. Jafari, F. Ghasemi, S. Rahvar, M. Reza Rahimi Taber // Journal of Statistical Mechanics Theory and Experiment. – 2005. – Vol. 2, no. 02. – P02003.
Pedron I.T. Correlation and multifractality in climatological time series // Journal of Physics: Conference Series. – 2010. – Vol. 246. – P. 012034.
Vernède S., Ponson L., Bouchaud J.-P. Turbulent Fracture Surfaces: A Footprint of Damage Percolation? // Phys. Rev. Lett. – 2015. – Vol. 114. – P. 215501.
Multifractal Detrended Fluctuation Analysis / J.W. Kantelhardt [et al.] // Physica A. – 2002. – Vol. 316. – P. 87–114.
Божокин С.В., Паршин Д.А. Фракталы и мультифракталы. – Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика". – 2001. – 128 с.
Любушин А.А. Анализ данных систем геофизического и экологического мониторинга. М.: Наука, 2007. 228 с.
Любушин А.А. Тренды и ритмы синхронизации мультифрактальных параметров поля низкочастотных микросейсм // Физика Земли. – 2009. – № 5. – С. 15–28.

Еще

Статья научная