Развитие акустико-эмиссионных методов и средств технической диагностики корпусных объектов на основе изучения процессов формирования сигналов при деформации и разрушении металлов - Иванов В.И.

Автор: Иванов В.И.

Теги: испытания материалов товароведение силовые станции общая энергетика прочность сопротивляемость машиностроение контроль качества техническая диагностика дефектоскопия

Год: 1989

Похожие

Механические свойства металлов. Часть 1. Деформация и разрушение

Дефектоскопия гражданской авиационной техники

Ультразвуковой контроль. Учебник для специалистов первого и второго уровней квалификации

Ультразвуковая дефектоскопия

Текст

Научно-производственное объединение

по технологии машиностроения
НПО

па правах рукописи

для служебного пользован.*,!

о кз. 3

ванов ьалерий Иванович

ида 630.179.17:53 2.4

РАЗ-лА 11712» А1ш(ЗТ7Ь\0~чуы310Сл10ННиЛ <мЕТОДОг» И СРх*дСТ1>
тежчзс^ дйагносга&и конвсн-л овь^ггоз на
ОСНОЗЙ ЧЕНИН 11Р0ДЕЕС03 ^0Р, ЛРОлАНйн С11ГНАД0ъ

11Р.. >1 РА^Рб 1иЕ1!11И А1ЕТ.-ь310з

Оо.и.,11 - методы контроля и диагностики
в машиностроении

диссертация

на соискание ученой степени доктора
технических наук -^т> 7

москва - хх>7 г
ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение............................................. 6

Глава I. Проблемы использования акустическо~ эмиссии
дл н©разрушающего контроля................................ 18

1.1.Физические метилу неразрушающего контроля. Возможнос-
ти и ограничения при определении работоспособности
об ’ктсв.............................................. 19

Х.Г.^бзор состояния акустико-эмиссионных методов исследо-
вание л-еталлог и контроля объектов................... 37

1.3.осьоы;ие проблеск акустико-эмиссионного метода конт-
роля объекте!............................................. 74

Х.^.Гьводы и постановка задач исследований...............

Глава 2. плеская природа явления акустической эмиссии п
твердом теле. формирование сигнала........................ 86

2.1.0 природе явления акустической эмиссии в твердом теле 87
2.1.1.Качественные модели источников акустическо*1 эмиссии 87
2.1.2.О микроскопическом механизме акустической эмиссии.

Нгантовый гармонический осциллятор, как модель эле-
ментарного источника АО........................... Ю5

2.2.Исследоьяние источников акустической эмиссии в твер-
дом теле. Модели сигналов акустической эмиссии....... 123

2.2...х)цие представления» связанные с работой источника
акустической эмиссии.............................. 123

Г.2.2.Модель нормирования единичного импульса акустичес-
кой эмиссии...................................... 141

Г.. .3. бобщенная модель полного сигнала якустическ' й
эмиссии......................................... I 5
2.2.-1. Автомодельность иерархической структуры твердого
тела. Структурные ^акторы акустической эмисил... Ь. /
2.3.06 информативности сигналов акустической эмиссии.. 205
2.4.Система параметров сигналов акустической эмиссии.. 210

Анализ устойчивости параметров................... 210

2.5.Результаты и выводы................................237

Глава 3.Исследование процессов пластической деформации
и росто трещин с использованием явления акус-
тической эмиссии......................................240

3.1. Акустическая эмиссия при пластической деформации
металлов............................................ 2^2

3.2. Анализ акустической эмиссии при пластической де-
формации............................................. 259

3.3. Акустическая эмиссия при испытанных образцов с
трещинами............................................ 268

3.^. Исследование связи параметров сигналов акустичес-
кой эмиссии с параметрами развивающихся трвцин.... 268

3.Г. Акустическая эмиссия при циклическом нагружении
объектов............................................. 308

3.6. Результаты и выводы.............................. 328

Глава 4.Разработка основных положений екустико-эмис-
сионного метода контроля объектов.............оЗ

• .Алгоритм разработки методик акустико-эмиссионного
неразр} -лающего контроля........................332

.Разработка системы класси,икэгии источников акус-
тической эмиссии и критериев оценки состояние
объекта........................................... 340
4.3.Применение методе акустической эмиссии для контро-
ля моделеГ и промышленных объектов.....................371

4. .Результаты и выводы................................42

Гаага Ь.Исследование и разработка средств и нормативно-
технических документов по диагностике и контро-
лю объектов с использованием явления акустичес-
кой эмиссии.......................................... 414

Е.1.Преобразователи акустической эмиссии..............415

ЕЛ Л.Исследование и разработка пьезоэлектрических пре-
образователей екустическоГ; эмиссии............ 417

ЕЛ.2.Сценка предельно*' чувствительности прибор в акус-
тической эмиссии.................................... 45<5

5.2. Раз работка приборов акустической эмиссии........456

Е.?.Разработка системы нормативно-технических докумен-
тов по использованию метода акустической эмиссии
для исследования материалов и в’еразрушающмего кон-
троля объектов.........................................475

о.4.Результаты и выводы................................478

Глава 6.Технико-экономические и методологические
аспекты акустико-эмиссионной дианностики и
контроля...............................................480

6.1. Источники экономической активности при контроле
на стадии изготовления и эксплуатации объектов.........481

6.2. сценка технико-экономического э^екта в результате
продления ремени эксплуатации объектов по показа-
ниям акустико-эмиссионного контроля....................492
6.3. стодологпчссал- аспекта ПСПО^ЬЗОВЛШЯ ЯВПи.ГЛЯ
сшустпчсско 1 эыпссгш дай лпагпос'лп’з п контроля.* 501

64 .Результата п швода..............................

Закзшо.зпе ....................................... 521

Оспопшо шводц д результата го дасс€р^^гд...... 52з

ЛЛтературе ..................................... 528

Прелого оя....................................... -уг
А

ЕБГдаШЕ

Современны? отап развития техники и технологии, приня! и*
4орыу и содержание научно-технической революции (НТР), характе-
ризуется возрастанием параметров рабочих сред (давления, темпера-
туры, химической и радиационно? якти ности и т.д.), повышением
мощности и производительности единичных блоков. Кроме того, в
народном хозяйстве страны усиливается интеграция ин ормацхоннмх
связей и энергетических потоков. Отмеченные факторы приводят к
тому, что да се незначительные отказы в работе оборудования при-
водят к большим экономические потерям. Е случае катастро ических
разруиени потери усугубляются человеческими -ертвами.

Еакнейшими проблемами стали экономия ресурсов, повышение
надежности ответственных объектов, продление срок* их эксплуата-
ции. Сти проблемы тесно связаны меоду собо . Они дол ны решаться
с использованием сложных организационно-технических систем.

Ео многих государственных решениях неоднократно ставились
задачи повышения качества металлопродукции, оф ективного исполь-
зования металла на основе внедрения малоотходной технологии, эко-
номного расходования металла в машиностроительных и строительных
министерствах, в еталлургии. Предлагалось: "Сосредоточить пер-
воочередное внимание на использование резервов экономим металла,
не требующих больших капитальных вложений. С учетом возраставших
прочностных характеристик металла, мм,- егося лере о ого опыта
проектиро:ани. и конструирования организовать работу по верес от-
ру и уточнение действующих корм к правил расчета машин в металло-
конструипи , трсбогангпо попускаемом напряжениям и запасам
точности, чтобы исключить неоправданные излишества и сни ить
металлоемкость изделий" ("Лравда", 8 июня 19Л года>.
По мнение* академик* * .И.Целиком "...меры по экономии чер-
ных металлов, намеренные в последние годы, не только весьма акту-
альны и вкочомичеекж обоснованы, но и просто неизбдош”. ("Наука
и жизнь", 1933г, .* II).

Особое внимание, наряду с количеству и номенклатурой выпус-
каемой продукции, уделяется его качеству. Е - вступлении Н И.Рыхве-
вя ("Правда", 29 июня, 1985г. сказано: "лЭтот показатель (качест-
во) - одно из самых уязвимых мест наше!? экономики. ЦК КПСС выдви-
гает на первый план задачу коренного улучшения качества всех ви-
дов продукции, всер работы и считает ее одной из программных за-
дач партии... В ©тих нелях следует задействовать ьсе организацион-
ные, экономические рычаги и стимулы"... ’ также усилия научно;
мысли.

Качество изделий является ья'ной характеристикой, опреде-
ляющей их работоспособность в течение установленного срока служ-
бы в заданном режиме. Изделия, содержащие дефекты, как правило,
требуют ремонта в процессе изготовления к эксплуатации, ремя их
работы сокращается.

Недооценка роли контроля качества приводит к значительным
техническим и экономическим потерям. Так, по данным журнала дДГ
Хп1е-гнс*1<.оисьС (19 , 2, стр.39) в СИ А потери от разрушения

из-за не выявленных дефектов составили в 1933 годз с^ыму порядка
119 млр,.. долларов.

Госстандартом СССР, как ведомством,ответственна- за качество
промышленной продукции, рассмотрен вопрос "О задачах научно-ис-
следовательских, опытно-конструкторских и проектных организаций
отраслей про. лишенности в обеспечении по имения надежности пропы-
ленное продукции к 199СГ в 1,5 разя к к 2000г - в 2 разя (по срав-
нению с уровнем надежности мя ин, ыпущенннх в 19С г.).
Решение указанных проблем еозмо но только ня базе "широкого
внедрения комплексного подхода к решению задач повышения надежное-
ти ни сех стадиях ..иэненпого цикла". Необходимо осуществить раз-
работку и недрсние технологий и методов промышленного контроля»
обесдечн а аде требуемую наде-ность готового изделия.

Проблема пекл.ченкя катастро.ических, внезапных разрядами.'
отгетственного оборудования приобретает особое значение в конце
расчетного срока сл^ би [I] , который для энергетического обору-
дования составляет 10' часод. Поскольку складывашляся технико-
экономическая ситуация ь энергетике страны,не.те-химической и дру-
гих отраслях во многих случаях служит 4-актором ьынуедяющмм экс-
плуйткрогят^ ответственное оборудование сверх ресурса» становит-
ся неизбежной необходимость определять возможность сверхрес^урс-
иой эксплуатации-осуц оценивать ео безопасность и вырабатывать
меры по прц отвращенню аьари*.

В [I] прямо указывается» что г настоящее время отсутствует
научно-обоснованная система оценки потенциальной опасности де.ек-
тов, методов достоверной оценки г ремени развития де ектов до кри-
тических размеров представляющих опасность катастрофического раз-
рушения. Требования пошшенной надежности ответственных конструк-
ций создают условия» яри которых становится недостаточным прогно-
зиротакие надежности объектов только по данным расчета их проч-
ности и испытаний [2]

Па базе опыта эксплуатации энергетических блоков, нериог.
мс жду капитальными ремонтами основного тепло-механического обору-
долкия устАьоглен г пре,челах трех-четырех лет. $ величе: ие меж-
ремонтного срока представляется весьма выгодным, при условии ис-
ключения возможности развития дефектов за межремонтный период до
размеров, создающих опасность хрупкого разрушения объектов 3 ] .
Еяжнейшую роль в обеспечении идеиватного кччест а ответст-
венных объектов играет система, включающие в себе как Один из
существенных элементов подсистему изических методов нер» ; ругаю-
щего контроля (НК). Осноьными методами НК, используемыми татно
в прокюенности, являются: ультразвуковая (УЗД), рентгеновская
(РД), капиллярная (КД), магнитопорошковяя (МЦД) де ектоскопим,
а также контроль герметичности.

Погашение требований по безопасной эксплуатации ответствен-
ного оборудования выдвигает задачи совершенствования традицион-
ных методов НК и создание ноннх методов, позволяющих получить
ногые качественно отличные результаты. В этой связи особого вни-
мания заслужи нет метод акустической эмиссии (АЗ), основанный на
регистрации упругих колебаний, излучаемых контролируемым объектом.

шизика самого явления АЗ позволяет с ормулировять гипотезы
о возмоснос&х метода, его особенностях и принципиальных отличиях
от традиционных методов НК и диагностики. Развитие прест^вленх;
в области АЭ позволило выделить три основные типа явления,
которые положили в основу АЭ метод» контроля [4]: АЭ твердых
материалов, АЭ при истечении жидкостей и газов, АЭ трения. I на-
стоящей работе проводились исследования АЭ материалов, а точнее
- АЭ при пластической деформации и росте трещин в конструкционных
сталях и сплавах используемых в энергетическом машиностроении
и родственных ему отраслях.

Наши исследования были начаты, когда пришло понимание того,
что традиционные методы НК не могут охарактеризовать состояние
объекта, содергащего дефект, не могут пре сказать судьбу объекта
(величину разрушающей нагрузки, остаточный ресурс, время безо-
пасной эксплуатации и т.д.). Предположения, осно;аниме на инту-
итивных представлениях казалось давали таном в этом направлении
для метода АЭ.
Начало орыпюго интересп к Ло мет <\у би;: г , < *ш с -гад-
кой о том» что это физическое явление мп н исполь.н, а. ; кон-
троля прсихлхетполс объекте г? (^чало и сарадхка ь -х гс . .

дето* не набл»|демйн АЗ изгест;па ипдлгтм и к - т”к у- д ;
, I лГО СОбСТЮНЯОГО ЗПЫТ9. 'ТДПЛЫ ЫС ЭКСЛ 0 * ’вНТЯ 'ЫГК I Ф . »-
нм, носящие хзрякте научнпс мсслецкч вил Я, отисчялл I ГС-х
2.г-х а 4С-х голах этого кека. Системктичоские исслепзмммя проге-
хи X С. ’нци ео< в с к:нцп ^С-х годое г л.Кайзер г начале -.-х
годог [ С )1] .

Существенную ко* лць г раз. ттии мето, а АЗ ». СССР • кч ял?, ат-
тормтеп.’ие ученые: академики А-Л./л-зксаилрп, . .Е.?атон, Г.А.Ни-
колаев, И.Ъ.Горынин, ад. кзр.АН СССР •Ц.И.Воросмч, Л. И. рн.хин,
академик АН УССР В.Ь.Панясюк, чл.-кор. АН УССР Л С юдгоршй. ’.у-
д
дучи директорами шетитутов, сни все» 'рно попер пади риботь п
/Э и в ряге институтов гхтяи на создание специализхросапных п ~-
разелдениЕ, которых большие кодлрктиьи зашыыи! ь лсслело^а-
ниямл и разработками в области / Рнячителънн# схлэ питие
метода .. снесли .1.. «аренов, . . . <1 , Г А. »у н о , к.Б. я-

квр, I .Ал’реанлк н • 0.^.1 уевв, . к 1р от, .... л ь. В.Б.к
ло», Г•С.куксськ , н. .-^азароь, А. ./сксо ский, С. . кк ,
. . чков, 1. ... зслс'1 , Л.И. .а ело г, . .Ыезирие , . . л,

.Д.Нацик, Д.Я.Не! осека, Е.Е Л.есча п<нй, Е. .И^еть, Н. . .он -

ко*, 1 .*;.итын» * .и.Соссдот-, Г.Г.Гмвк», А.С.Трипялин, 1.«.}'лмт-
ко. Е.н.Ченцов, I. . ин и пр.

^РУ.КН И достижения рягя уме; < • гбСТ'^мкх (.в -1Г ( облге-
т 'К лолезнс ИС1К 1ьзуот< И При г? * гс,.- потениях, . р-/-* них рч' о-
ты: ./..Глдпимир • , .Н.Голчв»п(о, Т. .Горя: оп ког , Л. ур-
коья, Г.С. янои- , 1.А.‘ахутэт » С ’.СягОгсм г мн г с ру-
гих.
Из заруоежных специалистов в области А можно отметит. ра-
боты Айсенблаттера Ю., Задли X., ьахавиолоса С., Грина ?., Ла-
негана X., Оно К., Нао И., Поллока А., Рунова П., Скраби К.,
Икса П. и других.

Настоящая работа выполнялась в соответствии с рядом общего-
сударственных документов: Постановления ГКНТ СССР от 17.04.7; г.
Р 141; ГКНТ СССР и Госплана СССР от 12.12.80 г. 472/<48; ГКНТ
СССР от 30.10.85 г. К 555; Программой Госстандарта СССР "Надежность
от 01.09.82г. Р 450; Постановления СМ СССР от 23.Ос.87 г. . 352;
Постановления коллегии Минэнергомаш от 25.10.84 г. Область научных
исследований и разработок автора под формулировкой "Основа приме-
нения акустической эмиссии для исследования металлов и неразрушао-
щего контроля объектов" включена в "Основные направления диссерта-
ционных работ на соискание ученой степени доктора технических на-
ук по машиноведению и машиностроению в XII и XIII пятилетках".

Ь работе на основе обобщения и развития представлени в об-
ласти АС р ;шена крупная научная проолемя создания иоделе ^ор .-
рования и анализа АЗ сигналов, что совместно с разработке средств
контроля и нормативно-технической документации, имеет важное на-
родно-хозяйственное значение - повышение безопасности при эксплу-
атации ответственных объектов, продлению срока их работы, эконо-
мии ресурсов.

На защиту выносятся:

I.Теоретические модели формирования единичного имцульса АЭ
как базового элемента Аз процесса, основанная на представлениях
о распространении разрывов в твердом теле, сопровождающихся изду-
чением потока элементарных имульсов АЭ в результате релаксации
атомных связей•

Представления о полном сигнале .. и комплексно., эвристи-
ческой модели сигнала А*>, позволяющие сформировать обобщенней
АЭ образ объекта и ега характеристику на базе системы соотношени...

3 . Принцип интегральности метода Ад, основанный на объединен!
методических приемов неразрушающего контроля, подходов и моделей
механики разрушения, обеспечивающий возможность одноступенчатой
оценки напряженно-деформированного состояния объекта и истинную
классификацию дефектов по степени их опасности.

4 .критерий оценки степени опасности дефектов проявляющих аку-
стическую активность и система классификации источников АЭ.

5 .Методика оценки дополнительного времени эксплуатации ответ-
ственных объектов, проработавших до ресурса, позволяющая принять
обоснованное заключение л возможности дальнейшей эксплуатации объ-
екта в сопровождении АЗ контроля и наметить сроки эксплуатации.

6 .методика и результаты вычислительного эксперимента по про-
хождению сигналов Ад через пьезоэлектрический преобразователь.

7 .Понятие об устойчивости параметров сигналов Аб используемое
для формирования критериев выбора рабочих параметров сигналов,
обеспечивающих лучшие показатели информативности при сохранении
устойчивости результатов.

8 .Положение о том, что метод Ад, представляющий собой сово-
купность моделей физики твердого тела, механики разрушения, акусти-
ки, теории надежности, информатики, радиофизики, теории сигналов,
оперирующийязыками математических разделов теории дифференциальных
уравнений, теории вероятностей, статистики является самостоятельным
научным направлением, характеризуемым собственной парадигмой, т.е.
набором утверждений, выводов, положений, понятий, а также самосто-
ятельным предметом и методами исследований.

Научная новизна. Созданы теоретические основы и разработана ко-
плексная эвристическая модель сигнала АЭ: от элементарного и еди-
ничного импульсов до АЭ процесса и АЭ образа контролируемого
объекта.Центральное место заняло создание и анализ физическое мо-
дели нормирования единичных импульсов АЭ возникающих при когерент-
ных процессах распространения разрывов атомных связей (когерент-
ный рахрыв атомных связей - хрупкое разрушение, когерентное дви-
жение дислокаций - пластические явления).

Расчет элементарного импульса АЭ основан на использовании
модели квантового гармонического осциллятора и теорем Зрениеста.
При расчете единичного импульса АЭ рассматривался процесс образо-
зования и распространения разрыва в твердом теле, сопровождающий
его процесс релаксации объема твердого тела, формирующий при этом
поток элементарных импульсов; для оценки формы импульсов в даль-
ней зоне была использована динамическая функция Грина.

Проведен анализ акустико-эмиссионного канала с целью оценки
предельной чувствительности метода и аппаратуры АЭ. На основании
решения волнового уравнения получены уравнения пьезоэлектрическо-
го акустико-эмиссионного преобразователя и выражения для коэффи-
циентов передачи, напряжения собственных электрических тепловых
шумов, входного электрического импеданса.

Исследовано численными методами прохождение сигналов АЭ че-
рез пьезопреобразователь, при этом получены данные о деградации
параметров сигналов АЭ. Ьведено понятие об устойчивости парамет-
ров АЭ и исследована устойчивость ряда основных параметров при
прохождении акустико-электронного канала.

Экспериментально исследована АЭ при пластической деформации
конструкционных сталей. Проведено изучение Аэ возникающей в резуль-
тате роста трещины и получены данные, положенные в основу класси-
фикации источников АЭ и критерии оценки состояния объектов по
параметрам АО. Исследование АЭ при усталостных испытаниях позволи-

г
ло предложить новую модель роста усталостной трещины и модифициро-
вать уравнение роста усталостной трещины (уравнение Пэриса).

На основании представления о статистических распределениях
отказов показана возможность увеличения срока службы ответствен-
ного оборудования. При этом, использование метода АЭ для контроля
состояния объекта и принятия решения о наступлении предельного
состояния по параметрам АЭ обеспечивает существенное продление
времени (до 50 % и более) эксплуатации отвественных объектов.

Новизна технических решений, основанных на проведенных науч-
ных исследованиях, подтверждена следующими авторскими свидетель-
ствами на изобретения: И? 523345, 533о62, 711461, 781690, 7бо743,
868570, 873109, 875275, 945789, 989471, 1019309,1504614, 5364^7,
1035464, 1037170.

Результаты комплекса исследований и технических разработок
автора позволяют констатировать создание основ метода Ас) как ме/
тода неразрушающего контроля и диагностики состояния ответствен-
ных объектов машиностроения.

При выполнении данной работы были применены различные методы
исследований, включая аналитическое моделирование (теоретические
исследования), имитационное моделирование (эксперименты или рас-
четы с использованием ЭВш), физическое моделирование (эксперимен-
ты с использованием с использованием образцов), натурные экспери-
ментальные исследования с использованием натурных объектов.

При создании моделей источников и сигналов АЭ были использова
ны пердставления и методы квантовой механики, использовано решение
уравнения Предингера приментильно к квантовому гармоническому
осциллятору, взятому в качестве элементарного кванта комплексного
процесса разрушения решетки твердого тела и сопровождающего его
1Ь
I

акустического излучения (испускания фононов). На основе использова-
ния теорем Эрен^еста сформулировано представления о фрактоне -
элементарном импульсе Ли - макроквазичастице. Процесс нормирования
сигнального импульса (единичного импульса) Ла описан с использова-
нием представлений о когерентных процессах аналогичных процессам в
оптическом квантовом генераторе. Форма импульса Ап получена путем
численного решения на ЭШ модели описывающей формирование потока
элементарных кваяичастиц разрушения - фрактонов. Методы функции Гри-
на использованы для оценки формы импульса АЭ в дальней зоне ис-
точника.

Рассмотрение работы пьезоэлектрического преобразователя АЭ
(ШАЭ) проведено путем решения волнового уравнения позволившего
подучить ряд параметров, включая собственные тепловые шумы, кото-
рые определяют предельную чувствительность аппаратуры АЭ. Анализ
возможности продления срока службы объектов и получение выражения
для дополнительного времени эксплуатации проведен с привлечением
теории вероятностей и теории надежности.

Основные результаты теоретических исследований были провере-
ны и подтверждены в экспериментальных исследованиях проведенных
под руководством и при участии автора. Ряд теоретических моделей
нашли подвтердцение в экспериментах других исследователей. Сте-
пень корреляции основных результатов теоретических исследовании
с экспериментальными данными анализировалась с применением теории
математической статистики и последавательного анализа Ьальда.

Широко использованы численные методы потребовавшие примене-
ния ЭВМ. Разработана методика расчета фукнции источника и формы
единичных импульсов АЭ. проведен численный анализ прохождения
сигналов Аи через пьезоэлектрический преобразователь со сложной
(в том числе и стохастической) амплитудно- и фазочастотной харак-

теристиками.
Основные материалы работы представлялись на международных
кснк.еренцжях по н©разрушающему контролю: 9-й - в Мельбурне г
1979г, 10-П в . оскге в 1962г., ня 1-й \е«дуняродной .коле по якус-
тическо эмиссии в 1966г (г.Варна НРБ), ня междунарс них курсах
пошшенмя квали.ккации специалистов СЭР в системе \Х0"Внтерятом-
онерго" в 19_ г (г. оскея), в 1967г. (г.Пльзень, ЧССР), в 1933г.
(г.'.оскеэ), 19 ^г. кГ.^арианске Лезнм, ЧССР) ; на У1 Всесоюзном
конгрессе механиков в 19.6г. (г.Тя ;кент) ; на Всесоюзных кон ерен-
циях по неразрулясщему контролю: -й в 1977г (г.Кишинев), 9-й
в 1931г. (г., инск) ; на Всесоюзных акустических конференциях: 6-й
в 1973г., 9-й в 1977г., 10-й в 1953г. ; на Всесоюзных кон еренциях
по акустической эмиссии: I- в 1924г. (г.Ростов-на-Дону), 2-й
19 7г. (г.Кишинев) ; на заседании Научного Совета АН СССР по про-
блеме "Акустика" г 1991г. (г.Суздаль) на научных семинарах инсти-
тутов ЦНИЙИСК, 9МИ (г..1ьеоб), МЕТУ им.Н.Э.Баумана, Л^ТИ им.А.ф.Ио-
^е (г.Ленинград), КЭС им.Е.О.Патоня (г.Киег) и др., на научно-
технических семинарах в ДДНТП, в 1972, 19^ , 19°0 гг (г. Москва),
лдитп е 1972г. (г. Ленинград), в Хабаровске в 1972 г. ; не ряде
ведомст енных кон еренциях, семинарах, колах, симпозиумах. Прибор
ДРЦ, разработанный под руководством и при участии автора получил
бронзовую медаль ЦДНХ в 1979 г. Материалы работы использованы го
всех общесоюзных нормативно-технических документах Госстандарта
(4 документа).

^иссертяционняя работа является итогом многолетней (с 1971г)
работай я.тора. Е диссертации обобщены рясультяты, полученные лич-
в результате сотрудничества с
но я тором, а тяк^ёУИсследовятелями, работавшими под непосре ствен-
ным руководством автора, /лчно автору принадлежит постановка про-
блем, формулировка задач, определение направлений исследований,
опре, еление методов и средств решения поставленных задач, анализ
теоретических и экспериментальных результатов, получение ь. вод о
Износродственно л лично авторов, создано большинство моделей и
выполнены теоретические исследования.

м реденмл рода частных задач, в разработке и обеспечен..;:
средств А. -контроля на различных этапах в июлненля данное ра ог
принимали участие сотрудники и аспиранты Н1*0 : одре ли -

ков ы. и., ьа 'ков 1.д., млыков С.21., лоролев а.д., .<уранов ....,
. т.ргазов о.А., Ргпов А.Н., Тугкин О.Р., Хлебников Г.1.., ^арев к.К.,
ербачева В#Н., .Аян А.А.

, >;сссртация состоят из введения, о глав, заключения, списка
использование литературы и приложения. Результаты конкретных
исследований приведен.' в конце каедо главы, основные результаты
и выводы изложен, в заключении.
ГЛАВА I. ПР03ЛШ1 ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ

ЭМИССИИ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Предает мсследовяний данной работы возник в результате пос-
тановки задачи комплексной оценки состояния объекта. Частными
вопросами являются техническая диагностика [ь] и контроль качест-
ва изделий [б] . Исторически острая потребность в НК появилась
во ?ремя 2-й мировой войны, когда началось массовое изготовление
техники вооружения, и после нее, в период восстановления хозяй-
ства стран и технического перевооружения промышленности.

Этот период характеризовался серийным выпуском технологичес-
кого оборудования, большим объемом строительства, массовым 41-
пуском средств транспорта. Стремление к повышению экономических
показателей приводило к увеличение мощностей отдельных единиц,
повышению параметров рабочих сред, пошиению степени напряжен-
ности конструкции. Платой за такой резкий переход в другое со-
стояние системы было увеличение количества отказов и разрушений
вызванных наличием в изделиях дефектов - несплосностей. Примере
могут служить разрушение судов серии "Либерти” (США).

возникла потребность общества в создании методов обнару е-
ния несплоиностей, которые непосредственно угрожали целостности
конструкции. Размеры подобных дефектов составляли, как правило,
заметную долю толщины стенки объекта, в связи с чем не было су-
щественной необходимости в то время заботиться о получении тако
чувствительности, которая позволила бы обнаружить де. ект соизме-
римый с неоднородностью материала объекта. фактически требовалось
гмяалять дефекты больших размеров , которые уменьшали прочмосг»объе-
кта. В этом и заключалась взаимосвязь НК и методеь расчетов ня проч
"Ость. Последние выполнялись в этих случаях только с преялечением
элемептарных представление сопротивления материалов.

Такая ситуация, при которой средства «©разрушающего контро-
ля расчитаны на работу при отношении сигнал/шум значительно пре-
вышающем единицу сохранялась в течение длительного времени. Ь боль-
шинстве случаев она сохранятеся и в настоящее враля.

Другой аспект применения традиционных методов НК, ограни-
ченность которого прояснилась только в последнее время, был свя-
зан с принципиальным разделением НК и етодов расчет на прочность.
Сознательный изоляционизм ряда специалистов ИК в больной мере
объяснялся своеобразной ведомственной административной позицией
- основным подходом недягних Бремен.

При постановке проблем в области НК по существу необходимо
исходить из проблемы создания надежного оборудования и безотказ-
ной его эксплуатации.

Решение подобных задач возможно только при реализации инте-
грального подхода объединяющего методы НК и модели механики раз-
рушения. При этом необходимо выявить возмо ности традиционных ме-
тодов НК в обеспечении надежног работы оборудования.

I.I..изические методы «©разрушающего контроля.

Еозмокности и ограничения при определении
работоспособности объектов.

В системе обеспечени безопасной эксплуатации ответственных
объектов методы НК играют существенную роль. Основные физические
методы ИК, используемые в машиностроительных отраслях для обняру-
ения несплошностей материалов являются яктигными. Они основаны
на взаимодействии различных физических полей возбуждаемых в объек-
те, и веществ с дегектами. рентгеновском контроле несплошность-
е ект изменяет ослабление рентгеновских лучей. Это .иксируется
на пленке. В УЗД упругие годны, отражаясь от несплоиностег, уляв-
ливяются датчиком. По их амплитуде мокно как-то судить о размерах
несплошности. I -.1Д изделие намагничввают, после чего наносят
металлически; порошок. I дефектных местах поле искажается, стано-
вясь неоднородным, что вызывает усиленное отло.-.ение порошка. Ка-
пиллярная дефектоскопия основана на проникновении красящего веще-
ства, нанесенного на поверхность объекта, в неспло; ность. После
у аления краски с поверхности, часть ее остается в неспло ностк,
что монно во многих случаях отметить невооруженным глазом.

Характерным для всех методов НК в течение более, чем 30 по-
слевоенных лет была работа при отношениях сигнел/шум значительно
превышающих единицу. Точности оценки размере; де екБв были нешео-
кие, показатели достоверности обнаружения де ектов не определялись.

Развитие, в первую очередь, атомной энергетики, авиакосмичес-
кой техники, а такие экологически потенциально опасных произвол-
Ни
стг, таких как нолехипеский комплекс технологий, привело к повы-
шению требогагий надежности ответственного оборудования. Произош-
ло также разделение НК ня контроль в процессе изготовления и экс-
плуатации.

Е настоящее время в результате выполнения НК получаем инор-
мацию о наличии вли отсутствии дефекта в конструкции, его местопо-
ло ении и эквивалентных размерах. Результаты неразрушяющего конт-
роля обладают низким метрологически... урог-нам, поскольку отсутст-
вуют данные о ;ейстгительном размере де’ектоь и показателях досто-
верности, выявления дефниюв и определения их размеров. Практичес-
кие работники НК избегают использовать термин "де.ект”, предпочи-
тав ему термин "индикяии . ото во многом связано с отсутст ием
требогяний определения достоверности полученных результатов.

Рассмотрим ряд особенностей тря иционных методов НК.
>.мр < пни

Ультразвуковые методы контроле основаны нм высокочастотных
упругих волн и анализе волн рассеянных де ектов.

1араметры рассеянного пол в большой степени зависят от со-
отнесения размеров дефекта и длины волны ультразвука, Ь том слу-
чае, когда размер плоского дефекта во много раз большее /лины
волны и он имеет гладкую поверхность происходит огра ение волны
в соответствии с законами геометрической оптики.

Для дефекте: больших размеро! отнносительно лины голны и
имеющих не плоскую ил к те шероховатую поверхность картина рассе-
яния более сло’кна. Волны после рассеяния на таких де ектах могут
распространяться во всех направлениях. При этом диаграмма рассея-
ния мо ет быть весьма изрезанной, т.е. при небольшом изменении
угла окучивания или угла приема могут отмечаться значительные
,/уктуяции рассеянного сигналя.

Большая неопределенность в знании параметров акустического
тракта, значительные луктуапии параметров по^ло рассеянного
несплошностью приводит к большим погрешностям в оценке парамет-
ров дефекта, Ошибки могут достигать 10+20 дБ [7,8, 352^ и более.
Поскольку при ультразвуков© контроле излэчение волн производит-
ся относительно узким лучком для осмотра всего объема мате-
риала необходимо перемещение ультразвукового искателя по поверх-
ности изделия (сканирование). Ь связи с этим при стопроцентном
контроле вся поверхность изделия должна быть доступна для прове-
дения скянирогания. Кроме того, для лучшего прохождения ультра-
звуковых волн в диапазоне частот 0,5*10 МГц в изделие и получе-
ния достоверных результате। необходимо, чтобы чистота поверхнос-
ти ыла не ни е /??20 + А?240. Необходимость сканирования всей

поверхности изделия приводит к значительной трудоемкости контро-
ля, большим затратам времени.
Поскольку между искателем и изделием дол ня находиться жид-
кая контактная среда, то при сканировании изделия при пониженных
(ниже 0°С) или повышенных (выше 100°С) температурах возникают
проблемы с выбором контактной жидкости.

Однако основными ограничениями ультразвукового метода конт-
роля являются следующие.

Относительно невысокая в настоящее время чувствительность
ультразвукового метода. Так, например, в руководящем документе
по контролю одного из самых ответстгенных в современной техники
видов оборудования - ядерных реакторов и установок [9~] предписано
фиксировать дефекты с наименьшей эквивалентной площадью от 2,8 до
о

Зо для толщин свариваемых элементов от С 300 мм и более.
Эти значения эквивалентных площадей близки и значениям постигну-
то? г настоящее гремя чувствительности ультразвукового метода при
контроле сварных твоя перлитных материалов ь режиме большого от-
ношения сигнал/шум ( и с/Им } 5'-/ о)

В этом те нормативном документе (п.З.о.2) говорится: "Уль-
тразвуковая дегектоскопия производится для виякиения внутренних
дефектов... без расшифровки их характера, но с указанием количест-
ва дефектов, их эквивалентной площади, условной протяженности и
координат расположения”. .Юнно констатировать, что такую ограни-
ченную информацию практически невозможно исяользогять ; ля оценки
влияния кесплошности на прочность объекта методами механики разру-
шения.

Контроль сорных швог из аустенитных материалов ультразвук
корим методом ? большинстве случаен весьма х^роблемятичен. Имеют-
с 1 отдельные частные попытки контроля крупнозернистых аустенитных
сварных швов.однако эти проблема в достаточном объеме не решена.
Точность определения размеров де ектог настолько низкая, что
до сих пор ультразвукеше деектоскопы не могут быть отнесены к
разряду измерительных приборов.

Некоторые потенциальные возможности по пожлеюто точности
измерения параметров дефектов связанные с увеличением набора
анализируемых параметров сигналя де ектсскопе, уело ионием сигна-
ла, ня практике пока ' полной мере не реализованы. Влияние на
точность измерения условий контроля, типа дефекта, сто ориентации
настолько высоко, что не представляется гозмояшм назвать хотя
бы ориентире венные значения точности, относящиеся ко всем случаям
применения метода контроля. В идеальных условиях при наличии
дополнительной информации погрешность измерения мо^ет составлять
единицы или десятки поопентов.

Результаты контроля в больше" степени зависят от квали ика-
нии оператора и его психо- изиологичегкого состояния. Vто относит-
ся как для процесса обнаружения де екта, так и для оценки его
параметров.

Радиационные методы контроля основаны н<* регистрации прони-
кающего излучения, прошедшего черег контролируемы? объект. При
наличии дегекта е сьарном соединении, плотность материала в этом
месте отличается от плотности прилегающего материала, что создает
изменение параметров проникающего излучения.

Радиационный контроль имеет некоторые черты сходные с тене-
ым ультразвуковым контролем. В обоих методах производят излуче-
ние волн (в одном случае электромагнитных, в дургом - механичес-
ких), которые распространяясь ь изделии *стр*»ч«ют дефект. Он из-
меняет интенсивность волны в зоне за лейектом по отн< пени, к
интенсивности волны проходящей чере. огнорогный материал.

I
Несомненным достоинством ряг иогря ического метода контроля
является то, что чикскция ня пленку дает достаточно хорОк е . наг-
лядное представление о размерах и норме дефекта. Кроме того, ре-
зультаты контроля в документальном типе могут храниться длитель-
ное гремя и могут быть вновь просмотренны по мере необходимости.

Еще одним полезным свойством ра иогра ического контроля яв-
ляется то, что на результаты контроля слабо сказывается виутрен-
ня структура материала. Рентгеновские методы при контроле ня на-
личие несплолностей слабочувствительны к размеру зерна л^териал.*.
Тогда как для ультралукового метода размер зерна и изотропность
механмческлх свойств играют одну из главных роле/.

Однако радиографические методы имеют ряд недостатков, кото-
рые инициируют попытки заменить этот метод другими, в частности
ультразвуковым. Рядиогря ически; метод тлеет есьма низкую надеж-
ность при обнаруп ении наиболее опасных де ектов плоскостных. Ес-
ли говорить о чувствительности радиографического метода, то до-
стигнутый уровень равный 142; от толщины стенки ь настоящее вре-
мя является удовлетворительным для большинства ответственных кон-
струкций. Однако этот вуровен чуееттителььости относится, в ос-
новное, к объемным де.ектам. Если <е объмный дефект является за-
родышем трещины, то она, как претило, не обнарукиапется. Неопас-
ные пе.екты регистрируются и бракуются,онненыя могут быть про-
пущены.

Применение в радлогряжическом методе лучей губительно дей-
ствующих на организм человека шнукдает соорулять специальные ка-
меры биологической защиты . Эти камеры япля-птся чрезвычайно до-
рогими, их соору :ение требует больших капитальных затрат. Кроме
того рягиационное оборудование весьма сдо но и дорогостояще. На-
пример, линейные ускорители весят от нескольких сот кг о несколь-
ких тонн. Они содержат сложное СВЧ-оборудогмше, электротехничес-
кое оборудование, системы управления и механизации. Работать с
такими системами контроля могут только специалисты с шсокой кгя-
ли икацией. Следует отметить, что радиационный контроль является
самым дорогим методом контрсд;, з производительность контроля на-
копится на снмоу низко* уровне.

Няо^о- ч* ост:- проведения р.здиацлоннох‘0 контроля е специальных
к» л*»г*х эятрудняет п[ » энг’*: эгс пр1 проведении контроля е не-
хояых условиях и для контроля изд ел к? процессе эксплуатации.

Кроме того, радиографически* длгтрол... дает ин ормацию о раз-
мене ге ектя в проекции егс из пленку, расподоменнуа параллельно
поверхности объекта. Как пр.тито, наиболее опасные дефекты ориен-
е
тировяния прлендикулярно поверхности. В этом плане радиационные
метопы так е не обеспечи.я * получение информации, которую моно
использовать для оценки прочности объекта.

Существенным недостатком радиационного контроля является слож-
ность обнаружения трещин ориентире всккьх по. некоторым углом
( ~ З+Еб) к направлению просве* иг-зниз.

Недостятоино высокими являются достоверность и чувствитель-
ность методов НК, используемых для ныяьленип поверхностных де би-
тов - магнитолорошкового и капиллярного На. достоверность гтих ме-
тодов большое нлияние оказывает технология контроля ; особенности
конструкции, качество поверхности, тщательность подготовкид под
контроль, условия его проведения.

Самы/ большим недостатком этих методов, так о как и радиа-
ционных методов является невозмс;гность определения размера да ек-
тя ; направлении толщины. Они дают показами» только т проекции ня
поверхность объекта. Кроме того, показание размера дефекта ня
поверхности обгектя отличается от рояльного размера, гриче ’ это
различие явл ется случайной величиной зависящей от многих акто-
ров. Более подробно особенности и огряничениг традиционных мето-
дов НК рассмотрены автором в [10]»

Основной вопрос, на который необходимо дать г настоящее вре-
мя ответ является следующий - могут ли применяемые б настоль ее вре-
мя метопы «©разрушающего контроля обеспечить безопасную эксплуа-
тацию ответственного оборудования. Однозначного ответе ! нестоя-
щее время нет. «то связано с объективными обстоятельствами. При-
меняемые в настоящее время методы неразрушаюьего контроля не мо-
гут дать прямого показания- какой дефект опасен, а какой - нет?
Какие дефекты будут определенно развиваться, а к^кие де.екты
развиваться не будут.

Существующие методы могут дать только косвенную ин срмяцмю
по этим вопросам. Эта ин ормация включает в себе ва ные елемен-
ь- - имеются ли дефекты в конструкции и в ряде случая дать оценку
их величины. Несмотря на существенные ограничения НК играет зн -
читальную роль в современной технике.

Следующий вопрос - достаточен ли объем информации который
дает НК в настоящее время пл я обеспечена уверенности в том, что
размеры дефектов не достигли критического значения? Достаточна
ли чувствительность применяемых методов НК с точки зрения обна-
ружения дефектов критических размеров?

Дс ектом критического размера, принято*, например, в Коде
АСМЕ (СЕ^) считается трещина идущая от поверхности ня глубину
до 2? 6' от толщины стенки и длинег рягной I,Г толщины стенки ЗЬЗ I
Если взять десятикратный запас, тогда устаневленный Кодом
размер допустимого дефекта становится: по глубине - ?,ЬГ от тол-
щины стенкиипо длине 15е от толгдины стенки объекта. Для 200 мм
л'
толщины площадь такого деекта составляет 7. мм*. Если дефект
имеет большие размеры, то он считается недопустимы и требует
ремонта или замены оборудования.

с нако, если все это пыполнить технически тру но или «оно-
ммчески нецелесообразно, то необходимо установить срок в течении
которого оборудование мо ет работать с Таким дефектом. 2тот срок
устанавлигается на основании прочностных расчетов с учетом гозмож-
но скорости подрастания трещины. По окончании установленного сро-
ка необходим повторный контроль с оценкой величины подрастания
дефекта и установление нового срока работы оборудования или не-
обхо имлсти его замены.

1акой подход к оценке дефекта осуществляется в процессе
эксплуатации от в степ енных и дорогостоящих объекте: типа обору о-
ъяния атомшх электростанций. Ь этом случае для обнаружения де^ек-
тог с размерами близкими к критическим существующие чувствитель-
ности методов НК вполне достаточны и не требуется их дальнеоего

увеличения (чего нельзя сказать о 2остоеарности), Однако подходы

к оценке допустимости дефектов в процессе изготовления оборудова-

ни, принципиально отличаются. сто связано с тем, что в большинстве

случаев в про ессе производства имеется технические воэмо гости

для устранения дефектов.

Нормы опустимых г.е;ектов зависят от конструкции, материала

изделия, уело мй в которых объект будет кспл атировптнея. Ввиду
большого разнообразия применяемых конструкций и услоти эксплуа-
тации этих норы тесьма много. Ирмтедем о ну лихь область в каче-

стве примера.

При изготовлении, монтаже и ремонте сварных соединений обо-
рудогания и трубопроводов перюго и второго контура .. методы.

об е*> контроля и норм о 1устю..ых де ектов устянаглига тся в 9
Согласно это.1у документу в оборудовании АЭС на допускаются плос-
костные де.екты (трещины, непровары, надрыш и др.) любых разме-
ров. Следо ательно, относительно плоскостных и линейных дефектов
средства НК работает на пределе чуьтсвитальности, а размер пре-
дельно допустимого де-екта актически определяется чувствитель-
ность применяемых методов и приборов. Поэтому при повыпении чув-
ствительности методов и приборов НК увеличивается число обнаручи
ваемых да,ектов в том числе и плоскостных. Сто приводит к значи-
тельному увеличению объема ремонтных работ.

При обнару ении объемных дефектов нор^ы допустимых де-
,ектов установлены ня уровнях не намного превышающих чувстцитель
ности приборов НК. Так, например, при рчдиогр* ическом контроле
сварных швов толщине от I 0 до 400 мм и более максимально допус
тимый лине нк размер одного де ектя в гиде поры или включения
не дол ен превы^ять Ъ мм. это эквивалентно чувствительности рав-
ной единицам процента от толщины контролируемого га и близко

к пределу чувствительности применяв ого радиогря,ического метода
Наимеи.шая фиксируемая эквивалентная цлодадь одиночного де-

фекта при ультразвуке!ом контроле для т

и 120+200 мм состав-

ляет II мм (диаметр эквивалентного отверстия с плоским дном

равен 3,7 мм). Недопустимым де-актом для тех че толщин считается
дефект с эквивалентно г площадью 16 ммА'ь(диаметр отверстия 4,5 мм
.апас чувствительности не превышает 6+10 дБ.

Из сопоставления норм дефектов, принятых во время изготовле
нгл и эксплуатации оборудования АЭС видно, что нормы в процессе

изготовления в несколько раз честно норм в процессе эксплуатации
Ото объясняется следующими принципиальными моментами.

Нормы на размер декокта р процессе эксплуатации определяют-
ся критическим размером де» окта и коз.» ици^нтом запася при цикли
ческкх нягрукопиях равным 10. Коэ^здиеит запаса отражает неопре-
деленность наши скорости роста усталостной треь.икм ; рабочих
условиях.

3стана вливать в процессе эксплуатации более ’есткие но
нецелесообразно, поскольку ремонтные работы весьма I ороги и тру-
доемки. Кроме того условия выполнения ремонтных работ в процессе
эксплуатации зачастую не обеспечивают высокого качества свяр мд
швов.

Е процессе производства условие для удаления де,екто- несрав-
ненно лучше. Поэтому естественно желание полностью исключить на-
личие дефектов в изделиях. Этим объясняется, как увеличение на-
значенной чувствительности контроля вплоть до чувстгительносте
остигнутых методами и приборами к настоящему времени, так и про-
гед ение неразрушающего контроля после каждой технологической опе-
рации.

Применяемые методы НК не позволяют определить истинные раз-
меры дефекта. дБ нормативно-технической документации /ИТД/ по
ультразвуковому контролю, как уже отмечалось, это допущение запи-
сано непосредственно.

Неотло ными задачами в неразрушаюцем контроле является в
настоящее гремя создание тако? НТД, в которой указывались бы ис-
тинные размеры дефектов, показатели достоверности определения
истинных размеров и показатели вероятности пропуска да ет (нэо-
браковки), либо ло ной индикации де екта (перебраногкм).

Для получения истинных размеров дефектов необходимо построе-
ние калибровочных кривых, чего до самого последнего рремени не
было. При построении кялибро!очных характеристик в идеальном слу-
чае имеем связь истинного размера дефекта - с размеряли, из-
меренными прибором с1п • * гиде прямолинейной загксимостм. На
практике динамический диапазон измерительного прибор-* и мето; ики
измерения ограничен, что приводит к отклонение от прямолинейно?
зависимости. Происходит "насыщение", т.е. при значительном измене-
нии истинного размера дефекта показания прибора меняется незна-
чительно.

Пример построения калибровочной характеристики при ультра-
звуковом контроле сварных соединений роторов пяротед турбин при-
веден на рис! взятом из [^8] . И. рисунка хорошо видно, что в
диапазоне размеров допустимых де;ектов(цо 4 мм) там, гпе необхо-
димо знание размеров с шеокой точностью, разброс показаний весь
ма гелик. .ри размерах превышающих опустимнй разброс показаний
уменьшается, но уменьшается и чувствительность (в данном случае
наклон зависимости становится пологим). Данный пример, показы-
вает, во-первых, трудность получение достоверной ин ормации при
контроле многих видов объектов, во-вторых необходимость р^ряботек
методик контроля и калибровочных зазмсимосте для каждого типа
де,ектя и возмо ного их расположения.

Т.о,, появляется новая для дефектоскопии задяча - соз жие
таких методик и приборов контроля, которые давали бы ин ормацию
об истинных размерах де.ектов. Это отражает переход от дефекто-
скопии к де ктометрии [ц] .

Другое гарное изменение в НТД должно коснуться вопроса досто-
верности метода контроля, которую можно определить вероятностью
г мл юления дефекта (рис.2$) [12] . Необходимо уже сейчас ста-
вить за,ячу о введении рассмотренных параметров нерязрушякцего
контроля^ НТД [13] . Опре елейные возможности удовлетворения укя-
заннмх требований представляют развитие таких новых методов как
гологря ия, томогрч ия. I озмолность их широкого применения уве-
личивается в связи с развитием вычислительной техники, позволяющей
Рис.1. Зависимость амплитуды эхо-сигнала А от глубины
трещины (к ) для наклонного 30-градусного
преобразователя
производить обработку большого массива данных в реальном иясля-
бе ремени. Кроме того, современная ьычислительная техник» обес-
печивает управление процессом контроля.

Принципиальным ограничением традиционных методов Н » которое
не мо ет снять дя«е вычислительная техника любой мощности, шлет-
ся невозможность непосредственной оценки степени опасности де ек-
та.

Описанные методы нерззрушающего контроля, которые сироко
применяются, например, в энергетическом машиностроении гол_шны спо-
собствовать попылени> безопасности при эксплуатации отестстте -
ного оборудования. Однако прямых показаний безопасности ни один
из традиционных методов нерязрушащего контроля дать не моет.
Это определяется объективными обстоятельства/и, заключенными в
,.изических основах методов неразрудаодего контроля. Ни один из
методов не может дать прямое показание опасности де екта, не да-
ет ответа на вопрос - какие дефекты в процессе развития приведут
к отказу им разрушению объекта.

Существующие методы неразрушающего контроля могут хрть толь-
ко косвенную информацию о степени опасности обнарз енных де ектов
и с их помощью принципиально невозможно праЕильно?класси’гициро-
вать степень опасности дефекта. Тем не менее нерязрушающиг конт-
роль имеет большое значение в промышленности позволяет погасить
качество продукции, увеличить срок службы изделий.

Специалйты по расчетам прочности объектов совершенно опреде-
ленно отмечают недостаточности данных ля достоверной оценки проч-
ности. Расчетчики требуют от специалистов НИ “...такого набора
исходных данных, которые последние просто не в состоянии обеспе-
чить** .
Тем не менее, необходимость применения неразру аюи его конт-
роля должна учитываться ня всех стадиях создания оборудование,
начиная от технического задания и технических условий и кончал
эксплуатацией оборудования, качество изделия закладывается на
самых первых этапах его проектирования. Ставятся требования пе-
ред конструкторами о де ектоскопичности оборудования, технологи
и материаловеды долны использовать нерэзрушающий контроль при
выборе к исследовании материалов, при отработке технологических
процессе и непосредственно в процессе изготовления. Спе- паписты
НН дол нм обязательно консультировать конструкторов г порядке
экспертизы на де.:ектоскопичность изделия. В настоящее время не-
рязрушающий контроль превратился в один из основных технологичес-
ких процессов в производстве энергетического оборудования и 'стал
в один ряд с технологическими процессами сварки, ковки, механи-
ческой обработки и другими. Технология НК включает комплекс яе-
роприяти; и технических средств по проделению контрольных опера-
ций после выполнения ка-цой технологической операции, в резуль-
тате которой может появиться дефект.

До недавнего времени достаточно было обнаружить де ект и
определить его координаты. Сейчас этого уе недостаточно. Одна
из основных проблем в неразрушающем контроле - повышение точнос-
ти и достоверности определения параметров де+ектов.

Основными задачами методов нерязрушающего контроля являются
оценк< некоторых изических (акустических, магнитных и др.) ха-
рактеристик ..ртерьалор, е так се выявление несплоыностей и изме-
рение их параметров (дефектоскопия).

При использовании неразрутякрего контроля в про. ышленностм
в настоящее время требуется повышенна чувствительности и точное-
ти измерения параметров дегектов, увеличение количестве ин орма-
ции, извлекаемой в процессе контроля [^13 ] . Поен ение уровня
механических напрячени: в конструктивных элементах, связанное с
требованиями экономии материалов, ставят ноше задачи более вы-
сокого порядка при обеспечении нале ности работы оборудования, и,
слепорятельно, повышаются требогания к НК.

Точность опрзделения параметров де ектон и надежность полу-
чаемых результатов, удоглетс вене промышленность по недавнего
времени, дол -из быть существенно увеличена. Выявление наиболее
опасных де ектов - внутренних трещин с использованием радиогря ии
и ультразвуковой ле ектоскопии - встречает значительные труднос-
ти и в больше" степени зависит от размеров дефектов и их ориента-

ции.

Основным недостатком традиционных методов нерязрушеющего кон
троля, как ухе отмечалось, является их неспособность оценить сте-

пень опасности е ечта гля конструкции. Необхог имо знание не столь

ко параметров дефекта, сколько ели ние его ня конструкцию. , нтуи-

титные проставления зависимости степени опасности де ектя толь-

ко от его размеров оказываются несостоятельными,
основными поло'енияыи механики разрушения.

что . оказывается

Поэтом?,1 достоверность зногоступенчатог а енки наде жности

об ектя, в которой прочност его рясчитыя°тся с использованием

данных неразр?/Ш" его контрол ’, не^еликр. ито связано крк с не-
достаточной я1еквятностью прочностных моепелей, тяк и со значи-
т-льныни погрешност ди измерения размере1 несплО|&носте традицион-
ен методами нерязрушяюи'его контроля. Для обеспечения безопасной
эксплуатации объектов вынух-ено базируются ня консервативном под-
ходе, что приводит к чрезмерным запасам прочности. Несмотря на
это, имеет место отказы, которые в ряде случаев носят кятястро я-
ческиг характер [ЭЬЗ ] .

Одним из наиболее реальных путеГ решения «отмеченных гыше
проблем является использование ношх методов нерязруш»1 цего конт-
роля, в частности, метода акустической эмиссии (КЗ). -етод АЗ
основан на регистрации упругих колебаний, возникающих в процессе
роста трещин. Природа явления АЭ позволяет обнаружить де ект,
оценить степень опасности, определить скорость его роста и преду-
гадать прибли яикееся разрушение.

.етод акустической эмиссии, включающий совокупность опера-
ций неразруиячщего контроля, интегрированных с представлениями
механики разрушения, обеспечитдет получение принципиально ноеог
информации о состоянии контролируемого объекта.

Например, при ультразвуковом контроле де ектность об- ектя
оценивается по так называемой эквивалентной площади неизвестного
отря отеля. При этом существует бользая вероятность напрасного
забракования изделия и еще большая вероятность пропуска наиболее
опасного дефект - трещины [7, 8, 352 ] .1 методе акустической а
эмиссии оценка де ектности объект^ произво хится по степени реаль-
но/ опасности дефекта. Источники акустической эмиссии как это
5дет показано ни е класси ипируются нами ня четыре типа ; пассив-
ные, активные, критически активные и катастро ически активные,
причем последний класс соответствует ускорению развивающейся тре-
щины. При дости ении источником якустическо" эмиссии показаний
четвертого класса требуется немедленная остановка нагружения ля
редотгращения катастрофического разрушения,
етод акустической эмиссии обладает весьма высоким потенция-
ио . ^дня>ц реализация этого потенциала ютречпет рят трудностей.
Среди них тпкие трудности, как недостаточная проработанность фи-
зических основ метода, не.г ост*?очное знание процессов разрушения,
особенно в чести предсказания сроков дизни объекта (или рязрушяо-
щей нагрузки),» так е связи параметров АЭ с параметр».«и процесса
разрушения. Б ряде случаев трудности го внедрении мето га АС- свя-
заны со слишком большим об емом использования других методов не-
разрушающего контроля, что характерно для производств, гыпускя-
ющих отЕотст-енное оборудование. Ото в большой мере тормозит раз-
Еитие всех элементов мето а АЭ. Кроме того, ощущается нохеяткз
аппаратуры, квалифицированного персонала, соответствующей норма-
тивно-технической документации.

етод акустической эмиссии не мо ет полностью заменить тра-
диционные мето ы неразрушающего контроля, однако, его применение
значительно расширяет потенциалы неразрушающего контроля вообще,
повышает уровень безопасной эксплуатации ответственных объектов.

I настоящем разделе были показаны принципиальные ограниче-
ния традиционных методов НК в тех случаях, когда ставятся за-
дачи оценки прочности объектов, содер ящих де акты. Целью настоя-
щего рассмотрения не было елание опорочить тря иционные методы

• Задача состояла в выявлении причин. , которые не позволяют су-
щестгенно повысить надежность работающего оборудования исполь-
зованием традиционных методов НК.

Краткое перечисление достоинст метода К, которое г даль-
нейшем будет значительно расширено и обосновано, позволило тем
не менее, исходя из ядриориых сообра ений, начать широкие иссле-
дования всех аспектов .изического явления АЭ и его использования
Для контроля об екто • Краткий обзор этих исследований, касающих-
ся непосредственно тематики нашей работы, изло ен г следующе».
1.2.Обзор состояния акустико-эмиссионных методе;
исследования металлов и контроля объектов

рятки' анализ традиционных методов НК, проведенный в пре-
дыдущем разделе показал, что в настоящее тремя появилась потреб-
ность в разработке и широком применении АЭ метода диагностики и
контроля ответственного оборудования. Однако от пояглени; гипоте-
зы о больших потенциальных возмо ностях использованя явления АЭ
для контроля промышленных об ,екто° до применения его ня практике
существовала дистанция большого размера. Первые шаги по разработ-
ке необходимой аппаратуры, проделанные в середине и конце 60-х
годое [301] определялись в большей степени коммерческими мотива-
циями первопроходцев. Но, отдавая дол :ное, необходимо отметить
большое значение этих уси для ускорения развития метода АЭ,
как промышленного мото;? контроля, .'ервонячяльные исследования
области АЗ до начала 60-х годов носили случайный характер, предо-
пределенный отсутствием каких-либо идей практического использова-
ния явления АЭ. К таким исследованиям мохно отнести работы на ол-
ненные .Форстером и Э.Ыейлом (1936г), У. эзоно с сотрудник- ш
(1943г), Д..,иллардом (19о0г), Д.Кайзером (1950г) и рядом других
исследователей, .поминание об этих работах модно найти в обзоре,
приведенном в [301] . Золее практическую направленность, связян-
попы

ную с ^—^ткями контролировать процессы подготовки горного удара,
носили работы .С.Анци еровя, начатые в 1945- < гг.

Рассмотрим несколько подробнее результаты работ проведенных
исследователя и как о начала работ а!торя в облясти АЭ, так и
выполнявшихся параллельно (го времени) с работа и автора. По-
скольку практически новомодно привести обзор выполненных работ,
охватывающих всю проблематику метода АО, здесь мы вынудены оста-
новиться только ня тех работах, которые имеют принципиальное зна-
чение /дя развития метода АЭ как метода контроля объектов. При
излоении результатов будем придер икаться последователностм
заданной схемой приведенном в следующем разделе.

Ба нейшег проблемой г области ЛЭ является проблема источника.
Моделей ЛЭ* основанных на моделях гизики де ормации и разрушения
имеется крайне ограниченное количество. Речь идет о моделях, ко-
торые могут быть использованы в практике НК. Сеногной подход в
отой области связан с использованием существующих моделе” де. ор-
мации и разрушение с введением в них рассмотрения вопросов излуче-
ния упругих колебания.

Модели источников АЭ в динамике дислокационных процессов изу-
чались в Харьковской школе *изики твердого тела ( УГГ), ^бзор
этих работ дан е [I ] . исте .атические исследования упругого по-
ля дислокациг и изучение дислокаций проводились А. .Косевиче ,
Б.Д.Няцисом , К.А.Чишко, В.С.Бойко, Р.И.Гардером, В.^.Кивинжом,
Л.т.Кривенко, 3.И.Бибик, А.Л.Андроновым, О.В.Гусевым и др. Этими
исследователями установлены теоретически и экспериментально па-
раметры излучения возникающих, движущихся и опишишруюц/их
дислокаций, как одиночных, так и их коллективных обра овиниг.
полученные ими результаты используются в ЛТ для исследогпни •
иьамических процессов перестройки структуры. Для использогяни!
этих результатег в практике АЭ контроля необходимо построение мо-
дели ,ормироьпния, излучения результате процессов пл^стическо
де ормации и роста трещин для реальных металлов, конструкций г
реальных условиях нагружения.

За руба ом ДЭ дислокационных источников исследорячи Р.Седж-
вик, Д.Дгеймс и С.Карпентер, II.Гиллис, '.Тетелман, Р.лишер и
Д^.Ляллиидругие [ЗОР, З’.О, 342].

Г э 4
/сиользоеание результатов этих работ ля расчета изучения
трв иной или локальным источником пластической деформации требует
построения дополнительных моделей, что потребует дополнияельнмх
исследований.

Анализ излучения локальными обла^ями материала при образова-
нии разрывов в твердом теле в большей степени подходят для моде-
лирования источников АЭ. В этом плене больше! объем исследоьани
был проведен в области сейсмоакустики. Одной из первых моделей
источника излучения была модель Шарпа, в которой рассматривалась
«сферическая полость в твердом теле, на поверхность которой изнут-
ри воздействует давление с временной зависимостью в виде физики
Хэьис। ида [16] ,

модель Гирла [ 33$] с успехом использовалась в работах по
АЭ [17, I ] . Несмотря ня различие физики процессов для данной
модели и для реальных нроцессоь появления и развития разрывов
-одель оказалась весьма полезно) . Ео-первых, она дает представле-
ние о размере излучателя, во-вторых позволяет проводить анализ
распространения сигнала по АЭ-каналу. Например, в [18] наглядно
показано " фильтрующее** действие безграничной среды. Так вблизи
источника имеем большую постоянную составляющую уменьшающуюся
при удалении от источника. Ранее интуитивное представление этого
[Гз 3 позволило сформулировать нредло ение о большей чувствитель-
ности к сигналам АЭ ня низких частотах. Однако для боль .их рас-
стояний в соответствии с принципом Сен-Веноне [20,21] имеем быст-
рое уменьшение постоянно, сос составляющей при удаление от источ-
ника, что снижает ценность рекомендации .

кзльыое количество рпбот было посвящено созданию моделе
элементарных акустических источников возмещения в тгердо. теле.
Б основном эти работы проводились специалистами по ссЯсмо-
акустике. Из-за большого количестЕа работ нет возможности гее
их перечислить,ихнэ наиболее полное описание результатов дг*ю в
энциклопедических трудах [^22,2^. Результаты се^смоякустических
исследовани были использованы в ’Э Г.А.Буленковым, Бадли, Скрлби
и некоторыми другими [24, 303,302.,3ч7]. В йтих работах источник
АО мо?елироьался элементарными акустическими источниками типа
о, ин очно и силы, пары сил, центр* расширения и их есзеозмо ньии
сочетаньями.

2ыло доказано, что дя того, чтобы описать пространственны?
характеристики источника необходимо провести столько незагисимых
измерение, сколько имеется независимых составляющих онисывя; их
данный источник. Т.е. ь скалярном случае необходимо одно измере-
ние (амплитуды, мощности), ;.л • векторного иредстятленин кеоб-
хо ;имо у с три измерения и т.д.

Ео всех этих работах временные характеристики работы ис-
точника либо вообще не рассматривались, и тогда в качество пунк-
ции источника и -пользовалась функция Хэ!исяйда [17, 18,22,
23, Б(&, Зх#, ЗГЭ] , либо угкция источника задавалась весьма
произвольно [2 , 23, ЗСУ, 30$, 314] . Ря ункциГ источника, ис-
пользованных в АЭ-исслцдовянаях, приведен не рисЛ? . Еременная
зависимость ,ункции источника описывает вя несшие его характе-
ристики, такие, например, как его размер, конфигурш ю и т.д.

с [32&] приведена общая модель импульса АБ, в которой счита-
ется, что смещение при развитии дефекта начале происходит ус-
коренно, зятем равномерно и, наконец, замедленно. Практически
ункции источника здесь определена г I и ;е линейно возраст пк-щего
смещения, дл{ когорт орла имнулэса АЭ в ;яльнеГ зоно является
яктически прямоугольной, .одель сугубо качественная, аналогично
19] .
Рис. 3. Функции источников акустической эмиссии.
Рис. Ч. Функции источников акустической эмиссии. [3213.
Определенные успехи в исслеловянии ор?/и импульсе АЗ были
яктичвски достигнуты в экспериментальных работах [_ЭЭ, 303, ЗОй,
3103 • На Рис* 2.19 приведены некоторые записи единичных импуль-
сов АЗ. 1 качестве преобразователей АЭ использовались конденсатор-
ный преобразователь []ЗСЯ, 3<$] и лазерный интерферометр [ЗС^ .
Как видно из рис.Г.19 ормы единичных импульсов АЗ отличаются
большим разнообразием, однако имеется несколько характерных по-
вторяющихся элементов.

общими чертями являются: то, что сигналы АЭ являются преиму-
щественно ридеоимпульсными, как было впервые отмечено р [ 19] .
Они имеют характерные участия подъема и спада. Причем подъем
импульса (передний ^ронт) как правило слабо искяхен, в отличие от
спад импульса, имеющего весьма заметные осциляции. У некоторых
импульсов спад отсутствует в пределах времени наблюдения.

Следует отметить, что в этих работах не было попыток объяс-
нить характерные особенности ормы импульсов. Только в [зоз] по-
пытка объяснить осцилляции ня спаде импульса многократными стро-
ениями в образце привела к тому, что оцениваемая скорость звука
оказалась больше скорости продольной волны в материале образца,
что и абсурдно. Таким образом, отсутствие модели ормировяния
единичного импульса АЭ не позволяет связать его паря етры с па-
раметрами динамических процессор в твердом теле.

Исследование параметров излучения сейсмическим источником
с использованием метода функции Грина и соответствующим кинемати-
ческии заданием граничных и начальных условий вызвало определен-
ные критические замечания [эб} , связанные с некоторой произволь-
ностью в задании сиачк > смещения на поверхности разрыва.
В отличив от кинематического подхода, ин^/ическял задача
предполагает нахождение закона смещение поверхности разрыва,
частности берегоЕ трещины, путем строгого решения за/ячи зехякию
твердого тела. Для этого необходимо решить последовательно р;
задач, начиняя с задачи распределения няпря-ениГ и де^ормясиг в
сплошной среде, затем задачу возникновения и распространени
разрыва и, наконец, задачу излучения упругих волн. В значитель-
но'; степени это сделано в работах советских исследо^ятелем Кост-
рова □ В., ^.И.Слепяна, Г.П.Черепанова/этакие Ряйся и др. [ -2 ,
31, 109].

Полученные решения в большинстве случаев трудны в использо -
нии тдя оценки параметров акустико-эмиссионного сигнала. В част-
ности, для оценки размеров скачков трещины необходимо несколько
искусственно устаивали:ять условия тормо ения и остановки трещи-
ны, что снижает универсальность полученных результатов. Тем не
менее они позволяют выявить некоторые основополагающие для механи-
ки разрушения зависимости такие как скорость развити трещины,
действующие напряжения и смешения точек среды для равномерно и
нерагвомерно развивающихся разрывов. В области ЛЭ модели механик,
разрушения и картина динамических процессе сопрововдргщих распро-
странение трещин развивались в работах [20, 30].

Суммируя ту часть результатов Б.В.Кострова, которая дает оз-
мо ность предста!ить смещение точек среды г результате развития
трещин, мо но выписать:

(1.1)
где а. - расстояние до точки наблюдения, - те//зет

напряжений, который определяется гиря ением:

4е?-

Скорость те перемещения края трегины получается

из уравне-

(1.3)

ния ;

1 -ТТ/С-с

где

Зя аваясь р^Л) и (Г лотно получить

как траекторию дви ения рента трещины, так и параметры иэлуче-

ния упругих колебаний трещиной. Это решение было получено для
антиплоских услоги'.Б.В.Костровым получено решение также и для
плоского случая, представляющего собой более сложную задач!, ко-
торую в большинстве случаев преодолевают численным решением. Ав-
тор [26 ] отмечает, что "к сожалению, гряд ли мо но о-.идять сколь
ко-нибудь серьезного продвижения вперед ня пути построения ана-
литических решений подобных задач". И высказывается мнение о
целесообразности численного решения задач динамики трещины и

соответственно, излучение упругих колебаний.

Из рлбот по численному решению № задачи излучения упругих
волн наибольшее применение нашли работы Л. . .я слова [17,32^, ко-
торый, несмотря ня то,что решал кинематическую задачу в упрощен-
ном виде, получил данные позволяющие грубо оценить размер скачка
трещины. Е честности, отмечается, что нули спектре колебяниг,
вызванных мгновенным разрывом сплошности соответствуют частотам

г К се

З'-'-уё- (1.4)

откуда получена оценка длины трещины
;е--сет (1.5)

где, С<2 " скорость продольной голны, Т - длительность скячкя
трещины, оцениваемая по времени подъема сигнала. Следует отме-
тить, что форма рясчитанного сигнала в данной модели близка юр-
ме сигнала в модели сферической полости, хотя физика формировяниг
сигнала принципиально отличается.

Расчетные модели ^30,32] , как и все численные модели икест
недостаток связанный с ограниченностью ч-озмогяности обобщения
результатов и получение необходимых выводов. Сложность проведения
расчетов в данных моделях метает их нен .гибкому использованию.

Значительно более простыми явились модели формирования сиг-
налов АЗ, основанные на использовании функции Гриня и задании не-
которых закономерностей ормировании функции источника ^22, ЗП_7
Данные модели, несмотря ня свою относительную простоту, отрч-лют
все принципиально существенные стороны процесса формирования си-
стемоякустического сигналя и сигнала АЭ. По-скольку модель нормиро-
вания единичного импульса АЭ предло ценная в [ззЗ , близка энно-
му подходу, хотя автор пришел к ней независимо и с другого направ-
ления, эти модели будут подробнее рассмотрены ни<е.

Модель интегрирующая формирование Функции источника и функ-
ции Гриня 4?кмж естестве/;нь образом сочетается с

рассмотрением влияния канала распространения н*» параметры сигнала.
Вопрос анализа АЭ канала представляется самостоятельным вопросом,
в настоящее время он разрабатывается в работах Пло[3а , 309, 311,
316, 322^ •
Б частности получены или расчитаны ункции Грина (по мере
нарастания слокности) для пространства, полупространств, слоя.
Некоторые из них приведены на рис.5. К со алению, получение ана-
литического выражения функции Грина представляется весьма трудно
задачей, нарастаиие сложности которой по мере усложнения канала
позволила получить ее только для случая эпицентрального поло ения
приемника на поверхности объекта. При смещении приемника по по-
верхности полупространства (а тем более в случае слоя) аналити-
ческого выражения функции Грина получить не удалось и вряд ли
это возможно. Остается возможность численных расчетов или
эксперимента. Однако и в том и в другом случае общие выводы по-
лучить затруднительно и нужен конкретный анализ каждого канала.

Данный подход вынужденно был использован нами при анализе
прохождения АЭ импульса через пьезопреобразователь. Оказалось,
что, несмотря на обширную литературу посвященную анализу работы
пьезопреобразователей при использовании разных подходов [34-3?]
прохождение сигналов через пьезопреобразователь, обладающий
сложной АЧХ и у?ЧХ, не исследовалась.

Разработка и исследование электронной аппаратуры АЭ являет-
ся самостоятельной научной и технической проблемой и в настоящей
работе она занимала меньше места, чем исследование и разработка
методик. Аппаратурным вопросом посвященво значительное количест-
о работ ^10, 17, 38-43] . В порядке обзора состояние но ено толь-
ко отметить следующие моменты.

До появления специализированной аппаратуры АЭ исследо[ания
моедо было проводить (и они про одились) с использование: набора
стандартных приборов. Специализированные приборы, появившиеся
в середине 60-х, начале 70-х го до? позволили уменьшить об ем аппа-
ратных средств в 5-10 раз. Все эти годы шло усо,ершенствогяние
Рис.5. функция Грина для полупространства и слоя (ряд частных случаев). Гз<€3.

0.02
Рис.5.1.Функции Грина для полупространства и слоя (ряд частных случаев).

СО
аппаратуры без принципиальных продвижений, которые было нв?озмох-
но реализовать ввиду отсутствия моделей сигналов АЭ и моделей
каналов.

Совершенствование аппаратуры шло по пути использования но-
ва технических средств, в частности по пути все более широкого
использования вычислительной техники. В начале она использовалась
преимущественно для расчета координат источников ЛЭ. В дальнейшем
уи.ровая и вычислительная техника стала использоваться для де-
ления параметров сигнала, обработки и регистрации результатов.

Определяющим параметром уровня развития аппаратных сре :ств
является чувствительность, определяемая отношение сигнал/шум.
В случае, если работа произвогится при отношении сигнал/шум зна-

чительно превышающих единицу, тогда можно полагать, что развитие

аппаратных средств идет по пути непринципиальных, хотя, мовет
быть, полезных и весьма объемных по затратам, усовершенствований.
В случае, когда возникает необходимость работы при отношениях
сигнлл/шум сравнимых или меньших единицы, возникают проблемы,
носящие принципиальную трудность. Для их прецололения необходимо

пользоваться аппарате.? статистической радиотехники, теории ин^орма

пии. Ередмето44 исследования дол ны стать модели сигнала, шума,
канала.

Специфической проблеме; АЭ метода, как метода НК, является
определение координат источников АЭ [7,39, 44,45] . лгоритмы
определения координат достаточно просты, однако для каждого обьек-
тя необходимо проводить теоретические и, главным образом, экспе-

риментальные исследования позволившие детализировать некоторые

параметры,

в частности, расстояние между преобразователями, а так-

е влияние ня точность определения координат АЭ канала и условий

иумов и помех.
Следует констатировать, что, несмотря ня ность игуме-
ния как внешних помех (акустических, электромагнитных и вибра-
ционных), так и собственных теплогых шумов объекта контрол; и
аппаратуры, систематических исследований в это: нярпавлении
почти не пророчилось. Исключение составляет небольшой раздел
в книге [^33] , посвященный анализу тепловых шумог- аппарат
я тяг*е изучение лумов энергетического оборудования [46,эЧо] .

Вопросу связи параметров АЭ сигнала с параметрами динами-
ческих процессов в твердом теле (пластической де ормяции, рос-
том трещин) посвящено достаточно много как теоретических, тяк^в
особенности,экспериментальных работ. Остановился только н« неко-
торых из них.

Акустическая,эмиссия при пластической деформации металле

По современным представлениям пластическая деформация ме-
таллов связана с массовым образованием и перемещением де. ектов
кристаллической решетки при ее нягрухении. Основную роль г про-
цессе пластической де.ормации играют дислокации. Возмо ны два
основных механизма пластической де ормяции - деформация сколь-
зни ем и двойникоганием. Как тот, так и другой механизмы связа-
ны с образованием и дтижением дислокаций, и, следовательно,
сопровождаются излучением упругих колебаний.

Исследование пластической де,ормяции металлов с использои-
нием АЭ проводилось многими учеными. Обобщенные сведения собря-
ны в работах [ю,17,'0,17,3 0,3'2,302,307] .

Иссле.оглния гладких образцов на рясст ение с применение
метода АЭ поз олило сязать АЭ с основными зяковоиерностяхи
пласти .еско де ормации -таллог. На Рис.» представлены за-
гисимости скорости счета АЭ К и напряжения С* от деформации
ля алюминиевого сплава 71)7. -Тб [ 339 ] . На том е рисунке
представлена (пунктирная кривая) загисимость плотности одри -
ных .ислоклций но Гилману. Уравнение Гилмана и.-еет -и

где Р - плотность подвижных дислокаций, Ро - число исхо.ных
подвижных дислокациг, коз ициент размножения, Ер -
пластическая деформация • где Н - коз ициент работы

упрочнения, (Г - среднеквадратичное значение сдвигового напря-
ения.

Практически полное совпадение ормы кривых активности М и
плотности подги-ных дислокаций авторы посчитали доказательство*.,
дислокационно природы АЭ при пластической де ормацик сколь е-
нием.

Кривые зависимостей активности АЭ для глеи ких образцов
различных материалов имеют большое разнообразие 07} . Однако
можно выделить некоторые закономерные связи АЗ с процессом
деформирования.

Ня рнс.7 приведены характерные зависимости элективного
значения АЭ для металлов имеющих различные типы кривых де ор, иро-
тания [ззе]

Первый гид (а) характерен для углеродистой стали, ар/м^о-
слеза и представляет собой непрерывную АЭ с максимумом в районе
зуба текучести и площадки текучести. Ьтррой ви <0 кроме
непрерывной АЭ содер ит импульсы боль о амплитуды, связанные с
разрушением цементите.ых пластинок I перлите в углеродистых
сталих.

Второ; тип кри < их характерен ля металлов с П<а решеткой
Си. • латунь), углеродистых сталей при погашенной тем-
пературе (Т> 0°С). Импульсные сигналы встреча, иеся в за иси
Рис.6. Зависимость активности АЭ и механичес-
кого напряжения от деформации при испы-
тании образца из алюминиевого сплава
7075-Т6 Езчо.ЗОД.

Рис.7. Характерные зависимости эффективного значения
АЭ при растяжении гладких образцов из различ-
ных металлов, а-углеродистая сталь, б-алюми-
ний, медь, в-алюминиевые сплавы, г-титан, д-
отожженные стали В71
*9 характерны для металлов, ри. ,7п. и связагш с двойникованием.

Для латуни, алюминиевых сплавов тип* и

сплавов на основе никеля характерны ф« кривые представленные ня
рис. 7,г. На пределе текучести наблюдается максимум ЛЭ, далее
образование и распространение де ормационных полос (» ект Порте-
вена-леаятелье) сопровгокдается выбросами АЭ.

Упрочняющиеся при старении алюминиевые сплавы состава

□ (2024) и 2п С^(7075), С(С 5; имеют

пик АЗ на пределе текучести. Талая е кривая АЭ, но с наличием
второго пика характерна для Тс и \/Ч • Второй пик

объясняется дъойникошнием (рис.7.,г).

Для ото енных сталей с мелким зерном, металлов холодной
прокатки, аустенитных сталей, при использовании аппаратуры с
низкоГ чувствительностью, \ не наблюдается вплоть до рязругени;
образца, к/го связяно с малым путем сколь ения ислокаций в зернах.

Зависимости скорости счета и активности АЭ от де ормации таг е
весьма разнообразны, но их мо ено свести к трем типам [17^ . Пер-
вый тип кривой л' характерен для металле- в которых протекает
де*юрмация скольжением и двойникованием. Второй тип встречается
в мелкозернистых материалах и аустенитных сталях. Третий тип ха-
рактерен для конструкционных сталей.

Тип кристаллической решетки металлов во многом определяет
и закономерности пластической де.ормации, которые, в свог очередь,
отражаются на пярпетрях процесса ЛЭ. Ня рис. приведены кри!ые
де.ормиро• ание гладких образце» , я так ’9 запись элективного зна-
чения и скорости счета ЛЭ для алюминия и кадмия - металлов имев-
ших решетки типа ГЦК и ГШ соот втст енно.

Для боль^инст'я металлов максимум скорости счета АЭ и э ек-
ти.ного значения совпадает с пределом текучести. Это посолило
Рис.8. Зависимость эффективного значения, активности АЭ
и механического напряжения при испытании гладких
образцов на растяжение из алюминия (а) и кадмия
(б) при скорости деформации 2в10“^с“^

Рис.9. Амплитудное распределение АЭ при пластической
деформации образца из конструкционной стали ГззФ.
В.11.Ченцову [19] предложить измерять пресел текучести по показа-
ниям АЭ. Его исследования показали, что погрешность измерение
пределе текучести по максимуму скорости сч< те V состявл^т Д);
для материалов имеющих явно вира енную площадку текучести и
±2 4 для материалов без площадки текучести, лрибср, ислользо-
ванный в этих эксперим! гах позволял обняру ить возникновение
пластических деформаций (к стер негой образце) в объеме 0,2 см3
при размещении пьеэояреобразователя на расстоянии 3 м от источни-
ков сигнала.

Анализ закономерностей пластической деформации с использова-
нием Аз [49] выявил зависимость активности АЭ от степени де орма-
ции и скорости деформации

(1Л)

где Д4/е) - количество импульсов на единицу де ормации, -
скорость деформации.

Эксперименты подтвердили преимущественно линейную зависи-
мость активности АЭ от скорости деформации. Зависимость а. актив-
ного значения от величины деформации и скорости ее изменения пл»'
таких материале как медь, латунь, стали аппроксимируется [вЗО]
шракением

и= к» V <5 ГО ’ •

(т ГП
^е - <5 $ з - о,у

параметр Л/Г^? отра чет свойство материала излучать упру-
гие импульсы при единичной деформации и является, ио-существу
пар«метром материала. 1оллок предло ил [ЗЗй] его так е опреде-
лить как удельное излучение (УИ). Дл; стали Аг16 сорт 70 удель-
ное излучение (змиссигность) состарило по дайны:« Поллока б им-
пульсов ня мм3. Этот параметр зависит от температуры, при моторе/
происходит да, ормация, степени пластической де ормат ии и скорос-
ти нагружения. Однако, если проводятся испытания при использова-
нии единообразной методики, этот параметр позюляет проводит
сравнение материале!. Кроме того, испытания натурных объектов не-
обходимо начинать только после определения этого параметра.

Одним из га :ных параметров АЭ при пластической детормяции
является амплитудное распределение. Характерный гид амплитудного
распределения ^ля конструкционно^ стали АЫ6 сорт 70 приведен
ня рис.9 -[ЗЗО]. Для пластичных материалов большинство сигналов
имеет малую амплитуду и поэтому наклон кривой амплитудного
распределения весьма велик.

На рис.10 приведены значения средних статистических величин
элективного значения и , энергии акта \л) , а тяк'е наклона
амплитудного распределения АЭ при пластической де.ормяпии для ря-
да материалее [48] . Из рис, 10 ви 1но, что металлы с решетко'
ГЦК (□С,Си,л/», « латунь) при пластическом де ормировании

излучают много импульсов АЭ небольшой амплитудой и энергией.
АЭ такого типа регистрируются как непрерыгныГ процесс. Для них
характерна деформация скольжением. Металлы имеющие ОЦК решетку
(сЕе, V, То 1 Д4о) излучают сигналы АЭ несколько большей амплитудой
и энергией, я наклон амплитудного ряспределения-меньше’. Т,е.
доля сигналов с больше амплитудой возрастает. :еталлы с решеткой
П1У (2пДт,~П,СсО де ормируются двойникованием и, соответс^сн-
но, амплитуда и энергия АЭ значительно превосходит значение ля
других металлов.

Эксперименты показали, что параметры АЭ зягисит от размера
зерня. Зилл и .редерик предо или объяснение зярисимости числя
импульсов АЭотразмера зерня при пластической деформации образцег
и. - среднеквадратическое значение АЭ

/) - параметр наклона амплитудного распределения
V/ - энергия события АЭ

Рис.10. Параметры АЭ для
различных металлов. [4Й.
{^34С']> справедливое для размеров зерен до 2,0 мм. Дейстже двух
конкурирующих механизмов приводит к появлению тки мума в
зависимости числа импульсов АЭ от размера зерна. Для чистых
9У,9^> алюминиевых образцов максимум кривой расположен в ряРоне
ЗЬО-ИОО мхм при изменении размер* зерна в образцах в ияпазоне
10 мкм 4 1,6 мм.

Для ряда материалов было отмечено, что при снятии нагрузки
с образца возникала АС [340 ] , хотя количество зарегистрирован-
ных импульсов было во много раз меньше, чем при нягругении.
Ста АЭ возникала и при последующих приемах нагружения-разгрузки.
Соответственно, э ект Кайзера в полном об еме не выполнялся.
*редерик {340] высказал предположение, что АЭ при разгрузке
материала связана с э ектом Зауиингера, который заключается р
том, что сопротивление де ормации образца уменьшается в том слу-
чае, если он был предварительно нагружен в противоположном на-
правлении.

Все физические и механические свойства материала находят
отражение г параметрах АЭ. Общие келиче качественные оценки влия-
ния своГств материалов на АЭ до.э Данеган {340] с сотрудниками.
Так тип и состояние кристаллической решетки оказывает влияние на
АЭ. Ализатропные материалы дают большую амплитуду АЭ, чем больше
степень эпизатропии, тем больше амплитуда. Такие материалы как
олово, уран, бериллий при деформации излучают сигналы более вы-
сокой амплитуды, чем более изотропные материалы с решеткой ПМ.
На амплитуду сигналов АЭ влияют и упругие постоянные, как, Напри-
мер, ©то мо <ио гидет! из ыря ^ения (..7).

^в’ную роль играет история материала, виды обработки, которые
он претерпел, дитье и металл сварного шва, как пряжило, имеет
большое зерно, малую плотность дислокаций, что приюпит
к излучению импульсов ЛЭ большой амплитуды при нягру*ении мате-
риале.

^акторы влияющие няжплитуду «Э приге ены в таблице 1.1.
[340] .

Таблипя 1.1

Влияние свойств материала не амплитуду
сигналов АЭ

^акторы повышающие амплитуду,

Высокая прочность

Высокая скорость це[ормяиии

Анизотропия

Неоднородность

Увеличение толщины материала

Двойникование

Разрушение отрывом

Низкие температуры

Дефекты в материале

Мартенситные азогые пре-
вращения

Распространение трещины

Литая структура

Зольшое зерно

^акторы пони, ял щие ампл/
-----шаШ®

Низкая прочность

Низкая скорость де ормации
Изотропность
Однородносте

Уменьшение толщины
Скольжение

Разрушение сдвигом
Высокие температуры
Отсутствие дефектов
газовые превращения
ди;.узионного типа
Пластическая деформация
сколь гением

Кованная структура
«лое зерно
Акустическая эмиссия в телях с е актами. Гл- гняя характер-
ная особенность тел с дефектами заключена в том, что де,егты
концентрируют напряжения при нагружении теля. Поэтому иятеридл
г эоне концентраторов, на концах трещин в пергу» очередь прохо-
ит стадии пластической деформации, де.орианионного упрочнен*
и, наконец, разрушения, сопровождаемые излучением упругих волн.
Закономерности излучения несколько отличаются от закономерности
при пластической деформации, отмеченных выше.

Данеган с сотрудниками [340, 350] рыска 1ал предположение о
связи параметров АЭ с коз клиентов интенсивности иапрягений К.
Си зависит от геометрии объекта, размера, орыы и поло ения
трещины.

Связь коэр,иииента интенсивности напржений с количеством
импульсов АЭ при росте трещины основана на следующих предпосылках.
Увеличение нагрузки на объекте, содер :ящем трещину, увеличивает
действующее общее напряжение и, в особенности, локальное н°ггря-
ение на кончике трещины. Локальное напряжение 1 конце конце
достигает уровня предела текучести материалн. Впереди ронта тре-
щины образуется зона пластической деформации, изменение объема
которой определяется изменением коз ,ициента интенсивности на-
пряжений. Количество импульсов АЭ пропорционально количеству
элементраиых источников г пластически деформируемом объеме, ря: -
ер которого определяется коз» ициенто.' интенсивности напр. кениг.
риведенные соотношения позголили получить связь ме^ду коэффи-
циентом интенсивности напряжений К и количеством илпудьсо: \
при развитии трещины

(1.9)

где о и пъ - пар метры, загисящие от «ят^ияля, его состояния,
услогиг росте трещины. Для различных латериялог и услоги испы-
таний т I + 20.

Используя положение о пропорциональности количества импуль-
сов АЭ пластически де.ормируемому объему на кончике трс.ины и
модель Дагдайда оценки величины пластического объема, получено
дернение, связыгяющее число импульсов ЛЭ /К , с величиной
прило генного напряжена 6” в следующей форме [З1?3 .

«= Ве [Л - 1Й <•"»

гдо -постоянная, определяемая условиями испытаний, пар^-
метрами материал- и геометрии образца, 6 - половина длины
трещины, Сгп - прочность материала.

ьоллок [3<о} , сравнивая обе модели, показал, что как та,
так и другая <о. эль дает удовлетворительные результаты, достаточ-
но хорошо совпади щие с экспериментом. По-шдиьому обе модели
несмотря ня их разные .орчы записей параметров отракаот истинное
оависимост; существующие в природе. А сыра ение (1.9) и (1.10) яв
ляются аллроксимациеГ экспериментальных результатов

Зависимость (*.9) хорошо подтвердилась в экспериментах про-
веденных Х.Данеганоь с пластиками из алюминиевого оплата 7071-Тб,
преющими надрезы различной длины, результаты представлены на
рис. и рис. ^341] . Толщина пластин бмл^ 10 мм, ширина
57 мм.

При увеличении нагрузки АЭ начиняется раньше для пластины
с более глубоким надрезом, т.е., чем больше дефект, тем раньше
начиняется излучение упругих ^олн. Если пересчитать нагрузку
в параметр коз, ициентя интенсивности напряхепи , то крюке ня
рис. II актическ/. совпадут, что видно из рис. 12. Это доказы-
вает принципиальную связь количество и>-пульсоь АЭ с коэ клиентом
Рис.II. Зависимость числа импульсов АЭ от нагрузки для
пластин с надрезом разной длины [зуо,'5Ч21.

Рис.12. Зависимость числа импульсов АЭ от коэффициента
интенсивности напряжений для образцов, пред-
ставленных на рис.II
интенсивности напряений в соответствии с мир*'ениеи (1.0.

Накамурой ^3 ] показано, что при субкритическом росте
трещин в образцах стали дъчс изготовленных из покоюк и прокат»'
и проше,-:них различную термообработку, амплитуды сигнал©! рэс-
пре едены в илпязоне 60 дБ. Соответственно, их энергия отлича-
ется в 1(Л раз.

В той *е работе было установлено, что показатель степе! и
коэ ициента интенсивности напряений в уравнении янегана (19)
да.! испытанных авторами образце, летал г диапазоне 3+20. Нм>ние
значения показателя ссотгеТтвОЕяли образцом рязру явимся Р вяз-
ко верхние значение соответствовали хрупким рязру: яниям [267^
Vго объясняется тем, что поре ение (1.9) было получено только с
учэтоы < ьозникяюще?. в результате обр- 'О!зния пластически
де;'Ор..ироьчнноП зоны ня кончике трещины. Разрушение сопрово ;*г-
щееся де ормациеи двойникованием, я тдкчв значительными участка-
ми скачкообразного подрастания трещины даст показатели степени
в тралении значительно пресыщающие 4.

Развитие чрецставлеяиР о связи объемя пластически деормк-
руьцегося материала ня конгтсе трещин с активность» пр.. е-
дено в [50] , причем я торы не гыходят з* пределы Р. Кроме то-
го имеются еще сленущие доиущени - соизмеримость статического
к лимбического приря (е;!И пер«ыацений, обусловленных по рястя-
нном длины трещины, а так в - излучении не более о/ного импульса
в одном цикле.

Для устллос'-’ноР трещин и на основе поло ениг о поиълении
только при лродьи ении трецмны с т©влечением 1 пллстическу»' де-
орммци но'ых об смог, получено полезное «ря ение ля скорос-
ти счета-.
где Т> - константе модели.

Авторы, анализируя зависимость Л/~ И показывают, что
значение параметра П определяет степень опасности усталостной
трагика. Трещина не опасна при П % 0, т.н. , даже, если она ге-
лика, тогда скорость роста ее мала. В случае большой скорости
роста, но малости величины трещины есть возможность установить
момент, когда она стянопитсч оп»сной. Однако, кроме качествен-
ных рассутпений о возмо^'ности по Д' судить о степени опасности
трещины, нет конкретных количественных критериев. Кроме того, из
ванной модели выпал® АЭ возникающая в результата поярдстания

трещины.

В [51^ на б®зе использования представлений ЛМР пол чено

ряд соотношений, связывающих сумму импульсов Л/ и «ктивность

ЛЭ с параметрами трещины (при монотонном и циклическом нагруже-

нии)

/V-СК ('к'./б’т)4

(1.12)

& = (а ЧкГ/^^'/сН.

(1.13)

а.р)

где с - констант», - толщина образна, о/ - пункция,
определяется опытные путем, - константы материала,

- унчгерсяльняя ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННА'!.

Бри*еденные алое выражения получены при предположении,
выдвинутом Длнеганом о пропорциональности числа импульсоь АЭ
пластически деформирующемуся объему. Для циклического нягр, е-
нич число ммлульсоь про опционально приря цению этого объема
[ьо,ы].

А/ = (с.Ь. сЮ/с/п.) (1,15)

Для получения связи с параметрами рост*» трещины исполь-
зовали в [?. I] предположение/^,?^ 6- - интенсивность освобож-
дения энергии, тогда

где Р(е) - функция скорости рост. трещины. Сня близка к I пр>
малых скоростях, г’,Сг - констана. Приведенные мотели имеют то
е ограничение, что и модель Данеганч, т.к. они не учитывают
АС возникающую в результате скачкообразного подрастяни- трещины.

Характерной особенностью *Г при циклическом нагружении без-
дефектного объекта является быстрое уменьшение количества импуль-
сов АЭ и их амплитуд при повторных после первого нагружения.
Этот э/ект носит название эффект Кайзера по имени первого его
исследователя. Ь нястоящее гремя он ормулируется как явление
невоспроизводимости АЭ при повторном нагружении вплоть до
максимальной нагрузки предшествующего нагру ения [4].

ели при повторных нагружениях значения параметров АЭ уменьшают
даются в малой степени, ото говорит о быстром накоплении поэре -
дений и, соответственно, о быстро?’ усталостном разрушении объек-
та.

Обобщенное аппроксимирующее выражение для некоторого ДЭ-пара-
метра ч , отобря ающего развитие устялостноГ трещины получ' *о
в [ЬО^опд имеет вид:
где у,, уз - безразмерные коз ициенты, причем
УхИДпр-п.), ^пр-ив) - число циклов от начала наблюдение до
разрушения.

Выражение (1.17) описывает общую тенденцию изменения какого-
либо параметра ЛЭ, заключающуюся в увеличении значения этого па-
раметра по мерс приближения к окончательному разрушению экспери-
иен&льно эта общая тенденция подтвер- еиа в многочисленных экс-
периментальных работах (например, рис. .7 - .10 в [з 2]и др.).

Однако в теоретических моделях, отсутствует объяснение рядя
характерных особенностей изменения параметров АО, которые хорошо
видны ня экспериментальных зависимостях. В частности отсутствуют
не только алгоритмически , нодте и эгристическив модели, объяс-
няющие этяпность изменения параметров, оценки близости объекта
с усталостно^ трещине" к разрушени .

Несмотря ня наличие боль ого числа работ, в которых изло-
жены результаты использования при росте трещин при статическом,
циклическом натру ении[301, 317, 345, 340], вопросы класси ика-
ции источников лэ, а так а создания критериев оценки состояния
объекта разработаны недостаточно глубоко. Это сказывается и Н”
создании нормативно-техническо документации по применению ыето-
дя АЭ для контроля мя иностроительных объекте . До последнего
времени мо но указать только ня три документа, в которых содер ит
ся система класси 'икации источникег и критерием оценки состояния
объекта [12, 356, 355]. Указанные документы создавались параллель-
но и независимо. Поэтому приведенные там системы оценок, несмотря
на общие законе 1ерностм процессов разрушения, имеют значительные
отличия (рис.13).

В американском стандарте [ЗЬ5] источники АС класса изируют-
ся сугубо качественно ня три типа в соответствии с их активносты
и интенсивностью . Источник АЭ считается активным если его сум-
марный счет непрерывно увеличивается при увеличении нагрузки или
при ее постоянной величине.

Источи/к критически активен, если скорость (темп) изменения
указанных параметров непрерывно увеличивается (кривая С на
рис. 13г ). /сточник, параметры АЭ которого не изменяются счи-
тается неактивным (кривая А на рис. 13,г).

лтенсивность источника измеряется либо как средняя энергия

на событие, либо средни суммарный счет ня событие, либо средняя

амплитуда на событие. Источник интенсивен, если он активен и его
интенсивность превышает среднюю величину интенсивности активных
источников. Интенсивности мо-едо рясчитать для подрястяния нагруз-
ки или событий. Критически интенсивный источник тот, у которого
интенсивность непрерывно увеличивается при увеличении нагрузки
или от времени.

Следует отметить, что если имеется только один активны!
источник, мера интенсивности его неопределима и, поэтому исполь-
зование этого параметра невозможно. В таком случае необходимо
классифицировать источники сравнитая их с результатами предыдущих
ИС1.';ТЯНИП,

Источники АО по стандарту [35Ь] Ьбутцес^^^'® следующем
образо . Источник, клясси шируемый как критически активный,
критически интенсивный или тот и другой показывает, что целост-
ность конструкции под вопросом и, если это возможно, должен быть

оценен другим методом НК.
Рис. 13. Классификация источников АЭ. а,б,в - японский станн
дарт1з5бД , г - американский стандарт [3553.
;1нтенсивный источник указывает на возмо ность роста де ектя
и, если возможно, дол ен быть оценен другим методом К . Актившй
источник, но не интенсивный дол ен быть зарегистрирован для срав-
нения с источниками обнаруженными в течение последующих операций
контроля. ялоактивны? или малоинтенсигныП источник в дальнейшем
не оценивается.

Б японском стандарте [35б] система класси икации источников
АО и оценк- степени их опасности производится несколько ин»че.

Определяется ицдекс кои нитрации для определенного (к-го)
Асточникя

Ук/Г (б'к)2' (1.10)

где общее число отсчетов (точек) принядле-ащих К-му источ-
нику, - стандартное отклонение от средней координаты К-го
источника.

после того, как вы елен источник /’З определяется поведение
источника, осуществляется класси икэция его по типу. Для этого
оценивается накопленная энергия АЭ источника. Источники АЭ

разделяются на ' класса в соответствии с концентрацией и энергией
АЭ (рис. 13а). Класс I соотвеЪтзует небольшому дефекту или поме-
хе. Класс 2 соответствует АЭ от стабилизирующегося небольшого де-
ектя. Класс 3 соответствует АЭ от де ектя склонному к росту.

Класс 4 соответстствует АЭ от де екта растущего при прило енной
нагрузке или де ектя нерястущего, но заметно активного.

Зятем проуо'ичея класси икяция источников до типу на 4 груп-
пы. ип I - соответствует спорка ическому выделение энергии в пе-
риод нябл'Дени без какой-лиоо концентрации во времени. Тип П -
рнергия А. выделяется преимущественно при низких или средних зна-
^ониих нагрузки и уменьшается при у>сличении нагрузки. Тип Ш -
соответствует резкому увеличению энергии М т области высоких
нагрзоок. Тип 1У - соответствует интенсивному гы, олениг энергии
;о геем диапазоне нагрузок (^ис.13,б).

..реведя классификацию источников 13 по типу и классу, про-
водят суммарную оценку источника АЭ по таблице (рис.13,в).

Сценка источников АЭ производится по следующим правилам.
Лсточники ранг я А и Б должны быть проконтролированы другими мето-
дами НК. Источник ранга С мо ет быть или е не мо ет быть прокон-
тролирован другими методами НК в зависимости от ситуации. Источ-
ник типа не требует в дальнейшем подтверждения методом НК.

Как в американской (А), так и в японской системе класси ика-
ции источников ‘э имеется Один общий и существенный недостаток.-
это оценка источника ня основе качественных и некорректных данных.
В стандарте "А" классификация проводится тактически "на глазок"
- по виду реализации зависимости суммарного счета или "интенсив-
ности" (энергетической) от нагрузки. Практика показывает, что
визуальная оценка хода дискретного процесса, каким является АЭ,
весьма ненаде-ня. Необходим количественный критерий.

В стандарте "л", кроме качественного подхода, связанного с
распределением источников по типу ня основании визуальной оценки
хода зависимости энергии АЭ от нагрузки, имеется подход, основан-
ный ня оценке источника по достижению зарегистрированной энергии
источника конкретной величины. Поскольку значение конкретной ве-
личины зарегистрированного параметра является случайной величиной,
дисперсия которой мо ет преподать пределы назначенных в "я" стан-
дарта классов, такая система . общем случае не является корректно;1.
Она мо ет быть использована г частном случае для контроля одного
типа объектег, предварителнно тщательно изученных, и, как правило,
небольших рязмеро и просто ормы.
Для создания корректной систем класси икяции источников До
необходимо проводить большой объем исследовании АЭ процессов при
кластическом де,ормироьэнии и рост трещин в материалах, моделях
и натурных объектах. Т.е. необходимо получен не данных о связи па-
раметров сигналов Ад с механическими макроскопическими параметра-
ми материалов пределами упругости, текучести, прочности, уста-
лости, степенью нес породности материалов, их состояниеми пред-
варительными технологическими операциями.

Несомненно, что для оценки развивающегося те.екга необходимо
связать параметры АЭ с параметрами механики разрушения и сопоста-
вить их с параметрами натуральной трещины. Лзвестных в литерату-
ре работ 1 этом плане,практически нет, зя исключением нескольких
исследований, которые , однако не дают возможности составить
критерии оценки состояния объекта.

одним из последних НТД по АЭ-коитролю сосудов давления
является стандарт американского общества ин енеро-механикоь
( д&гпЕ’ ) "Применение метода АЭ вместо радиогра ии". Данны! стан-
дарт предписывает применение метода АЗ вместо рациогря.ии для кон-
троля замыкающих сварных швов ряда сосудо*.

Рассмотрим систему критерив! данного стандарта:

а) Б течение пер;ого цикла нагружения при любом быстром уве-
личении суммы импульсов или скорости счета необходимо произвести
остановку угеличения давления. Если увеличение названных парамет-
ров продол аются I процессе ввдер ки давления, давление должно
быть немедленно уменьшено до втмос ерного и причина дол ня быть
выяснена.

б) В течение второго цикла нягру ения помимо требоьяниГ п.а
добавляются следующие требования. Считается недопустимым:
1) Любое АЭ событие р точение любой выдер жи давления.

2) .лобое одиночное АЭ событие, которое сод ер ит более, чем
ЬОО сбросов, или другие сигналы, которые регистрируются, как
500 Iсбросов.

3) ['есть или более АЭ событий, принятых ведущим датчиком.

4) Три или более локализованных АЭ события из любой эоны
чей диаметр равен либо толщине сварного соединения, либо ! мм
(на большей величине зоны).

5) Два или более локализованных АЭ события от любой зоны
(чег диаметр равен либо толщине сварного шв«, либо 25 мы, г зягиси-
мости от того, что больше), которые излучали много событий АЭ
при первом цикле негру-гения.

I еы, которые излучают неиденти ицируемые АЭ сигналы, (т.е.
такие сигналы, которые не могут быть надежно интерпретированы)
должны быть проконтролированы рентгеногра ией в соответствии с
V -Ы.Окончательно решение о приемке йли эабряковке) такого
сварного шва должно быть основано на результатах радиогря.ии.

Преобразотятели ЛЭ должны быть размещены таким образом, что-
бы весь сосуд давления был проконтролирован АЭ системоП и все АЭ,
сигналы должны быть записаны и использованы для оценки. Те е
самые АЭ-критерии дол**ны быть использованы для опоры сосуда, ня-
ходяцейся в контакте с замыкающим кольцевым швов.

Результаты и записи АЭ контроля должны быть сохранены в со-
<где изло ены
ответстг.иис с разделом Уи кодО^Гтребогания для радиогра ичес-
кой пленки.

Следует заметить, что данный подход основан на эмпирических
яюшх, вслщцстгии чего его использование цоллно пре/пярять полу-
чение данных при испытании не только образцов материалов, но и
натурных объектов.

Краткий обзор работ, проведенный под углом зрения возмо -
ности использования их результатов для создания мето ик АС, конт-
роля и системы класси икяции показал необходимость ормулировки
основных проблжи в области АЭ.

1.3.Основные проблемы акустико-эмиссионного метод»
контроля объектов

Несмотря ня большое количество работ по исследован*, разно-
образных аспектов , связанных с природой АЭ и исполъоовяние । это-
го явления для контроля объектов, отсутствует стройное и целост-
ное представление о системе проблем, которые необходимо решить
;ля создания промышленного АЭ метода контроля.

Обзор работ проведенный в предыдущих разделах показал, что
в исследуемой области следует с ормулкровать проблемы двух вигов.
о-перЕЫх научив и технические проблемы, носящие общий научный
и общетехнический характер, во-вторых, проблемы систематизации
тех задач, которые необходимо решить для того, чтобы превратить
исследовательский метод АЭ в промышленный метод диагностики и
контроля. Следует отметить, что вторчн проблема не была в полной
мере решена даже * тех квалификационных работах, которые были по-
священы специальн АЭ методу контроля объектов.

Несмотря ня впечатление простоты основных принципов метода
АЭ, как метода НК, при разработке основных его положений встрече-
ны значительные принципиальные трудности. Как и каждая научная
дисциплина, метод АЭ дол 'вн пройти и проходит несколько этапог
в сгоем развитии, в том числе и период накопления >кто*.
-етод АЭ еще довольно почленно развивается и относительно
мало применяется по сравнение с другими методами нерязрушясщего
контроля. Этому есть ряд объективных и субъективных причин, ко-
торые ухе превратились в объективные, поскольку носят общи ха-
рактер.

Кажущееся относительно медленное развитие метода связано,
по-вцдимому, с такими акторами, как - ело ность ундя-витальных
представлений, ле ащих в основе метода АЭ, его комплексность.

Автором неоднократно ормулировались научные и технические
задачи, которые должны были быть решены для превращении метода
АЭ из темного инструмента научных исследований в практи-

чески/ метод контроля объектов [10,53,55].

Основные проблемы в области АЭ легче всего перечислить, по-
льзуясь эскизным представлением, приведенным на рис. 14. Сре-
ди этих проблем:

I .модель источника А^.

1.1. шизика разрушения.

1.2. еханика разру ения.

1.3. Процесс релаксации материал* в источнике.

1.4. Процесс ормирования излучения упругих колебаний.

1.5. Акустическое поле источника АС.

2 .Сигнал _АС.

. .РТо~ель единичного импульса АО и его параметры.

2.2. Сигнал при пластической деформации.

2.3. Сигнал 'С при образовании и росте трещин.

2. .Глобальная модель АЭ сигнала.

«.д.Параметры сигналя и образ источник^ АЭ.
Рис. 14 Схематическое представление метода АЭ
с указанием ряда проблем
3.«реобразогяние механических сигналов ,в электрические.

3.1- Потери энергии и ин ормации при преобразо'яни..

3.2. изменение перилетро импульсов К, при преобразовании.

3.3. Соз едие преобразователей для различных условий приема.

3.4. Имитаторы АЭ.

4.Аппаратура ЛЭ.

4.1.Оптимальный прием, обработка и регистрация сигналог АЭ.

4.2.Выбор информативных параметров сигналов АЭ и построение
аппаратуры.

.3.Определение координат источнике АЭ. .етодики и средст-
ва. Погрешности определения координат.

„..проблема помех.

;.1.Собственные тепловые шумы аппаратуры и преобразователе".

5.2.Внешние акустические помехи.

5.3.Внешние электромагнитные помехи.)

6.Акустический канал.

6.1. Распространение сигнала *Э в теле объекта /канал акус-
тический в шде пространства, полупространства, слоя, волновода,
переход импульса АЭ через конструктивные элементы/.

6.2. Потеря информации при распространении по акустическо-
му каналу.

/.Связь параметров сигналов АЭ с механическими макроскопи-
ческими параметрами материалов: пределами упругости, текучести,
прочности, усталости, степенью неоднородности материалов, со-
стоянием материалов и предверительными технологическими обработ-
ками.

З.Связь _ параметров ЛЭ с параметрами мякроскопическ р; про-
цессов развития трещин и разрушением.
8.1.Ьзаи.юсвязь параметров М с паря .етря^м механики разру-
шения, коэ, клиентами интенсивности напря ени , у - интегралов,
раскрытием трещины.

.2.Оценка состояния конструкции по параметра!., Л , критерии
предельных состояний.

8.3.прогноз разрушения по параметрам АЭ.

.4.Класси икация источников К и нормы оценки состояния
объекта по параметрам ЛЭ.

8.о. Крит ери у. бракования (для раных материалов и объектов).

8.Ь.Достоверность критериев бракования.

...ето ики неразрула с его контроля с использование», Ао.

9.1.Методики контроля для различных объектов и материалов.

9.2.Оптимальная технология контроля с применением АЭ и
комплекса методов НК.

. коно ические .аспекты при енения метода \ для нерязру-
чающего контроля объектов и технологических процессов, включая
проблемы продления срока эксплуатации объектов.

Ото кракткое перечисление проблем, связанных с развитие и
использованием метода АЭ как метода неряз рушащего контроля, по-
казывает, что для получения конечного результата контроля в ви-
де оценки: годен объект для эксплуатации или не годен, необхо-
димо решение задач - различных областях знаний. Это - изика твер-
дого тела и .изика разрушения, акустика, теория сигналов, электро-
ника, теория информации, механика разрушения, неразрушающий конт-
роль, экономика и организация производст я и ряд других.

Решение перечисленных проблем в полном объеме представляет
значительную и принципиальную трудность и могут быть решены кол-
лективными, длительными, многолетними усилиями многих ученых и
специалистов. В связи с этим необходимо было ’ыбрать стратегию
последогательности решений проблей. В основу стратегии был* по-
ло <еня идея (скорее даже необходимость) максимально быстрого ис-
пользогяния метода ’Э в промышленности в качестве мето, а НК и
диагностики.

Перечисленные проблемы акустико-эмиссионного метода представ-
ляют замкнутую систему научных представлений, методических прие-
мов , критериев оценки результатов обследования и других элемен-
тов, образующих в совокупности самостоятельный метод диагностики
и ПК. Р д проблем, такие как "источник АЭ"."критерии оценки состо-
яния облекта" и некоторые другие являются принципиальными, об-
разующими стер еж методе АЭ. Кроме того, они менее всего прорабо-
таны. Отсутствие научных и технических решений по данным пробле-
мам актически означает отсутствие как такового метода АЭ как про-
мышленного метода, препятствует широкому использоганию этого ме-
тода в народном хозяйстве.

Ряд других проблем, являясь достаточно важными, в меньдеЛ
степени сдергивают развитие и применение метода АЭ. Кроме того,
некоторые из них уже имеют редения, которые, после небольшой при-
способительной доработки, можно успешно использовать для практики
АЭ-контроля. В частности акустическая проблема, связанная с рас-
четом поля источника \ и анализа канала распространении в основ-
ос элементах представляется некритичной.

Имеется значительное количество работ, которые предлагает
численное резание задачи излучения и распространения упругих
колебание [17,21,510,521], даже в ряде случлег аналитическое пред-
ставление полно ого поля I аыкнутой орме [.•<*, 30^,308] . Т.о.,
с но считать, что проблема акустического канала для простых слу-
жен пространств* или полупространства не мо ет сдар опять лрше-
метода АЭ. Несколько сложнее ситуация в случае наличия полно-
водного распространения сигнала или прохождение его через конст-
руктивные элементы нарушающие однородность канала. Однако, по-
скольку общее решение задачи невозможно из-за большого разнооб-
разия конструкции, каждый раз требуется индивидуальный подход.
Тем не менее, анализ лэ канал*5, пенимая под этим исслеокание
прохождения сигнала АЭ от источника до ПАЭ, преобразования меха-
нического сигнала в электрический и изменения (деградации) при
этом парометров сигнала, представляется великой проблемой. Для
эе решения нужно, помимо прочего, иметь модель сигнала.

По-существу, центральной проблемой любого метода НК являет-
ся проблема сигналя - переносчика информации. Все без исключения
методы НК являются набором операций обеспечивающих ел возбуждение
того или игого физического поля в контролируемом объекте и
регистрации его изменений после взаимодействия с дефектом. Если
используется активный метод НК, тогда появляется хорошая возмож-
ность получения априорной информации заключенной в параметрах
возбуждаемого в объекте сигнала Для пассивных методов априорная
информация получается из теоретических моделей и предварительных
подтверждающих экспериментов.

В наиболее близком к методу АЭ по Физическим принципам
является ультразвуковая де ектоскопия. Сигнал УЗ дефектоскопа
представляет собой, как правило, затухающий радиоимпульс. А
информация, извлекаемая в настоящее время при контроле, заключена
в двух параметрах сигнала - времени распространения в изделии до
де',ектя и обратно, а также в амплитуде сигнала. Следует отметить,
что требование извлечения большего объема ин ормации при УЗ де-
фектоскопии стимулирует привлечение большего числа параметров сиг
нала: частоты* 4азы и дрг, а также изменение этик парамерро;
[&7.б8].

поэтому является почти 0Ч61ИДНЫМ, что при разработк ноео-
го метода ПК основной задачей является создание модели сигнала
данного метода, хследствии этого мы поставили пере соб< зада-
чу разработать наиболее полные . о ели сигнала АЭ» проследить
связь параметре сигнала Ас с состоянием контролируемого объек-
та, его напр енно-де ор1 ировинным состоянием, возникновение: и
ростом де,ектов-трещин.

Помимо научных проблем, подобных проблеме сигнала, сущест-
вует ряд технических стоящих ня пути создания метода НК. Основ-
ными составляющими элементами любого изического метода контроля
являются:

I .Аппаратура.

2 .Нормативно-техническая документация (НТД), содержащая

2.1. Методику контроля,

2.2. Правило принятия решения: годен - не годен.

3 .Квалифицированный персонал.

И «Решение о применении метода.

Подданным решением понимается, в том числе и НТД, в которог
записано назначение к применению метода. Это обычно ЧГД, ПК,
ТУ и подобные окументы.

Отсутствие хотя бы одного из перечисленных элементов делает
невозможным использование методе НК в промышленности. В связи с
чтим, автор вел проработку вопросов по всем отмеченным направле-
ниям, соср ' ;оточи », особые усили в тех направлениях, которых
достижения других организаций не били достаточными, либо вообще
отсутствовали необходимые данные. Это было о ним из основных
критериев важности, олределяюв(им приоритет провегения рябот.

Другим вд-'Г^м рля автора критерием было положение о необходимости
разгития фундаментальных представлений об АЗ, как ,измчесмом яв-
лении. Понимание физики явления давало на только чистое значение,
которое удовлетворяло научное любопытство, но и являлось базой
для ускорения развития метода АЭ и быстрейшего его внедрения е
народное хозяйство.

Кроме того, по ходу работы решались частные задачи, которые
хоть и не лежали ня критическом пути развития метода , но дол-
ин были радо или поз шо решаться. В таком случае выбирались те
задачи, которые могли быть ранены с наименьшими затратами време-
ни, учетывая объем информации, находящийся в распоряжении автора.

1.4.Выводы и постановка задач вис<ледогакиГ

Основными обобщающими выводами из проведенного краткого
обзора работ и состоянии дел в области ЛЭ могут быть следующие
положения.

1.Для дальнейшего пог гшения надежности ответственного обо-
рудования, продления срожа его службы необходимо не только со-
вершенствования традиционных методов НК, но и использование прин-
ципиально новых методов диагностики и контроля, обвспенивающих
получение качественно новой ин формации о работоспособности
объектов.

2.Число работ доказывающих возможность, полезность и эффек-
тивность применение метода ЛЭ для контроля ответственных сосудов
давления и трубопроводов весьма велико. Наибольшее количество
работ посвящено исследованию ЛЭ при деформации и разрушении
материалег.

для этих работ характерен преимущественно эмпирический
поДЬд, а полученные данные носят качественный характер, что за-
тя^кяет
использование этих дяиных непосредственно для контроля промыш-
ленных объектов.

3.Отсутствует единый подход и методология оргзни. яппи науч-
ных представление, позволяющих с ормировэть цельную методику (или
метод) акустико-эмиссионного контроля объектов. Е результате
при возникновении задачи контроля того или иного объекта объем
решаемых проблем носит случайный характер и зависит от случай-
ных ^акторов таких как квали икяция и знание отдельных исследо-
вателей и коллектигя, наличие аппаратуры и т.д.

4.ко<но констатировать почти полное отсутствие в начале
няиих исследование нормативно-технической документации и, соот-
ветственно, предписаний по проведению акустико-эмиссионного
контроля ответственных объектов.

Э.Существующие физичес1сие модели сигнала *Э не отряжают
изики процесса, что дел®ет весь комплекс АЭ исследований либо
сугубо эмпирическим, либо зависимым от некоторых случайных гак-
торов, связанных с выбором той или иной ункции источника. Не
имея модели сигнала неюзмо но, например, исследо ть свойства
акустического канала и, в частности, прохоодение сигнала через
преобразователь, анализировать деградацию параметров АЭ и, в ко-
нечном итоге, правильно к осознанно выбрать параметры преобразо-
°теля, аппаратуры. Решение важнейшей задачи - выбор ин орматив-
ного параметра сигнала АЭ и построение критериев, с помощь о кото-
рых необходимо оценить состояние объекта также негозмо но без
модели сигналя АЭ. *

Поскольку операции контроля и диагностики являются ин ормя-
ционными процессами, я изическим носителем информации явл ется
сигнал, проблема создания модели сигняля АЭ является ,ундамен-
тяльной проблем©! для АЭ методя контроля.
6.Наличие аппаратуры и методик контроля не дает еще со мо -
ности считать какой-либо изический метод исследоряни про*ы -
ленным методом контроля в случае отсутст-ия прягил, по которые
оценивается результаты контроля. Это образует ва нейшую проблему
заключающуюся в создании правил и критериев клясси икании источ-
ников АЭ.

Поэтому другой ундаментяльней проблемой явилось пробле/ю
ормирования смете клясси «нации источников * , оценки состоя-
ния объекта и критериев бракования. Решение этой проблема возмож-
но только ня основ большого объема целенаправленных исследова-
ний параметров АЭ при пластическо е ормировянии и разрушении
материалов и конструкции.

.роведенный яняли; со ременного этапа раз' «ия промышлен-
ного оборудования с точки зрени: обеспечения безопасной эксплуа-
тации ответственных об агтог путем использования системы методов
и средств диагностики и контроля оборудования позволил с орму-
лирогятз главную цель настоящей работы.

Целью и основными задачами исследовянил были: повышение на-
дежности, бе откзности и долговечности ответственных объектов
(сосудов высокого давления, трубопроводов, мостовых кранов и др.)
путем использования созданных р чянно работе методик акустико-
эмиссиснного неразрушающего контроля, включающих методические
приемы проге еьи контрол и интерпретлци акустико-эмиссионных
ДЯННЫХ .

Для дости ения поставленной цели решались следующие основ-
ные научные и технические задачи:
- изучение природы акустической эмиссии путем со дпния
соответствующих теоретических моделей источнике;, моделей полно-
го сигналя А2 и его элементе; ;

- исследование АЭ при статическом и циклическом нягру ении
твердых тел с дефектами и без них с целью создания системы кляс-
си икации источников АЭ и критериев оценки состояния объектов;

- теоретический анализ и экспериментальное исследование эле-
ментов акустико-эмиссионного тракт*’ передачи сигналов К ;

- разработка средст АЭ контроля ;

- создание нормативно-технической документации (НТД).

Материальными объектами исследования являлись сосуды дав-
ления, трубопроводы и ругие объекты в виде разнообразных обрч -
цоь, моделей объектов, пьезопреобразогателей и волноводов ( о-
тограгии части исследованных объектов приведены в прило ении
П1).
ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ЯВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ
ЭЖСИИ В ТВЕРДОМ ТЕЛЕ. ФОРМИРОВАНИЕ
СИГНАЛА АКУСТИЧЕСКОЕ ЭМИССИИ

Акустическая эмиссия материала - это изическое якление
связанное с излучением упругих волн в твердом теле при его на-
гружении. Оно определяется как излучение материалов механических
еолн, вызванное внутренне:' динамической локальной перестройкой
структуры твердого тел* [4 ] .

Неоднократно отмечалось [10,53,339] , что явление АЗ мо- ет
быть использовано в двух основных аспектах. Пергый связан с
изучением динамических процессов в материале. ФЗдесь АЭ исполь-
зуется в качестве весьма тонкого инструмента исследования при
решении задач физики твердого тела, изики прочности и пластич-
ности, механики разрушения.

Еторой аспект связан с использованием АЭ для диагностики
и контроля промышленных объектов и технологических процессе .
Носителем ин ормации о процессах происходящих в контролируемо.,
объекте, являются упругие волны, параметры которых отобря акт
параметры динамических процессов, перо дающих эти олны. Стер -
нем, предопределяющим направление и методологию исследования г
данной работе являлось выяснение прирооы явление АЭ с целью ис-
пользования ее для диагностики и контроля промышленных объектов
работающих под давлением. Ь этой связи необходимо составить пре -
стягление о механизме АЭ возникя ще в результате изменений
структуры и разобраться р процессах ормировяния сигналя АЭ.

Дервый круг задач предполагает рассмотрение физических
процессе происходя, их - источнике ". . Решение второго круга
задач дол но дать представление о связи параметров сигналов АЭ с
параметрами динамических процессов происходящих в твердом теле,
©скольку диагностике и контроль объектов явля тся ин Ор я; ион-
ными технологиями ] • приоритет исследований был няпраглен ня
область из уцени сигналов АЭ, как изического объекта, перенося-
щего информацию.

В отличие от тр® .иционных технологий, которые предполагает
изменение 1’ормы или состояния обрабатываемого объекта, техноло-
гия контроля предполагает в первую очерець извлечение ин оруд ии
о состоянии объекта. В традиционных технологиях ин ор^ация носит
вспомогательную роль. I основном это операции измерения размеров,
температуры, перем щен и и т.д. Этому соответствует характер
подходя к анализу ин ормяционных процессов. В НК и диагностике
конечным продуктом является информация. В связи с эти^ преобла-
дает подход, связанный с целенаправленным изучением сигнал», как
изического носителя ин ормации.

2.1.0 природе явления акустической эмиссии в твердом
теле

2.1.1 .Качественные модели источников акустичес :о? эмиссии

При изучении явления акустической эмиссии (М первоначаль-
но рассматривали динамические процессы ня двух уровнях - микро-
скопическом и макроскопическом [61] . В перюм случае исследова-
ли элементарные первичные источники Аэ, связанные с образов»нием
перемещение?/ и яннигиляциеГ единичных де ектов кристаллическое
решетки [10,322,335]. Ня макроскопическом уровне изучаются процес-
сы излучения упругих волн при пластической де ор»яцки и разрушении
объектов, когда источником излучения являются крупные нео пород-
ности > нягр>-ясном объекте.
В и, сильно'' кристаллической решетке твердого теля ято*ш
распело ены узлах и совер *ют теплоте колебания около сюего
центрального поло ения - узля [во] , в котором они могут находить-
ся неподвижно (если не учитывать нулевые квянтоше колебания)
только при абсолютном нуле темперятур. 1еплогое ри вине ятомов
создает акустический шум.энергия которого распределена г частот-

— ^спе^р

ном диапазоне вплоть до 10 Гц. о аналогии с белым светом, ко-
торого равномерен по дияпмову видимого светя, тепловой шум ре-
шетки представляется "белым" шумом. Энергия этого шумя в единич-
ное полосе частот равна:

кТ (2Л)

где К - 1,3 ЛО-23 ДУ°К - постоянная Зольцман*, Т - абсолютная
температура. При комнатной темпер туре энергия тепловых шумов
в единичном частотном диапазоне составляет Е^/л^'=*4,0.10“^^Д»/Гц.

Амплитуды тепло ых колебаний атомов решетки и их скорости
(импульсы) статистически распределены в соответствии с законом
Больцмана. Согласно этому закону есть некоторая часть атомов ко-
торая имеет весьма высокие скорости дви ения и перемешаются на
боль .те расстояния. Они могут оторваться от своего поло ения рав-
новесия (узля) и оказаться в проме*утке мгхду другими атомами.
В этом случае образуется дея характерных де.екта; вакансия и
атом внедрения. I момент их образотяния происходит импульсное
излучение упругих колебаний, которое мы вправе назвать акустичес-
кой эмиссией.

Оба этих де счета гызыгают иска ения кристаллической решетки,
с ними связана дополнительная потоп, ияльняя энергия. Одновремен-
но мо ет протекать процесс, когда атом Енеарения встречается с
якансией. Иска ение кристаллическо" решетки динамически мече нет,
два дефекта решетки аннигилируют. Дополнительная потенциальная
энергия кристаллической ре.зетки превращается в энергию упр гих ко-
лебаний, излучается импульс ЛЭ. Энергия этого и пульса рягня сум-
ме энергий вакансии и атома внедрения. Для метялло эта величин*
составляет ~ 10 г •

При наличии в кристаллической решетке микроскопических де:ак-
тов параметры теплового шума дол ны отличаться от паря етрот шума
идеально? структуры [б1] . Они будут определяться типом е екто
кристаллической решетки, их количеством и размерами, а так-е ус-
ловиями, в которых они находятся. Например, количество вяканси
в кристалле, связанных с термо луктуационными явлениями, опреде-
ляется шря ением [ыЗ :

п--Не-^/кГ <2-2)

где И - число атомов в кристалле, — энергия активации ва-
кансии. При относительно низких темпердтурях, например, при ко-
нятных, вероятность образования вакансии мала, т.к. Ел» кТ. При
увеличении температуры эта вероятность возрастает. Характер теп-
лового шумя дол ен изменяться с увеличением вкля а в шумовой
процесс излучения образующихся перемещающихся и аннигилирующих
вакансий и атомов внедрения. Белый теплого? шум приобретает "ок-
раску".

Дефектом кристаллической рг етки, который оказывает рея ее
влияние ня механические свойства реальных тгср ых тел, является
дислокация, пре ст'1ляющая собой иска ение идеальной структуры.
Наличие дислокаций в кристалле в значительной степени уменьшает
его сопротивление мехлни еской де^орляции. Пер ещенже дислокя иЙ
нроисхогит при относительно низких уровнях напряжения - при ня-
П>Узках состя'ляющих » в зависимости от структуры ядра ДИСЛОКЛГИР
от*'0“ О’ до 10' О , где О - модуль сдвиг?.

Перемещение ядре дислокации происходит скачкообразно. Не-
возможно представить плавного без ускорений перемеще»ля дислока-
ции. А любое скачкообразное механическое перемещение дол цо со-
прово даться явлениями типа удчрр и, следовательно, излучение
упругих . олн.

Если аислокяция, с лишней атомной плоскостью "вверху" кри-
сталла» при своем движении встретить дислокацию протюополо и ого
знаке» с лишне», атомног плоскостью "внизу" кристалла, произойдет
соединение этих полуплоскостей в одну целую плоскость - анниги-
ляция дислокация» т.е. их исчезновение. Одновременно должно ис-
чезнуть искажение решетки и связанная с искажениями потенциальная
энергия. Е связи с законом сохранения, энергия дислокации выде-
ляется в виде упругих колебания. При аннигиляции дислокаций, так-
<е как и при аннигиляции других дефектов кристаллическое решетки,
происходит превращение потенциальной механической энергии де,ек-
та в механическую энергию колебаний частиц твердого тела.

В работах по динамике дислокаций [Т5, 62, 63, 64] было пока-
зано, что при нестанционарном дви ении дислок^ и в о'ще случае,
а тяк^е в частных случаях работы дислокационных источников анни-
гиляции дислокаций и других дислокационных реакциях, происходит
излучение звуковых волн.

Таким образом, ня микроскопическом уровне АЭ связана с про-
ц<саами релаксации в твердом теле при образовании, дви.еню1 и
аннигиляции де,екто^ решетки. Эти динамические процессы обуслов-
лены разрывами атомных связей или их восставо глением. Анализ сиг-
налог источнике'. АГ позволяет изучать параметры указанное процес-
сов в динамике, в реальном ।ремени, а не по статически за мкси-

роьанным следам процессов (металлографически), как это делалось
ранее.

Рассмотрим некоторые динамические процессы происходящие в
нагруженном твердом теле. Предполагаем медленное, квазистатическое
нагружение, т.е. случай, когда скорость нагружения значительно
меньше скорости звука в материале объекта.

При нагружении в твердом теле постепенно возрастают меха-
нические напряжения, решетка твердого тела накапливает упругую
потенциальную энергию. Поскольку в большинстве случаев натру ае-
мые объекты являются неоднородными по своим физико-механические
свойствам и геометрии, в некоторой области ТЕерпого тела локаль-
ные напряжения достигают в онределеннн" момент пределнного значе-
ния и происходит разрыв внутренних связей кристаллической решеткч.
В этот момент быстро оделяется часть упругой энергии, накоплен-
ной ранее. Определенная доля энергии расходуется ня быстрое пере-
мещение частиц в локальной зоне, где возникло нарушение связи.
Происходит излучение упругой волны, а няпря ения, сконцентрирован-
ные в зоне неоднородности, релаксируют.

Таким образом, возбуждение упругих волн в рассматриваемом
процессе возможно только в случае дости ения величин действующих
сил, независимо от их природы, критических значений, когда сумма
действу цих сил достигает значений силы разрыва ято ных связей
[ 65] . Неоднородностями твердого тела, которые могут служить ис-
точниками АЭ при негру ении, являются все типы дефектов кристал-
лической решетки, включая и динамические неоднородности типе ди-
латоне । [ ] .

В [ТО, 67] рассмотрены некоторые качественные модели источ-
ников АЭ с целью оценки порядка значений некоторых параметре из-
лучаемого сигналя. В частности были рассмотрены ислокационные
источники, микротрещины. Энергию упругих колебания, которая см-
елите; при образовании микротре;ини из скоплени- дислокации ^6?

но "но оценить следующим образом. При увеличении прило женной на-
грузки атош кристаллической решетки удаляются друг от руга,
запасая упругую потен!иэльную энергию пропорциональную работе
приложенной силы С на пути равном деформации Е . Для еди-
ничного объема материала упругая -нергия составит:

= а е (2.3)

Учитывая

<5 - (2.4)

получим

^-27 ~ (2.6)

Разрыв атомных связе произойдет в тот момент, кодда действующее
напряжение достигнет значения теоретической прочности для данно-
го материала. По приближенным оценкам она составляет Сщ® Е/&
[б&З . Накопленная энергия деформации при образовании разрыва

распределится между энергией необходимой для обрягзвания поверх-
ности микротрещины у и энергию АЭ, поэтому

1л/яэ х 1а/-У (2.6)

Для оценки энергии ЯЭ ням необходимо знать :еличину поверхност-

ной энергии дли данного материала. <рибл» :енно она составляет

У х где € - постоянная решетки. Вуд ем считать, что

ббъел образовавшейся микротрещинь приблизительно ря ен с «е.м
неоднородности, тогда

; <2.7)

где к, - глубина, € - протяженность микротрещины, д. - чис-

ло дислокаций, которые поло или начало ее образования. При ос-
тяточно больаом гч поверхностная энергия составляет небольшую
величину по сравнению с энергией АЭ, не прешияющую процента.
Для микротрецины в стали глубиной 0,1 мхм, длиной I мкм, и рас-
крытием (100+1000)6 энергия АЗ составит 10*™ + 10**$ Дж.

Представленная опенки справедлива для любо!* модели образо-
мнжл микротрещины. Например, если еэдть схему образования ми-
кротрещины ЗИнеря-Стрс [70] , то согласно этой модели тро йня
возникает тследствии возрастания концентрации нормальных напря-
ени? до уровня когезионной прочности. Нормальное напряжение,
создаваемое линейным скоплением дислокаций, согласно расчету
Стро моет быть прел ставлено вира ением

где Т - касательное напр >тение в мо ент образования микротре
щины /имеет порядок 10* 6- . Оценив значение <э и приняв упо-
мянутые выше размеры микротре'ин и выражение (2.7) ля расчета
энергии АЭ получим те же значения, что и для других моделе . Это
говорит о том, что энергию импульса АЭ определяют параметры ма-
териала и линейные размеры обрязовашейся трещины (обье: релак-
сировавшего пятерияла).

Проянялизирзв теперь случай прорыва скопления дислокаций
через препятствие, характерный для процесс'- пластической де ор-
м°ции. Вначале при возрастании напряжений происходит быстрый про
рыв, после чего сл^гет более медленны" процесс распространения
дислокации . этот процесс сопровождается релаксацией микроняпря-
ений. .о но представить, что в момент прорыва пислокяни начи-
нает действовать акустический источник видя ступенчато‘ 4функции
Н ( 1 ). Напряжения в зоне головной дислокации в момент проры-
вч дол'тны упасть до нуля.

Р4

Если ряссматри.ять перемещение элементов теле, то вначале
значения их ряьнм нулю, а в конце процесса принимают определен-
ные значения, характеризуемые статическим равновесие I,

В любом случае, рассматриваем ли мы изменения напряжений
или изменения смешений (деформаций), в матрицу твердого теле из-
лучается импульс упруго; волны, ^ормя импульса определяется акус-
тическими свойствами источника излучения и среды, а так е кон-
игурацией площадки разрыва, что будет показано ни*е.

Используя электро-Акустические аналоги [ю] источник АЭ
рассмотри- алея как генератор ступенчатого напряжения (или ток«)
Ц (1), я среда как электрическая нагрузка. Для с ерического АЭ
источника в тгердо») теле эквивалентная нагрузка представляется
соединением эквивалентных активного и реактивного (емкостного)
сопротивления.

Изменение механического напря ения в данном случае моно
рассматривать с испольэовяни ы эквивалентной схемы разряда ем-
кости на активное сопротивление. Причем значение ©тих параметров,
а следовательно и постоянная :ремени данной эквивалентно цели
определяется размером зоны излучения и акустическими свопствязи
ерь ы.

Эквивалентный акустически' импеданс для источника АЭ большо-
го размера относительно пространственной плительности и., .ульса
излучени ; и единичной плеща и имеет вид [71] :

безразмерная постоянная близка по значение единице.
Полный импеданс равен 7 , где * площадь излучающей по-

верхности. .ко структуре этого выражения мо но считать, что

г/уоЬ<5Сг= С , (2.Ю)

Т.е. получили ЯС - цепочку, для которой постоянная времени
разряда (заряда) равна

А гремя установления процесса можно считать равным 7у= 3~‘-
Одновременно с ц-орывом дислокаций чере препятствие начи-
няется релаксация напряжений в зоне рассматриваемой неопнород-
ности. Рел ксчция идет со скоросты меньше , чем скорость звука
ъ материале, но ооездечивягщей достаточное ине интенсивное излуче
ние упругой олны. Для модели прорыва дислскациГ через препятст-

вие время релаксационного процесса о; ределяется временем разбе-
гания дислокаций. Для моделе. обрязоввии; и подрастания трещины
.ремя релаксации напря -гни.’ связано с .ремене-. распространения
скачка трещины. Более детализированный процесс нормирования импуль-
са АЭ будет рассмотрен ниже.

Излучение сигнале! АЭ описанных гыде источников происходило
при движении дефектов редетки или частит тела с отрицательным
ускорением. Для этого типе источников характерно быстрое начало

процесса с последующим замедление..'. Другой тип процессов двигания
дефектов решетки связан с постепенным наращивали* скорости, т.е.
с положительным ускорением. Примером мотет служить движение дисло-
кации под действием сил поверхностного натяжения или вообще г по-
ле постоянной или увеличившейся силы.

Вывод дислокации на поверхность или слияние двух дислокаций
противоположного знака происходит ускорение [б~ ] и сопровождается
излучением упругой волны амплитуде которой определяется скоростью
процесса. В результате аннигиляции двух дислокаций противополож-
ного знака или полного выхода дислокации ня поверхность кристял-
ла энерги ражая полной энергии искажения кристаллической ре^ет
ки, дол на транс ормироваться в энергию упругого импульса. Ота
нергия ня единицу длины дислокации может быть оценена из пора-

жения г 631:

'Л/_ (2.Г )

где 1Г - скорость сближения дислокаций, Д -размер кристал-
ла. Расчет излучаемой энергии дает значение 1л/я 4,0.10”10Дж/м -
для единично1 длины. Энергия излучаемая при аннигиляции дислока-
ционных отрезков длино’ 10"$ - 10“^ см равн 1.(10”^ +10” $)Д-.

Следует отметить, что нора вние (2.12) дает представление об
энергии, излучающейся в диапазоне частот, ограниченном снизу раз-
мером кристалла 1» , я сверху величиной вектора Бюргерса .

С положительным ускорением идет так « процесс выхода двойни-

ка на поверхность кристалла или его исчезновение г, кристалле.
Двойник мо<но представить в гипе коллектива дислокаций сгруппиро-
ванных в определенной конфигурации. Выражение для переднего рен-
та импульса излучаемого при аннигиляции скопления дислокяци в
>иде двойника записывают в виде [ 15]-

(5(1)-^ г) ЗЛ (2.13)

Где <р, € - координаты источника сигналя относительно датчика ;

Ск - постоянная решетки, V - относительная скорость дислокаций
в момент аннигиляции.
Здесь также можно выделить два характерных участия сигнала.
Первый участок связан с ускоренным сближением и аннигиляцией дис-
локаций. Для этого участка характерно относительно медленное
возрастание значения напряжения ня переднем ронте импульса.
Заканчивается процесс в момент, когда произойдет аннигиляция по-
следних дислокаци' в скоплении, ожно представить, что в этот
момент начинает действовать источник няпря -ения ступенчатом унк-
ции ГI при

1 0 при Ь (2.14)

и полный сигнал образуется произведением НСО .

формула акустического импулься излучаемого при срабатывании
источника дислоадци* .ранка-Рада должн > быть аналогична орме им-
пульса рассмотренных источников аннигиляции дислокаций при исчез-
новении двойника внутри кристалл' или внхо е двойника на поверх-
ность. Действительно, при воздействии гнеснего напряжения на от-
резок дислокации, зякреплен?;кй в двух точках, она начинает выги-
баться. Когда радиус кривизны петли станет р»ивыч половине длины

отрезка петли, дислокационная петля теряет устойчивость и уско-
ренно выгибается вплоть до того момента, когда произойдет касание
участков петли дислокации и их слияние. Амплитуда сигналя Э

излучаемого в результате ускоренного движения участков петли
будет определяться вира ением [^63]:

(2.15)

где & - модуль сдвига.
Амплитуда полны ня расстоянии I см от источника длиной
« Ю“4 см достигает величины (ПГ? -КГ®) Ст . Время испуска-
ния источника- дислокационно? петли определен» выря'яниеи ^63]:

'Г- 4 (.(2.1е)

с с»/

где I ~ функция нагрузки, 6* - нагрузка, Со - критическое
напряжение срабатывания источника, - коер^иииент дислока-
ционного трения, С ~ линейное н^тя^ение дислокации.

Для внешней нагрузки, превьзаяющей в 2 рае» критическое на-
пряженке срабатывания источника, время излучения 'Т «5,1 мс для
источника длиной <?о*1(Г^ ем. Для внешне! нагрузки, преаваяг1ЦеГ
в 10 раз критическое напряжение Т -0,43 мс для &-1СГ® см и
7; - б мкс для Д - Ю"4 см.

Дислокационные источники АЭ рассматривались так-:е в работах
Агарвала, хиллися и других зарубежных исследователей ^30 0] .

При иселедогании динамики дислокаций мо-.но использовать мо-
дель колеблющейся струны [10,71] . Согласно стой модели отр<ко>
дислокации закрепленный в двух точках рассматривается в качестве
струны и используется соответствующее уравнение дви енмя:

Э*У + □_ Эу . г Э^э I

М 641 /3 д± С бя» "

Здесь г*\ - оффективняя масса единицы длины дислокации, -
подвктноегь дислокации (обратно пропорциональна кое.ициекту
тормомения связанному с потерями), с - линейное натяжение ди-
слокационной петли. При ударном тюзбуж^лнии струны (отрезка ди-
слокации) можно было би ожидать излучение сигнала в 4ср»е зату-
хающего радиоимпульс» - сигнала осцилллторного типа.
Частота осцилляцкГ дол:ш- быть рягня резонансно; частоте
струны. Излучение радиоимпульсного сигнал осцмлляторного типа
возмоадо ли®2> при условии слабого демпфирования колебани.1 дисло-
кации, т.е. при выполнении условия

ЛА >1 (2.13)

ХУ 1

Однако в металлах это условие не выполняется и движение отрезка
дислокации при ударном возбуждении носит преимущественно релак-
сяциониый характер.

Точно также и при образовании или подрастании трэцины импуль-
не

сное воздействие на берега трещюпгдолжно приводить к излучению
сигнала с длительными осцилляциями ввиду больной степени демпфи-
рования излучающе г поверхности (поверхности трецины) телом дефек-
та. Поэтому наблюдаемые на практике сигналы АЭ осцилляторного
(радиоимпульсного) типа возникает в результате многокрзлшх отра-
жений в акустическом канале при распространении идеоимпульсных
сигналов. При этом объект работает как сложный резонатор, возбу -
даамый видеоимпульсом.

На основании качественного рассмотрения рядя моделей источ-
ников Э моно придти к шводу, что основной формой сигнала АЭ
является видеоимпульс. В зависимости от типа источника сигнал АЭ
может быть либо релаксационного типа (рис.2. д) либо акселерацион-
ного типа (рис.2.1,6). Релаксационный сигнал можно описать по)-
гоночным шрятенмем:

] (2Л9)

Сигнал якселграционного тилч аппроксимируется выражением:
Н(^) ПрИ

<5 =) X (2.20)

I (э г* е 77 при 1
Рис.2.1.Основные типы единичных импульсов
акустической эмиссии, а - релаксаци-
онный видеоимпульс, б - акселерацион-
ный видеоимпульс.

Рис.2.2.Полный механический сигнал акусти-
ческой эмиссии - стохастическая по-
следовательность единичных импульсов.
где а - множитель обеспечивающий необходимую размерность. К>1,
значение к определяется конкретным чгИзичесхкм процессом солро-
вотдасцимся излучением упругих волн. Для рассмотренного случая
аннигиляции скопления дислокации 1»Ь

Ь >1*

Н(*) =

I при

0 при

(2.21)

динамхчески расширявшаяся полость в т^ер^ом теле [16,17,Р,

Наиболее часто в качестве модели источника АЭ использовалась
334].

В случае» когда воздействие на полость с[еры имеет вид
ступенчатой функции, смещение частиц в излученной волне опреге-

ляется из вырт:ения:

-V)'™

где Ро - амплитуда распределенного по поверхности сферы уси-
лия, й - радиус сферы, - расстояние от точки наблюдения до
сферы. Сказанная модель молет полезно использоваться в ряде слу-
чае. пря аналиео процессов излучения и распространения АЭ-импуль-
сов. Основная онерги. такого импульса сосредоточена в перво по-
луволне. Если принять амплитуду первой полуволны за единицу, то
амплитуда второй полуволны составит 0,12 третьей 0,01.

С^сэическян модель источника Э позюллот по параметрам
принятого сигналя оценивать параметры сферической полости, кото-
рая в дшаи случае принимается ексигалентом источника АЭ. Тах

длительность импульса опрщдойлется аргументом синуса, который
включает радиус еквивалентног сферы и скорость продольных зту-
ковых волн. Таким образом, измерив длительность импульса можно
оценить размер эквивалентной сферы. Как показано в [и} вблизи
источника можно с* от ять значительную величину постоянного сме-
щения. Вдали от источника заметно перераспределение спектре сиг-
нала в сторону высоких ЧАСТОТ.

Рассмотренные в данном пярягрэ.е общие представление об ис-
точнике *'Э позволили ангору на рянних этапах исследования сделать
ряд существенных ыводог, осношвя сь на которых, можно составить
качественное представление об источниках АЭ, сигналах, излучае-
мых источниками и их параметрах.

Дд импульс©' 1Э излучаемых рассмотренными моделями было
отмечено ряд общих признаков [10] . Во-первых, все импульсы АЭ
преимущественно однополярны, если пренебречь небольшими колебания-
ми ня спаде импульса. Однополярность свидетельствует о том, что
спектр импульсов АЭ является относительно широким бе наличия
подчеркнутых частот, причем ширина спектра определяется длитель-
ность? импульса. «ксимум спектральной плотности рясполо ен на
низких частотах или ня постоянное смешении и далее спектр преиму-
щественно монотонно уменыпяется до нуля. Эти качественные призна-
ки сигналог АЭ характерны для области излучения вблизи источника
АЭ. Едали от источника в особенности после многократных отря ениг,
они могут изменяться.

По орме импульсы АЭ мохно разделить ня два видя - релакса-
ционный и акселеряционный. ^ормы сигналов АЗ, полученные от источ-
мика АЭ в виде трещины нормального отрыва, лбли. кд к форме сигна-
лов рал«крационного вида. Рассмотренниы сферически 1 источник ы-
рабятнтает осциллирующий сигнал.

Полный мехнническиг сигнал Аб представл от собо согокупность
элементарных сигналов (рис.2.2). В зависимости от того, какой фи-
зический махан?зм деформации (разрушения) преобомл*чает юлим
сигнал мо ет быть стохастически последов тот ностъ импульсо.
юз

р-типа, а-типа или смешанной последовательностью. Задаваясь рас-
пределением параметров , временным промежутком

меаду импульсям, полярностью импульсов, или определи) их значение
в оксперименте можно проводить анах из прохотдения с.гнало через
акустико-електронный канал, включающий исследуемы5 объект и аппа-
ратуру приема и обработки сигналов АЭ.

Параметры АЭ, являющейся стохастическим импульсным процес-
сом, определяются как актами срабатывания единичных источников,
так и распредолени; этих источников в теле объект» и во времени.

Единичны' источник АЭ при О’нокрятном срабатывании излучает
видеиыпульс. Основными параметрами этого импульса являются его
амплитуда, длительность, длительности переднего и заднего ,рон-
тог, частотны спектр, полный источник или просто источник АЭ
есть совокупностью единичных источников АЭ, распределенных в про-
странстве и времени случайным образом. Следовательно мы подразде-
ляем источники АЭ на элементарный, единичный и полны? (или просто)
источник АЭ. х.ги этом элементарный и единичный источники **сраба-
тывают** однократно и, следовательно, не имезт пост существования.
Источник АЭвотличие от элементарного и единичного, и*еет историю,
описывается параметрами, значение которых изменяется за гремя
набледени •

Амплитуда и энергия импульса АЭ связаны с энергетикой единич-
ного акта АЭ. Длительность импульса АЭ так^е определяет энерги
динамического процесса, объем материала захваченного этим процес-
сом. Частотный спектр одиночного сигнала АЭ полностью определяется
гОрмой сигналов АЭ и не несет какой-либо дополнительное информации.
Сменки некоторых параметр©! единичных сигналов АЭ пригеда
таблице 2.1.
Некоторые параметры единичных импульсов АЭ

Таблица 2.1

Вид источники «мплитудя или

АЭ энергия импульса

Длительность 1ириня
сигнала спектра
сигнала

Дислокационшй (10“'410” ) О
источник .ранка- Гд< модудь
сдгига

& МКС 4 I мс

до I МГц

Аннигиляция дисло-
каций длиной 4(10“13410“16

Ю^см - 10”^см

5.10 и **кс

Сотни МГц

'бра.ОГ’ЯНИГ
икротрецины

Исчезновение
дворника
размером

I мм3

$0”Т 4Ю“12 Д

Ю<4т0”3 Дж

10” 4 хО'Ансс до 50 МГц

10 мс

Пластическая

формация
объема со

стороне г*

0,1 мм

до I мс до 0,5 МГц

Энергия
тепло агх
шумов

4,2.Ю'21Дж/Гц

Рягвоиерный
спектр
до Ю13 Гц
Г.. 1.2.0 микроскопическом механизме акуст>.ческо'
эмиссии. КвянтошЙ гармонически? осциллятор,
как модель элементарного источника акустическая
эмиссии

Б предыдущем разделе при армировании общих предста ыеня об
источниках и сигналах было установлено, что работа элементар-
ного источника АЭ определяется релаксацией единичных атомных свя-
зе! . Действительно, единичная атомная связь является элементар-
ным образованием формирующим твердое тело. Несмотря на всю услов-
ность и приблизительность [б0,53 ] модели твердого тела в жде
пространственной ре «ет г атомных связей, в узлах которо располо-
жены атомы, подобная модель является основной моделью используе-
мой при рассмотрении динамических процессов в твердом теле [б2,
73,74, 75] .

Явление акустической эмиссии в техническом его использова-
нии представляет собой макроскопический процесс, описание которо-
го проводится в терминах классической механики, язики твердого
тела и акустики. Однако потребность в выявлении природы АЭ и по-
ниманий уцциментяльнык причин возникновения элементарных источ-
ников и формирования макроскопического процесса приводит к необ-
ходимости рассмотрения микромеханизмов АЭ.

В подавл .г дем большинстве случаев пра рассмотрены процес-
се! нч макроскопическом уровне в использовании моделей и презстав-
лени! квантовой механики нет необходимости. Это связано с тем,
что макрообъьхтц состоят из боль юго числа ммкрообхактос потер р-
шкх когерентосп, квантомсханического состояния в результате боль-
ших теллошх флуктуаций. Энергетические уровни при птом сливают-
ся, обрязул сплошпой спектр. Спектроскопия, металлогра^я и -ру-
гие методы выявляют кластерную (реоменную) иерархически струк-
туру. Однако эти кластеры имеют только макроскопическую когерен-
тность состояния.

Редким примером принципиальной необходим ости привлечения
квантогомех«лических моделей для описания макродроцессов являет-
ся сверхпроводимость, которая имеет место благодаря сохранению
квантовой когерс тности в макромасштабе. Сохранение квантовой
когерентности механического состояния в макромасштабе пригедет
к образование реально хрупкого тела, прочность которого будет
соответствовать теоретической прочности решетки.

Наиболее строгий и обобщающий подход к рассмотрению дина-
мических процессов в твердом етеле на масштабном уровне, кото-
рый предполагает анализ процессов разрыва и релаксации отдельных
атомных связей, ^привлечением квантовомеханических представле-
ний отмеченных процессов [271] . В связи с этим в данной работе
постаглена задача описать акустическую эмиссии в терминах кван-
товой механики. Необходимость привлечения квантогомеханических
представлений для описания АЭ связана, хак ухе отмечалось, с
желанием выявить микромеханизмы АЭ и составить представление о
фундаментальной природе АЭ, а так ге пнявить масштабны уровень,
на котором происходит переход от квантовомехянических к класси-
ческим способам описания процесса.

Исходя из самых общих представлений, автор данной работы
полагал, что АЭ на любом месит бноы уровне рассмотрения являет-
ся дискретным процессом, поскольку дискретными является динами-
ческие процессы в твердом теле. Концепция дискретности процес-
са разрушения, активно разрабатывалась и в макроскопической
механике разрешения [7о].
Минимальным по масштабу структурным элементом, который
участвует в процессе АЭ и в то те время формирует твердое тело,
яидяется атомная связь, препстявл лощат взаю одейстрие рассматри-
ваемого атома с соседние атомом в ранетке твердого тела и со
всей решеткой. Это взаимодействие описывается основным ураанекием
квантовой механики, определяощим поведение квантовой системы -
ура нт онис Предингерл. Состояние квантовой системы характеризует-
ся волновой функцией

Уравнение Предингера для частицы массой т. , находящейся
в потенциальном поле ТТ Ь/и ), имеет вид [77]:

Для решения уравнения Шредингера необходимо знать потенциал
V 1ч%1 ) вэажмодс.'хСтвля двух рассматриваемых атомов. В физике
твердого тела используются различные выражения для потенциала
(Морзе, Лвмнярда-Дконса, полиномиальные потенциалы. Зорка, Зор-
кя-Майера, потенциал в виде сплайнов, Дм и некоторые их модифи-
кации [60,63,78]) . Парные потенциалы межатомного взаимодействия,
кек отмечено в [7Э] оказываются полезными при качественном или
полукячественном анализе металлических систем. Наиболее удобным
и и^сроко используемым является потенциал Морзе:

(2.27)

где т - расстояние между атомами, - энергия диссоцма-
7о - ренотесное расстояние мееду атомами (параметр, ре-
шетки), р> - постоянная связи или параметр Морзе. Сила, связи,
действующая методу атомами рнтиа производной от потендияля:

Р(^ [е^ (2.2В)
Довольно часто используется «ряжение для потенциала в фор-
ме, отрамающей действие сил притяжения и отталкивания [б8,79],
потенциал Джонсона:

тт/7\~ П:_______2лЛ—

и ~ 1® г6 (2.29)

где къ - число ближайших соседей в решетке, ас и а, -
постоянные. Форма кришх потенциалов взаимодействия имеют замет-
ное сходство для всех изгестных моделей и имеют вид представлен-
ный на рис.2.3. Для потенциала взаимоде: ст-и/ 17 и, соответ-
ственно, силы взаимодействия Р мс .но указать несколько характер-
ных значений ъ «Первое из них 7о- равновесное влечение (минимум
потенциальной энергии и нулевое значение силы) и - предель-
ное значение расстояния между атомами твердого теля, ареашение
которого приводит к динамическому разрыву связи, быстрому расхо--
ценмю двух атомов, релаксацией соседних напряженных связей и из-
лучение в результате т о релаксации упругих колебаний (или ква-
зи частиц). Для потенциала Морзе имеем при г~0, ТТ( т ) > 0,
при г 7о • Т7= • при , 77 ~ * 4^^ при

7,—» оо , 17—♦ ~ 17© »

Движение «:тома, связанного с другим атомзм потен: ;, ло
взакмодействил того или много вида (или потеяциздог, лнтегркрую-
аим воздействие ?се кристаллической решетки) списывается в наи-
более общем шде гамильтонном представляющим сумму потенциально'
и кинетической анергии

Н= Е^ "* Т7 С*) (2.30)

При квантогомеханическом описании поведения системы гамильтониан

входит в уравнение Кредингеря следующим образом:

(1,-хг) = Н
Рис.2.3. а)Потенцийл Морзе, б)Межатомная сила взаимо-
действия, 7О - равновесное расстояние, 7^-
предельное расстояние медцу атомами.

Рис.2.4. Волновые‘функции для первых шести номеров.
но

Для анализе многих квантовомеханических систем успеико ис-
пользуется моделыирмоничвского осциллятора, которая, упрощая
в значительной мере анализ ситуации, р то же время отражает
многие существенные черты процесса. Работа жре ение для потен
циальной энергия систем* в ряд по степеням отклонения атома от
положения равновесия и, отбрасывая члены высокого порядка, по-
дугли :

,,?2)

где 7. - отклонение от положения равновесия 7О , которое

мокко определить вычисляя О* Сражение (2.32) опреде-

ляет гармонический осциллятор, для которого характерна квадратич-
ная форма л от снижала, а ункцмя Гамильтона принята.

+ ~г'~ <2.эз>

(Ъхъ\

Где К = I - • Р~ импульс частицы, щ - ев масса.

Используя жражение для Гамильтониана вида (2.33) в уравне-
нии иредтигера (2.26), получим решения для гармонического оецхля-
тора. Решением уражения кредмнгера являются волноже функции,
полностью описывающие состояние рассматриваемой квантовой смс-

Нп <2^ >
гдо Ил ( ^ ) - пепином Чейовева-Эрмита н -го порядка, имею-

, т - масса частицы, - постоянная Планка,

- амплитуда нулевых колебаний.
ш

Пр1ложенме нагрузки к твердому телу фиюдит к растяжению
его связей. При этом совершается работа ко перемещению атомов
решетки твердого тела с преодолением сил связи реметки. Проис-
ходит накопление потенциальной энергии в атомных связях* "Рас-
тяжение" связей происходит дискретно путш "впрыскивания" уоно-

нов, черпаемых из источника нагружения.

Растяжение связи до значения 7^ (после чего происходит

ее разрыв) соответствует запасание в этой связи энергии

™ ♦ -- -)Йиг,

гпе

- число уровней энергии осцил-

лятора, соответствующее возбужденному состоянию связи до энергии

Цр * где - энергия диссоциации. Типичное значение

энергии максимума силы связи для железа составляет порядка I зВ

тогда имеет порядок 1С?ч 10ч

Дж* ка> 'ого уровня энергии волновал функция имеет свою фор-
му. На рис.2.4 представлено несколько ендов волновой функции
гармонического осциллятор»» для первых: цвети уровней Сергии С С У-
Как отмечалось, при растяжении связи происходит ее накачка диск-
ретным! фононмши порциями. Это сопровождается скачкообразной
последо т< 1ьног перестрелкой волновой функции. I состо .ош рав-
новесия (отсутствие нагрузки) имеем нулевые колебание рецетки и
волновую функцию, соответствующую уровню энергии Ео««О.

Для одномерного кристалла (один ряд связанных атомов, рис
2.Ь) при нагружении происходит впрыскитакие фононов, к< гор^е зя-
тем яри под л ей ст ткем тепловое (а такче нулевых) коле'янл распре-
деляются по всей цепочке. ’1осле достижения критического значения

растяжения в связях, равного , одна из них начнет разрывать-
ся (переход системы в неустойчивое состояние), а другие с язи

раляхеиро нть. еламсацит

одномерного кристалла представ-
Рис.2.5. Исходное (а) и растяцутое (б) состояние
линейной цепочки атомов.

исходное состояние
линейной йепоини.

Растяжение

Рис.2.6. Модель линейного квантового гармонического
осциллятора излучающего при релаксации вол-
новой пакет элементарного импульса АЭ.
из

ляет собой уменьшение расстояние ме ту соседними птомаин в остав-
шихся частях цепочки. Это соот етстгует "свялигэнигГ атома гармо-
нического осциллятора с возбу%гвнного уровне в потенциальную
яму.

В соответствии с правилами отбора прогесс релаксации проис-
ходит последо ятелыгы к скачкообразными переходами с одного уров-
ня анергии ня другой более низкий. При этом происходит излучение
фонона энергией .поскольку мы использовали модель квантово-
го гармонического осцмлл?’тора. При релаксации связи от энергии
Е до нулевог энергии происходит излучение г кристалл последова-
тельного цуга из гл фононов (рис.2.6) •

Переход атома с о ого уро ня энергии на другой сохрово да-
ется перестройкой голновой «ункцим в обратном порядке по отноше-
нию к той перестройке, > оторач происходила при нагружении. Цуг
излученных при релаксации единичной связи юнонов характеризует-
ся соответствующим распределением в пространстве и времени отдель-
ных фононов. Причем, каждый фонон, хак элементарная квазичестица,
обладавшая энергией Ъ , описывается своей координатой х
и импульсом р• и к , где к - волновое число.

Свет ем* квозгчастщ в соотгетст ли с теоремами Эрен^еста
(см.,например, [°1] ) можно рассматривать в качестве интегрирован-
ной (усредненной) квязичастицы, обладателей уже классическими свой-
ствами. Теоремы Эренфеста записывается сладувщж* образом [бХ] ;

с!
сП:
Теоремы Эренфеста позволяют связать хвантовомехаммческме
представления системы элементарных квазичастш в классическую
кваоячастицу путем Усреднения в пространство координат от ельнмх
квантовых квазичастиц. При этом скорость классической квазичасти-
цы равна производной по времени от среднего значения радиус-век-
тора пакета квантовых квяэичастмц. Производная по времени усред-
ненного импульса пакета пропорциональна градиенту потенциальной
энергии. Квантожш уравнениям Эренфестэ 2.36, 2.37) могло поста-
шть в соответствие классические уравнения движения частицы, имею—
цие 4орму

Р с/Р .тт

<2-за>

Стремление отыскать микромехакизмы АЭ провопит к необходи-
мости описания источника А в терминах квантовой механики и
продет тления елементарных сигналов АЭ в виде кздзичастиц - фо-
нонов и их сококупности - фрактонов.

В [82] последовательно рассмотрены соотношения волны чясти-
ЦМ, которые можно использовать для описания процесса релаксации
единичной атомной связи как излучения одной "большой” махрохва-
зичвстицы. Ери этом вначале необходимо ползать макрокваэизчсти-
цу, составленную из совкупностх микронвадичастиц, а зятем пред-
ставить ее в виде экпхвалшнтього волнового пакета. Данный подход,
как уже ише было указано, основан ня тео^&ах Эрен ест . восполь-
зуемся техникой представления квязичястицв-волня, развитой в {82}
применительно к процессу радаксаци;. кг актового г»р> омического
осциллятора.

11К было показано оше, при релаксации осциллятора (единич-
но’ атомной. связи) происходит последовательное излучение гистам
иононов энергией кадди/. Для описания поведения подобной
системы Кононов вводится функция распределения квазичастиц
\л/ ( к,х,Д ), пользуясь которой можно описать процесс распро-
странения данной совокупности в пространстве - времени. Моменты
пункции IV (к» х» Ь ) по осям К и X позволят предстажть сово-
купность фононов в виде макроквазичастмцы, которую в целях эко-
номии следует назвать фрактон. Это название вытекает естествен-
но из природы формирования данной макроквазичястицы, возникающей
по причине релаксации возбужденной до анергии (энергии рез-
руаекия - епетдд ) атомно/ свяпи.

функция распределения кваэичястиц IV(к, х)Ъ) • представ-
ляющая количество кбэзиччстиц в единице объема фазового простран-
ства к, х> 1 • записывается в виде [?2] :

> «1+К2

где $ -х!-х2, к . —-------

Имеет место следующее равенство:
=^[\л/(к.хЛ)с/кс/х (2.40)

на которого видно, что ункция 1л/(к, х, ) является плот-
ностью КБязичастиц в разовом пространстве ^к»х}.

При вычислении функции распределения квазичастиц для релак-
сирующего гар» энического осциллятора получается тыряхамие:

\л/(к,хл)^2ехр[~ +2^-^йл1Л1-^х1!;Сюг-шЛ] ” (2.41)

х ех/>[- (к--

Хо
\! й

где Х„= (&]—) = =^=Г ' Хо - мшжтуд.

нулегых колебаний квантового гармонического осцилляторе,
К - волноюе число, X - смещение атома из положения равновесия,
- частота собственных колебаний осциллятора.

Классическая частица или ыакроквязичастица (ректон) монет
быть определена анергией, координатой и и шульсом. Энергия фрак-
тона, как было установлено выше, равна ~ Р <^о )(пи -|-).
Координата и импульс ‘ректона могут быть получены использование!.'
тыратений, полученных Маркувкцем [32] :

= ту/х IV(К.Х,1)с1*с/х (2,42)

- для средней координаты ^ряктоня и

^Тх = К (2.43)

- для среднего импульса фрактона.

Вычисления с испольэогением (9), (10), (14), (17), (18) дают
сл едущие выражения для координаты и импульса фрактона.

где т - число фононов, составалющих фрактон.

Таким образом, определена макроквязичастица - фрактон, ко-
торая поможет нам при рассмотрении процессов разрушения и сопро-
вождающего его излучения упругих колебаний - акустической емиссии.

фрактон - макроквазкчастиса, представляющая собой результат
усреднение потока фоиоиов-макроквазичастиц. Понятие ректона
аналогично понятие дилатона, использованному при рассмотрении
разрушения одномерного кристалла в результате тепло-шх упхтуа-
ций [во] .Энергия фрактона связана с анергией длс-

социацми. По**видимому, Фрактон можно интерпретировать в качест-
е кьанта разрушения, упомянутого В.В.Нои <ло . [ ] , Скорее
всего, здесь более правильно говорить не столько о кванте раз-*
рушения, сколько о дискретном элементе ркзрупения, поскольку
энергетически! масштаб рассматриваете процессов разрушения та-
ков, что шполняется условие Ъсо кТ , что означает необхо-
димость классического подходя.

Условность описания процесса<рвзрузения атомно*1 связи,
релаксации и сопрсЕОк. еоцего ее излучения ректонов связана с
услогн^сты представления структуры твердого тела в виде кристал-
лической ресетки с сселенными атомньг.<я связями. Для металлов
такое представление неадекватно, т.к. радиус действия атомных
сид преашает постоянную решетки. В этом случае мо но принять
рассмотренную модель определенной долей условности.

Автор применил впервые термин "фрактон" [14] яри анализе
предельной чувствительности при ^орог АЭ. Почти одновременно
тот же термин был использован для описания собственных колеба-
ний фракталов [337,346] . Несмотря на независимое введение тер-
миня, модно нл?ти их глубинную связь, однако это тема ддя само-
стоятельного ИССЛОДО.лНИЯ.

В результате р веденного евплиза выямено, что эле ент р-
кый акт акустической эмиссии, связанный с релаксацией единичной
атолной свяжи, является согокуяныи излучениеи цугп «онэноь,
воебу»ленных в процессе р^лчке яци . Причем . р?; :оЯ ... опи-
сания модели га >конического осгллляторч, от ильные рононы воз-
никак)? в результате последовательного перехода квантового гар-
монического осциллятора на более низкие уровни энергии при
релаксации связи.

И, если эти ононы описываются с привлечением терминов
кт антовой лехздики, то их совокупность, образуемая келзичк 'ро-
частиву полно считать ухе классических образованием. Тем еяллым
проБет л юреход от К2антоБОмасяничес<ого рассмотрения возбуж-
денного состояния лтомно; связи и процесса излучения упругих ко-
леб^яин (квясичастиц) в результате релаксации этог сеязм, к
классическому рассмотрений в терминах классической акустики, а
так*е к рассмотрению с использованием представления макроквази-
частицы, обладающей уе классическим/* свойствами. Переход этот
осуществляется путем усродвнния квантоапс параметров многих
квази- асти .

Для одномерного растянутого кристалла в виде цепочки свя-
занных атомов разр? в одного звена приводит к релаксации соседних
связей и соотьетствупщего излучения фрактона в кристалл. Релаксиру-
ющее возмущение распространяется вдоль цепочки со скорость- звука
(которая зависит от степени растя-ления, уменызаясь с его увеличе-
ние ^). Энергия волны возрастает пропорционально числу средахси-
рою зших связей (числу излученных фрактонов).

В классическом представлении цепочка томоь представляет со-
бой длинную линию. Процесс распространения гезмуценк* лр< обры-
ве цепочки представлен на рис.2.7.

Цепочка атомов растягивается до тех пор пока не разорвется
одна атомная связь в момент (положение <Г на рис.2.7). Вол-
на сжатия распространяет вправо по цепочке к ла время
(где п - число связей, 7 о - постоянной ранетки, V- скорость
Относительное
смещение А У.

Скорость X

Растяжение до Постановления зЬена.

Смещение конца

ис.2.7. Колебания одномерного кристалла при разрыве

межатомной связи.
звуки) вся цепочки среляксирует, потенциальная анергия расетяхэ-
нхя полностью перейдет в кинетическую энергию. Движение про-
должится вправо, однако при закрепленном правом коте цепочка
начнет сжиматься последовательно по связям, наиимяя от притого
конца к левому.

К моменту произойдет полное сжатие всей цепочки, ее
кинетическая анергия полностью перейдет в потенциальную энергию
сжатия. После этого свободный лешй конец цепочки начнет движе-
ние влево.

Б момент » пройдя равно?есное состояние, цепочка начи-
нает растягиваться и к моменту она полностью растянется. При
отсутатяш потерь (как тепловое, так и потерь обусло сенных
ангармонизмом связей осцилляторов) проиюало бы полное восстанов-
ление целостности цепочки. Однако это совершенно нереальная мо-
дель повадхия цепочки атомов. Поэтому, когда говорят о залечи-
вании ь дкротрещин при каких-то процессах (снятие ншрувки, пош-
шение температуры и т.д.) род этим следует понимать не восста-
новление исходной структуры твердого тала с восстановлением преж-
них атомных связей, а об исчезновении макроскопических дефектов
и возникновением в этих местах микроскопических дефектов в ви-
де пор, дислокаций и т.д, Т.е. полное восстановление связей
практически невероятно.

Как было показано выше, разрыв одной атомной связи приводит
с излучением
к релаксации соседних связейчтрастшхцего потока Фононое в ре-
шетку твердого теля.

Введение элементарного импульса АЭ даот гоэыогмость рассмат-
ривать процесс АЭ в виде потока элементарных импульсов распре-
деленных во времени и пространстве. Из подобного потока орим-
руется непрерывная АЭ [83] при отсутствии или слабой корреля-
ции срабатывания элементарных источников. При достаточно сильно*1
(крупномасштабной) корреляции формируется единичный импульс АЭ
[ЗЗ], как это будет показано ни е.

Рассмотренная модель весьма далека от практической [272,
273] , однако он позволяет представить ргд су^естьеымх харак-
теристик реального процесса. 2о-пераа, процесс релаксации в
твердом теле можно рассмотреть как процесс ’хгзнмкногения и излу-
чения в ре ел . потока мякроквазичастиц, кстарнеув в еолноео!
представлении оно аре :тявлть ь виде потела элементарных акус-
тических импульсов АЭ. По-существу, аналогичный подход для опи-
сания непрерывной АЭ был осуществлен В.М.Барановым [СЗ] , кото-
рый показал каккл образом из малоэнергатических событий, кат-ое
из которых необнаруммио реалсно' аппаратурой, формируется непрерыв-
ки*! сигнал, который мо но обнаружить и зарегистрировать аппара-
турой облА^аощеР собственными шумами и порогом обнаружения.

Во-вторых, рассмотренная модель показывает, что для одномер-
ных структур, например, испытательных образцов в ви' в стерши,
мы имеем сигнал в ле приведенном в нижне части рис.2.7., где
слева приведено перемещение левого конца стержня в случае закреп-
ленного правого конца, а справа - движение левого конца - в слу-
чае сгобойного пригого кольца цепочки. Данный случай можно сопо-
ставить с рассмотрение и функции Гриня *»ля монопольного исто* ни-
ка с функцией источника в виде функции Хевисайда, ряботагщего в
полупространстве [312, ЗТЗ, 315] .

Однако, тут е необходимо указать и на различие моде-
лей заключающееся в 2-Х моментах. I - в одномерной цепочке
мм имеем, фактически, источники АЭ, срабатывающие в каждом
згене цепочки. Поэтому полный сигнал 'ормиро залей из по-
слвдоьательности одиночных ступенек, которые р конечном ито-
ге давали пилообразную криягт. 2 - в полупространстве возбуж-
дается два типа волн - продь. ьная и поперечная. Кроме того,
в лолупрострянстге функция Гриня содержит коэ урициенты
обратно пропорциональные расстоянию мецду источником и точкой
наблюдения с различными степеней. Это для дальней зоны
Означает уменьшализ энергии сигнала в результате его геомет-
рического расхождения. Для стар негой систем вся мс влив-
шаяся энергия канализируется по стержню.

Отсюда имеем третий вывод из рассмотрения стержневой
(одномерной) модели. В момент достижения возмущения конца
стержня там наделяется значительная энергия [32?] , Прак-
тически это означает, что, если датчик АЭ постаять ня кон-
це стержня, он Зудет разрушен.
[гз

. . Гсс до’ I лса -о. а ; с .сс .с., .

1 твердое толп. .»одолм сигналов акустической емиоеп

’ сцоргу/ц.рованнчх ранее проблем ах фундаментальное а».
чепие имеет источник АЭ ,в результате действия которого вы-
рабатывается А сигнал [ ,д0> ] . Ь проблеме источника А1
скл-таптся в туго, узел задачи физики и г.ехашпги разрушен» ,
акустики и сене» оакустики.В се его .кустике пробила очага зе-
детресеак.* являете. сагостсь_тсльня. раздело-, которому уди,
етсл большое шикание гногк?и мсслс чо ват елями [22] •однако
• до сих пор эта проблема не нашла своего решения” [ ].

Объем усилий в области сМсзюекустнки характеризуете:,
следующий дяиеммж • "на земле работает около 1300 се.,-
сгячсских станции. Они ежегодно записывают 250 тысяч о ;»е-
трясеки . В среднем ежегодно получается порядка миллиона трех-
ммвапентвдх записей - три миллиона кривых**, И одно
задач при обработке этих данных является выявление параметров
очага зол лг1 •/есешо. - источников АО.

2.2Л• Общие представления, связанные с работой источника
вкустическо эмиссии

Генерация АЭ являйте,; результатом проявхенил неустойчиво-
сти в твердо теле, нахоцящемся под воздейстгме вне;.них ид»;

, греннях мелакических напр^лелий и перст оцени?.Источник АТ4
адаптирует тд ирдос тело к некоторая уело. ,1. наир.ленно - де—
,ор1 и.»01 энного состояим области в кахщой точке которой и
случае динейно-упругсго тела имеется смявъ ьежду тензор иа-
Пр/жениГ. .'-лорр. .и [/О, 22, >-3, ]’
гае С1?а

- упруга константа «явдяпцался тензороь

раита, Гяражснме ('.17) представляет собой обобщенны.

4-го

закон

Х^ка.ксполыуя константы Же и /<* «можно заразить

где <Г^ = , 4 =“ а )

сл вол Кроиакера.

Основной а сустическо? задаче;' в ; «осматриваемо области

явллс ождение звачени, сг ощени напр-жеии, или связан-
ш.х с ними кзнчеекк ; едхг и в како.. либо точке пространства
(точке наблюдения) гыз;заншп ерз атьчдпие: источника АГ. Для
□того необходимо составить уравнение движешь, и решил его.
В обще?, виде уравнение записываете;, как уравнение равиовсс,

дехству

»г»

г данное, точке пространства к в данях. д оас :т вре-

мени, сил *\2
о = Р > г., .

У ‘ (2.0)

Занята I ь индексе означает /.и^х' срен .ирование по направлению,
обоэнячяе-о* у си? волок после занято ^Ьистша де;ствупда
ег.л нс. единицу ; яссы 7^ - тонзор напряжений.

Использование связи гезду тензора* и иапряжеки и доверья <;...

дает вчррление в ?юрг е уравнения Лаяе:

(2>50)

'то урамекм пгт од.от при заданных переьщъниях на г] зяхах
пространств и г?.всстих. обье.н..л сидах найти перевгецешто,:
с ник и другие параметры двиааюь, любо*1 точки рассмат|Е паевого
обьеьа.

и
^нтаресущие . ([жаичешшв еличяны смещения^силы принято

поражать через скал рь; ж векторный потешл-

ааи [бе. ъ] .
125

V - 7 Ч> + 7» Ч'

Г • V Ч> + 7* Ч
Г* Г

(2.51)

( .5 )

Подстановка варахени для потенциалов в уравнения С .49) или
( .‘о) пр. ряде уп.хцзпди ус лов;: (лине ность, с породность,
изотопность среды) приводит к югпов т урав енк.г дд потен /.ало.

смещения в виде

(2.5о)

( 2.54)

где Се и С$ - скорости продольно:: и поперечно., волн.

. [ нахожден!: значен* акустических величин источника А’
иеобхо о ревит: у| авнеьи. (2.5 ) и (2.54) для чего необхо-

о ляльнсйевя конкретизация задачи путог постановки гра-

НИЧ1П1Х и начальных уело.: . Ь наше; случае как и в боль/./нотис

случаев длл начальных у с лов... выбираются услоыи вида:

прт ^4 0 (. »Ь5)

1рагичш:с условш опрсдсл. птс тег ,что в епдодио" среде под
е сты ‘ напряжени* повлияете разрыв сг ' ’ начале

координат)«уасширекцился в плоскости разрушеше ( 3 « С) с

некоторо. скорость 1 ЪГ . Тогда на поверхности 2=0 дл>*
верхнего полуп. ос^ анства (рис. 2.с.)

(и. ол) = - С (х. ±); б-гк (х, о, <> О пр-. /*/ <
где б» (х. О;1) - Н('и€'х) Н -йунттмя Хэвиоойде

еие«11.. Юдлопых уравнений (2.53),(ЭЖ54) ,удовлетворяю-
щих начальным условиям (2,55) и граничным условиям (2.56)
под мяо с ^пользованием интегральных преобразование ап лисп п
ч^*рье(либо лвнкелл), ^ак эю показано,например ,в {22,54,-2,
315 ] , либо непосредственно численны расчете. { ] ана-

в
литическое решение задачи квадратурах получается только в
редких,частички* сугубо упрсаенных случаях.иод решения задач:: при
использовании интегральных преобразогани - , с лецугци'. 5 равне-
ние в частных производных для потенциалов,используя преобразо-
вание 01->е для пространственно б координаты х преобразу-
ете/. к в чу:
X I / \ - С

1р(е,-?л)=^ 9>(эс.э,±)е с/х
- о» (;.57)

4>(х^)=^]ч,(е.г,1)ес6х' с/&

и преобразование яапласа (опуска> пространственную координату)
к ищу 7е

съехэ (2.Ъ^)

%(р)еР^Р
2и < ) .
с -* ©°

Теи саяым уравнени. в час2*г-ных производное сводятся к алгебра-
ически г уравнении*’, решение которых и; еет вид

4>р (е, -г, р)=й (е, р) е'р ’ г+ а (е.р) е р *г + У?

(^.Г9)

Ч-Р(е,г,р} = с.[ь,р)егрЪг+Е>(б,р}ер* <рр

где А, . ,С,; - неизвестные коэффициенты определяете граничны.
и начальными условие и, с^1
- волновые числа для продольно? и поперечно голи.
<р® и - частные решения.

< лсдутиг шагом является ишолиение обратных прообразовано,
сурье и Лапласа. 1_ссле выполнения урьс преобразован!* получает
рс юно для изображенжг потенциалов г виде

\Рр (хя.р)=ч>вр ][я(р)ер^вр)ер*7]е<рвХс/6

. й (. .60

Ч'рМл.я)1 ^₽4Д/[с(р)е''°?г+о/'/=)е'>?г7^‘/’

Получение оржгжналов про^одитс< с использованиеь метода
глньяра .Ькполнение рас стол по шодояно* схсге

проводится с использование; значительны. по обьеа.у кате: эти-
ческих выкладок [привар выкладок,выполненных Л.1 .хасаько.. при
участии автора п1.*.ьеде.{ а цржмшов . )• Полученные ы’ражмп
трудно подлаютс/. анализу с .хнл и дакчоскши интерпретации и.
с*та ситуиля усугубляется еще те. ,что получение радении в
квадратура.'' в большинстве случаев практически невозможно.лайды?
отдельны случа. требует выполнена.*; конкретных численных рас-
четов,после больше;! подготовительно! работы по получена ори-
гиналов из выражении (2.60) или анализа с значительно упро-
цазджи предположена. ? и [!>•] .

1 се.<сг оакустнке ( 3 , е в последнее грегл к в АЭ
[ 90, зОЬ, о(х, иОЭ, э16 ] широкое пригеноние находит ме-
тодика анализа волновых поле .соедавае» а источнике: воэьу-
цеом в твердел тело, с иоподьвомяка. дина ичсско. Сункнп
1ркни.

Использование функции Грина дю: решения задач А<' носг г
более естественны*! характер, поскольку ео ; одно интерпретировать
«сяк оператор предста! л . и/ реакцел канада распределен*.. сиг-
нала на пространственно-врегенно б пульс. При это по.вил-
стоя логически связанна . юалохность осуществления боле» де-
тального анализа А" канала в последовательное возрастали. /ас-
ьтабов явления: от лчгкроскоп/ческо, модели оплсывапдей а-ры
единичках ато! ш х связен или групп- связей полною акустического
хашала евляыьаадвго маточник АЭ и приемник сигналов, ор аль-
но функгжя Грина для волновых уравнении (2.5ч) 2.54) есть ' -
кд о: октальное решение этих ураьнени [ ] . ’?ле. такое решеям т
и си
дальне е» можно находить решения дд тогсг иного распределен:,
лсточнхлов юз& уценил, которыми моделируются источники к'. Г
обще» случае это делается путег/ использования теоремы представхе-
яиг [_ 22] опиенватей деле смецениГ точек среда через снеге: у
действу ших в объеме сил, наир, жени/ и смещени на поверхкостг,
окружаодей рассматриваемый объем:
г/„«*)= ($,*-%*) +

-о°1Г (2.61)

Лк)(^С;ге П; (гкае (?л-тл)]^Л
-оо$

гпе &,*-) ~ динамическая тушения Грина,поэголяпшж
связать какое-либо из упог янутых в не возпелстги. в твердое
теле с смещение! в точке наблюдения.

Любое воздействие в твердом теле можно представить в иие
некоторого набора элст ентарных источников ^22, 23, 69 ] тш
ГОЯОПОХ1. диполя, к । *уполя,точечно сил4, пвр сил без • о-
мента, пары сил с юментом и т.п. оргвльно от: лсточява о-
жпо получить разложением <ункпжи Грина в ряд[ 1х) ] в окрест-
ности некоторое точки
Каждое слагаемое в выражении (2.62) ьожно считать результате
воздействия упом шутих выше элементарных источников. В час-
ности.У^г) -точечная сила, - пора сил

с I сконто т.н.

г сс!сг оакустике установлено {22, 22] ,что п^ктическя
любоя сса СЕ оисточннк, а,следовательно и псточьякл АЗ, г окно
представил, наборе.’ элементарных источников не в,ие второго
порядка.

. исследованиях А' начинают нспользо ьать описанное г о-
дсл/рование источников , при эта ограничиваете также как
в се сгоакустпке, в основной ,наборов диполе и тензоре х
. омептов. Широко используемые для имитации А- из лог стеклян-
ного капнляра или стержня карандаша моделируете, ьонопол:-
Ш : ИСТОЧН1КОГ .

В [22] показано,что приняв условие непрерывности фу-
нкции Грина и со производно!* на капо либо внутренне поюр-
хности, в частности на интсрссущс нас поверхности псточн
АГ - 7“ получи , пренебрежении объемными силами, доста-
точно простое выражение для евгоцени
ип(х.^1/[и;(^)]с^ (• • )

-ОО 2?
«то представление позволяет ,эмдав яли получив каи.ь л<1бо
ойряэо смещение на поверхности разрыва (источника а:) е
числив Грина, получить смещение в точке приеме. С

самого начала в данное подходе прпнебрегаетс тл рак; по. воля.
озбужиае.1 ых источьиког , на поверхности разрыв .что не л, -
вод т к значительны. погрешностям при определен. параметре
источника.

1х’раженло (2263) южно такие написать в копактпос виде:

и(хд)= * г.(г) (2.64)

к. ранение ( .64) представляет собо. ио-существу операцию свертг
возмулаще сиди с ^ункпие:. Грина в результате чего со можно
рассматривать, как уже говорилось, в качестве отклика акуст -
ческого канала на делстше единично; сид.. еобходл ость списав;;
возиуце .л. в твердог теле,с использование- е зорк^л величии,
распределенных в пространстве не позволяет расе: ятриьать < лк-
л Гс/. .а как просто; коэ</;ц1Лент передачи акустическо. еноте и.

Кажды. раз необходимо производить начисление сигналов АЭ рас-
четом' выражени.. содержащим интегралы. Исключение составляют
редкие частные случаи, как, например, возможность получена
ункг Грига в аналитической форе е дд. расположения точки
наблвдени в эпицентре [ СЧ, 31Г] ,

. счисление функции Грина превращается в се оста ’ельную
акустическую задачу [ ?0, <.?, ЭМ ] . При этсь: отсутствуют
обцге аналитические вираженил пункции Грина,кото; ~ ш еет с. о.
вад дл. каждого частного случая сочетднп ' вила источника воз-
ь уцени . и граничн ух услови. .

етсдически г с?; гт быть полезным рассготронио простс
случаем. Так : ел; чне де.<ст;^л точечно.' сид. я.лс
координат в направлении х; • смещение в точке хЛ
гс еет риг Г 22 1 : ,/Гг

где у**г;/г»Эг/Эх: - направляющие косинусь.

Члени содержащие Се В с? - соответствуют возмущениям, рас-
пространяющиеся о соответствующими скоростями продольно., и
сдвиговой волн, а перви; член в выражении (2.61) возмещение в
точке наблюдения существующее в промежутке между приводом
лрогольиоП и поперечно, волн.Поскольку оно имеет ко® рфициект

V3 • его значение дд. достаточно удаленно точки наблюдения
исчезающее вело.

При использовании в качестве модели экспери:, витального
источника пари сид* смещение олс\ ентоь среди в точке наблю-

дения определи зтся через ст ещеяае и их производную по врос е-

ни следующим анражениеь в обозначениях принятых в [ ’ ] ••

'ЦСз

14:^)= Гр - 6

ч У

г/се

, - (г.м)

,3> У? 'Ыр

/1 УпУру<у 0^^^пУр -<Глр Г4 )м^ир(к~
к У/7РС|7 /
Е32

- но; аль к по, срхнооти раз. . 1,

нал; з.—

л 7 лс косинуса.

лч ' е «тола от точе’ него источи, оса А< ;а и свел «но? у ьа

Т источнику, кеобхедкье лрсгктегригсьать ел с1 тарное

акустпчесвос юз: >.;саис до ад .кости разрыва ,мнтегрхрВ»

ч»..е "л; членов дальне. аони наст:

и(-х.е) = || сС5, )] _ . 7)

сЛ"Ь
дражекие (2. .) позволяет п елслжтъ орлсу в ду;я ю .

в дальне. зене дав продольных г поперечна го лк а тег случае,
когда мы маем выражение лдг; чтя ^оже? его численно

раечмтать. есть так ьнз . ас. 9 ункгдл мсточнига,

которая .(фактически ждрсг.’.’сркзует гсточпвк А’, I к реже ни с
кохно переписать а более компактной ше ^Л] :

Факи* об/ азог с сценке среди точке иас лщ'д—1 < х л отс.
... в.л.ио сЛч. у .ч«_ артулентоэ:

гк=иг(жЛ,у,б,'г,илйР) ( .69)

. с сгоакустижо пржш го 2«7 кето шик за зхтрлссни .
ирактериэокать се ячеек иоментоы МУ •

яамваамсл «•унда? сита льва» пар® етреж а ахомшн в ь /«хг*
( •’*). с гически 1..огент лгдлетс тепэоро« г. не се; по].:</.
;:в;;Ю|в а и*» ос 'хточпи'н. •* ”’г*тно г ? с: с "•'.*(

К'дб;г. евп: чо|оа се л '.-Л момент ззпксыгаето>. так* о
133

зо :

( .76)

где

Е эбисмаостп от

- тензор плотности С1 с. ического • о:-ен-

вида разрыва .он I;рзхаетл

дл. Дьо. но пари сил.используе; о для

•адежмрованил сдвигового

источника и :

/Дгъ^д)] о о \

гл = I о О

' 0 о (^2/-Ди»(?лЛ/

-для трещины обрыва. При использовании данного тензоры в облает:

.его называл тензор гог ента А источника [ ^0] . ;;з
(2.7:) следует, что трещина отрыва 1моделируете сут г..о трех пер
сил Зеъ ?о:’снта с составляй?и Аъ^, Аг^^аНЪ13 , а

о чосгтсль<шс величины составивших до осям будут [±- 1-(х+л^)/х]
( для стами это будет 1:1:).

Сражение (2.6 )с учетов (2.66) полностью опис твает поле
г.злу^СЕкы^ксточника. Оно вляется результатов спользованиг
динаки1 секо функции 1р..на дипольного источника расположенного

в твердое пространстве, и позволяет расчитать воз‘.7щеняе на
л;>бО1 расстоянии от источника, оз ожность использоьаггл роз. . г
тетои, полученных в се а оакустихо, основана па схоже природе
источника А’ и источника землетрясенья.раз;н:\«(ддасл только
энергетически? глсштабо. влсия ,соответственно. не н
раз; ерам я.

из шраженил ( .бы) -идио.что мь и ее три ъша эа^ас» о-
стд величины ьозгу.енк от расстояния: >)•— > ; 3)4" *

Гблизк источника необходимо расчитывать по^с излучение» учи-
тывая вклад всех членов выражения (2.б<). то, так каз-ию. ая,
ближняя зона. 1-дали от источника сильная убывающая зависи-
; ость от расстояни. шзроляет пренебречь первыми трс л чле-
нами. Имеется также переходная зона, ыогда определенное вли-
яние оказывавт члены содержание ; ножптель

ге* еннэ . ззвисх. ость Р(^} .оз» .уценят,вовнмкаыюго в
источнике отображав, л членя* и содержащш. и врсж я приводит к
врег’енкоЛ зеьиск ооти смещения частиц среды в дальнейшей зоне
при больших г вида Г ~ ) и Р (1~ ~с$) .Происхо-

дит разделение цу га на продольные и поперечные волны.

ьсли длительность скачка трещины достаточно алы,
то р дальне зоне возможно принять и:пульсы продольно и
поперечное волн раздельно. Условиями дд ©того является

Се - с3
се с5

(2.73)

(2.74)

Лл скачка трещин., порядка I м и рассто ’шы от источ-
ника до приемника порядка 1бС мм ,эти условия достаточно хо-
рошо выполняются.Былолионии второго условия очевидно. . л
СО&рьиС'*гг.л
первого имеем: скачем трещины № I ?д$' ^ориентировочно за вре-
|Я д1и и I мл » 0,1*С,<. , д.1 перко! части услохая
(^+ • <). 3 мл мкс

(2.73): 100 вал 6-3 = Их гм • 15 мкс.Т.О., во многих слу-
оТП й 1.11

Л КС
чаях встречающиеся на практике, продольные и поперечные вол-
иг.изиучепкко источнике, югут быть зарегистрированы раздель-
но.
]динняь ж дальня, зона источника АГ определяете соотно-
шение» сох/се и соч.1с$ жлж,соответственно, 2.»^? п

я , где п. - число длин волн (продольных,обо

поперечных), укладывающихся на рассто нии от источника до точ-
ки набдвдешы.

дальняя зона соответствует расстелило иеад источшнсоь
и тонко» наблюдения на которо^Д^ывается несколько длин вола,

В настоящее вреде принято [ о06, о!2, 511] пред-

ставление поверхности разрыва в виде плоскости, а величина
скачка я ецепх.» считается поста, няо во вс х точках на пло-
скости разрыва., та кдкне.^а для опенки очага возмущения ве-
личина ,как ухе от» эчалось , наз ваетс ункгие источника.

Рассмотрение процессов А.< в дальне.; зоне, что во но-
га: случаях А< практически сараю - о,позволяет упростить
выражение (2.61 ),которое приникает вад [91]:

Г7/у-- — |
^Ги| с*'

(а.75)

ор а чушкцна источника ,введенная выражение; ( . ) за-
висит от хода процесса раввжтия разрыва. се с озкустекс по-
следовательно были использован различна© подходы.Так г наибо-
лее широко гспользоваые. ся одели распространение разрыве
представлялось происходящие 1 ваде расширкпцегось. в одно;

/л цряюуголышка [. аЬ, Л1 ] .При вто; унккжв явраста-
ня 1,е ячи1 сг ецонл точек среды Спереди;:4роит цунг . исто-
чника )представд дл различными кривыми (рис. 3. ).

ледует от етить.что в большинстве случае] функг: источ-
ника >тб;-1 а’чс1 исходят некоторых общ соображеш ,осхю. . -
мн из которых бплк:
1. ункшы источника равна нулю, до некоторого о* сита
врем енм и равна конечно . постоянно величине спустя не-
которое враля.

2. Переход от нулевого значения к стационарно:. у коне
ном.у значению происходит либо в ваде скачка (чункши дви-
са да), либо в форь е плавной криво .

. орма кривой переходного процесса и его параметр., т.е.
длительность скачка и его величина выбиралась произвольно.

Ь’ябор .ода и параметров с.ункда источн/ка 1 ^-исследо-
ваниях производилась ю всех известных ни случаях произвольно.

Песготрм па некоторую псскуственность выбора Функции
источника в виде Функции .^виса^ща в некоторых случаях били
получены интересные результаты.отражающие род характерных
особенное те- процесс! излучеки . воспользуемся ддч обсуждош.
результатам и 1.&.Баранова с сотрудниками [I • ] .которыми

рассмотрено воздействие внутреннего давлекш в виде функгиг
девиса да на поверхность с ер/веско ; полости. ь ранение . ин
излученного сигнала и его спектр имеют вид:

= {1+к

к р>€1 (2.76)

гдо а и ё • койотанты, - радиус полости, т, -
расстояние до точки наблюдения, Л к. Р - консаанты,причем
с^/З = 7 у - 2 1Г* * 1) ~ коа,ч.шшсит Пуассона.

Из приведены выражен) но:

Х.Иарвкетры сигнала свяааны с резтером излучатся^: окси-
ьлиатуда час годного спектра обратно дрснорЕмоиадьна
размеру полости, /л ллитуда сигнала в дальнем зоне пропори.-
она ль на квадрату уадауса полости.

~. Лосгояниан составлямция импульса у« епъсасгс. т.'^- .
мдесь :.а пстесх под постоянно. ссстзвлятхцей значение сигнала
при болызи временах, т. е. статическое смещение. . данна
случае . вас люда с. продление прпнпипа Сем- спаяв .0.21]
согласно которог у влияние вида распределение сих (с воценил),
как и юоОмС их де/ствне играет роль только в нецосродетаен-
но! близости от облас’и прилог они.. сил.

3. Дея иьпульса мокко оттсткть цригтернзе ос .влк- .
•однако агядитуда н/ настолько ь ала, что в оокъ^.нствс сду-
чаел нии ьохно пренебречь. Так отношение бьялиту первого
..акск'у-^ ( ) ко второму ) составляет ве-

личину порядка 0,1..

Болыюе затухание оснхлдга: сь зано с боли.ь де; п.ь-
ровачиет. колебаши олости средо округа . полость , что
определяется ь свою очередь отборов энергии от и;точника
1 результате излучение. Подобны э./'ект отмечало.: ранее для
маделм дислокадиошю: струны [ 10 ] .

Последки: вывод важен для нас тем , что , он догаэываит
воз: окность пренебречь дифракпие: излучаемого импульса
на свободно.’ поверхности источника ЛЭ. . сальные источники
‘ и епт шероховатую поверхность, вслодствкм чего осшллл л и,
характерные для расифтриъаенок морели, в еще 6ол*аЫ1 стспеш:
рассеивается Л ««п:* обр»зо, , ..ехпе пренебречь ь прот1и олостах -
дение/ Розе ди^ракциеН излучаемого импульса ва источ-
нике и от>*аженияии ш.лулъского воз.у.,они. в резу«тат< скач/в
трещины на ее кошт:..

Модели [ С6Э 312.] развития повер .ностм разрыва г
ваде прямоугольника, увеличивающего свои раз; ср. путе».
увеличена. размеров олне, параллель хш дари ст|)0й исноль-
зовэлазь в ваде бззово модели в се. с; оа?я стике уд овеч-
ки параметров очага зе дятреседг . Сдезко, невоорухенн::.:
Iлазай видна искуственность построения тако? модели.Зожее
реалистично п;едстазляется модель Сэвиджа Г 22* 31 о]
Отличие заключается в то* , что разрыв начинается в точке
и распростриинете» равно’ ерно во гее стороад (рис. 2.9 ).
При эта: Фронт раирыва представляет собо окружность.пре-
кращение процесса происходит на кругово/ контуре . качек
смешения в момент достижения {ронта. разрыва какой либо точки
опдслгается по-прежнс* у Фуякгле.: Хэпися.да, пмвкжеЯ в дан-
ное случае лид:

ДК(^Л) = д^)Н(е' т)[(,'Нв'•?“)] • ( .77)

.осле подстановки это. функции в (<1.67) и выполнения н&-

обхолкшх опера;л можно полу-шть

11 [ад)= О

при

и1”

(г.78)

где (*^/с)

1иражение (^.7<) г о^но представить в гаде :
Рис.2.8. Схема образования разрыва.

Рис.2.9. Схема развития разрыва по Сэвиджу.

Рис.2.10. Форма сейсмоакустических импульсов
по Сэвидрцу. Угол 0 определен на рис.2.9.
ото ода видно , что при ступенчато, скачке смещена.,
ш. пульс в дальнее зоне нарастает пропоризонально текуче» у
цремеви. Ь момент достижени; фронтом разрушения стопорное?

граншгя в ^2.де окружности с радиусе! , происходят
кчнгновеимое* уменьшение значенжя сигнала до С. Сто связа-
но с теь, что интеграл в выражении (2.79) является констан-
то* при '1/(±-то/с)< и равен 0 при ы(ё - ?о/с) >рк.
Это имеет место в эпицентре источника . 1эд таких и дульсог
А. в дальне зоне, взяты; из [ , приведен на рис. ,1С

1.о.,можно констатировать отсутствие как аналитического
выражения, так и методики расчета достаточно рсадястическо.
функции источника позвояяюще по парш.етраь иьщухьса АЭ
судить о параметрах источника и » г первую очередь, о раз-
мерах площадки разрушения ( скачка трецины ). Постами/ за-
€р^НЧЧии

дачу получени.Источника , для чего рассмотрим процесс воз-
никновенил и распрострднкя разрыва атогн/х связей ,сопрово-
жвавыя^ся рехахсание' яапр жсшГ и излучение* упруг: ко-
лебания.
2.2.?. Модель формирования единичного и -«пульса
акустической эмиссии

На возможности представления твердого теля в виде одномер-
ных целочеы, двумерных сеток или трехмерных объемных структур,
в которых атомы изображается в виде массивных образований (па-
риков), связанных упругими силами межатомного взаимодействия,
основаны осцилляторные модели твердого тела [б2,74] . В подоб-
ных моделях твердое тело молот быть представлено в виде набора
фононов - эле^енч 1] ж возбуждений ранетки [б2,73] .

Рассмотрим простую кубическую регетку с атомами помещенны-
ми в умм стой ресетки (рис.2.31). Будет считать, что ме^ду
атомами действует силы связи в приближении ближайшего соседа.

^гя кубической решетки принято обозначения, направления
связей [ко], [ою] и|001] . Если сила действует ня решетку в
направлении [ТОО] (в наше4 случае - по вертикали оси), то в
л
этом направлении она растягиряет связи, накаливая в них упругую
энергии.

Пал медленной растяжении твердого тела расстояние мехду рас-
сматриваемыми атомами увеличивается квазистатически от ц( а -
параметр решетки) до . В некоторый момент, когда расстояние
мезду какими-либо двумя атомами превысит критическое значение
происходит рчзрыь атомной связи. Под дейст мем притяжения со сто-
роны других атомов реветки, рассматриваемая паря атомов динами-
чески расходится. Другие атомные связи, находящиеся на продол-
жении рассмотренной связи вдоль оси 7 , релаксируют с наде-
лением някопл&шой упругой энергии, равной работе по перемещение
атома от ’Зт до а. Е = 54т, . Разрыв единичной атомной связи,
*1г*»
Рис.2.11.Схематической представление кубической
структуры.
являющийся квантом разрушения [ ] , случит спусковым механиз-
мом возбуждения акустического потока, связянного с релаксацией
атомных связей в некотором объеме тела. Акустический поток или
акустическая эм..семя характеризует процесс разрушения тела при
атом каждому зленентарному акту релаксации единичное связи, как
ГЫло принято ьыше, можно приписать элементарный импульс акустичес-
кой эмиссии.

При некотором значении нагрузки какая-либо атомная связь в
твердом теле, например связь I (рис. Г Л.?) разрывается, т.е. «то-
нн II и II* начинает /инямичесхи расходиться, я атомы II и 21,
II и 21 , расположенные на продолжении разорвавшейся связи I,
сближаться. Сближение этих атомов есть не что иное, как релакса-
ция соответствууялкх атомных свяэе". Релаксации сопровождается вы-
делением накопленной в резуль? ате нягру-ения решетки упруго» энер-
гии. Эта энерги. излучается в решетку твердого тела виде элемен-
тарно гозмущений-иыпулъсов родольной и поперечных волн. В квази-
карпускулерном предстаплемкм эти возмущения были н«с ваны ранее
- ректонами.

Элементарный импульс поперечной волны через связи а,€,с,с/
передает динамическое воздействие на продольные связи 2,3,4,5.
Г случае кубической решетки поперечное возмущение передается на
4 сосе рше продольные связи. Продольными связями называем атом-
ные связи, расположенные вдоль приложенной нагрузки, т.е. в на-
правлении [10С] или оси 7 • Линия Е, соединяющая атомы принадле-
жащие продольным свя; .., разрывающимся в панный мслент, образует
! случае кубическо» р*д.етки квлцрзтную сетку (рис.2.14) в плос-
кости ху (010). Эта линия представляет собой ч.ронт разрушения,
распространяющегося в плоскости ху и для кубической решетки имеет
Рис.2.12.Схематическое представление распростране-
ния разрыва кубической структуры в плоскости У2.

Рис.2.13.Зависимость силы атомной связи от расстояния.
форму к ?др«тп, сторон*, пезипетр и площ-дь которого увели гнет-
ся по мере распространения реэрыга. Для достаточно "сильно* рас-
тянут» связей дополнительное динамическое воздействие мсгет
привести к разрыву этих связей. В таком случае следующкГ (пос-
ле разрыва одной продольной егяэи) шаг процесса разрушения при-
водит к разрыву еще четырех связей (для кубической решетки) и к
ралахсяции продольных связей, находящихся на продол сани рас-
смятриЕае!лгс разрывающихся связе' (к ним прииадлекет связи 2 ,
3,4 и 5 ; для "верхнего" полупространст я - 2-ой этих. На
этой се шаге процесс* начинается релаксация аоответствущхх свя-
зе ’ "второго" этяхя нккнего полупространства.

На следующем (третьем) шаге процесса разрываются продольные
связи, ближайшие х связям, разорвавшимся на предыдущем (втором)
шего процесса. Для кубической ре: етки на третьем маге процесса
разрыве ^тся дополнительно восемь продольных связей, находящихся
в плоскости рярруаени . Происходит излучение восьми элементарных
импульсов с первого этата", четырех со "второго этака" л одного
с "третьего этака решетки - гля верхнего от плоскости разрешения
полупрострянст ва.

Пеги разрушения в данной модели отделены руг от друга вре-
менем, необходимым для распространения поперечных колебаний от
р^эрушени:’ связи к бликяйлим соседним связям. Иояно считать, что
процесс разрыва связей распространяется со скоростыв поперечных
волн в области кончика трещины и в данной модели не мо.сот преш-
сить этой скорости. "Гакрепляетс процесс ряэуршенмя "большим"
расхождением берегов трещины, р^спростр^ня^имся со скоростью
Рэлеевской волны.

Потенциальная энергия растянуто!! связи расходуется на излу-
чение продольной волны (продольного ражтона) вдоль релаксирую-
щей связи,поперечной волны,способствующей разрушению и релеевс-
коР волны, распространяющейся вдоль образование ’ся в процессе
разрушения свободной поверхности.

ъ квазикярпуокулярном преставлении можно считать, что ис-
ходный 'ректон распался на три квазич стицы - ррактоны:продоль-
ный Ь • из/оденный в решетку твердого тела и участвующий в
формировании единичного импульса ЯЭ, поперечный 5 * обеспечиваю-
щий распространение процесса разрыва связей и ралеевский Я ,
распространяющийся по поверхности трещины (рис.2.12). Распреде-
ление энергии между отмеченными волнами (квазичастицами) проис-
ходит в соответствии с отношением волновых импедянсов. Поскольку
плотность (массу) среди можно считать постоянной, энергия распре-
деляется в соответствии со скоростями волн, учитывая равенство:

С: - скорость продольной, поперечной и релеевской волны»

- колебательная скорость частиц тела.

При разрыве атомной связи в структуре мочно записать баланс
энергии г следующем виде

д Е * 6^, Гу* Ед - и Г^г

где Г>=Г^-ЕУг, - поверхностная энергия, Г^Г^Г* - энер-
гия продольного, релеевского и сдвигового субфряктонов (возмуще-
ни1). Условие для поддержания разрушения мо но записать в гиде
Еу >Д Е . Пояснение для вычисления энергии приведены ня рис.
2.13.Пользуясь рис.2.и гыра^ением (2.°0) мохно предло ить
модификацию формулы С.Н.Буркова в виде Т/*&= ехр|^- - .

Поскольку & Ер (для силы связи в виде полу-
синусоиды , для силы связи соответствующей потенциа-
лу иорзе ) энергии одного ректона не хватит для то-

го, чтобы разорвать одну продольную связь. Необходима подпитка
энергией ,ректонов от нескольких связей, расположенных в одной
цепочке. Для перетекания энергии от других связей к месту раз-
рушения необходимо время соответствующее времени прохождения про-
дольной волны в нагруженном теле со скоростью С/ < Се) к
разрывающейся связи.

Замедление разрушения может происходить также на дефектах
структуры или на неоднородностях поля напряжения.

Из приведенных рассуждений, представляющих, фактически опи-
сание эвристической модели процессов последовательного разрыва
связей следует, что скорость разрушения не может превысить скорос-
ти Рэлеевской волны, в случае, когда энергия на поддержания раэ-
рушения ^из накопленной упругой энергии разрушающегося тел^.
Детальная разработка данной модели может быть предметом отдельно-
го рассмотрения. Нас же интересуют некоторые общие характеристи-
ки развития процесса разрушения сопровождающегося излучением уп-
ругих волн. Для анализа мы выбрали простую схему отрч* ающч.чх
существенные стороны процесса в рамках поставленной задачи.

В приведенных’ рассмотренных принципиальными моментами яв-
ляются процесс разрыва единично связи (потеря устойчивости [ 329])
процесс излучения при ©том упругих колебании, процесс распростра-
нения разрыва в решетке и связанной с ним процесс излучения упру-
гих колебаний. Анализ разрыва единичной связи [&. ,92] , а так<«
разрушение структуры [27. ,26б] являются предметов физики раз-
рушения и здесь эти процессы подробно не рассматриваются.
Основной вывод из наших ряосуждений заключается в том, что из-
лучение упругих колебаний при развитии разрушения представляется
в виде нарастающего потока квазичастиц - волн.

Простую (для наглядности) модель развития этого процесса
можно описать дифференциальным уравнением вида Г 93]:

= 3 (*>, а.) (2.81)

где х\,Х. - факторы способствующие и тормозящие (соответствен-
но) развитие процесса, а 5 - сила стимулирующая развитие.

Это уравнение в ряде случаев может быть разбито на систему
уражениР. В частности так поступают для анализа излучения лазе-
ра, в ре име ге^аряции гигантского импульса [ ”] • Решение
подобного уравнения даст нам функцию источника.

Для описание [ункнии источника ЛЭ мо но использовать урав-

нение типа:

(2.82)

г9е Г4

{А = О прк
р-а>0 при

п. - число квазичастиц ЯЭ, К и В - констан?ь», момент вре-
мени с которого начинается торможение пронесся. Выражение (282)

представляет собоГ логистическую закономерность изменения состоя-

ния систем.
Не слишком упрощая ситуацию, дифференциальное уравнение
(2.32) можно разбить на два дифференциальных уражекия вида

(2.33)

п - К п - ]<п (2.84)

р* >А

При этом, уравнение (2.83) описывает процесс нарастания

потока, я уравнение (2.64) - замедление процесса нарастания по-

тока элементарных импульсов.

Уравнение (2.82) можно написать и в форме наиболее близкой
форме логистического ди геренцияльного уравнения характеризующе-
го процесса нарастания и затухания какого-либо параметра смете-
*“ 1>31: А 1 Г

[в-па)на-г)] (2>а5)
где прагая часть состоит из произведениг факторов нярастения про
цесса и акторов затухания процесса.

Возвращаясь к конкретному рассмотрению процессов разруше-
ния -излучения, отметим, что каждая сторона фронта разрушения
для квадратно) сетки увеличивается при каждом последующем ваге
ня олну атомную связь, соотгетственно, периметр увеличивается
на четыре связи (рис.2.14). Для произвольной решетки ,актор уве-
личения равен координационному числу К в стереографической проек
ции на плоскость ХУ*

В таком случае уравнение для приращения числа разорванных
связей можно продета жть в виде аналогичном (2.83) при А «I,
тогда:

сМАЮ (2.4)
Рис.2.14.Схема развития процесса разрыва, а-представление
в пространстве, б-представление в плоскости,-плоскость
разрыва, -площадка разрушения, С- -граница разрушения,
С -фронт (периметр) разрушения.
Здесь имеет смысл приращения числа разорванных связей в
плоскости разрушения по шагам продвижения «фонта, которое свяэа-
но с при] едением числа разор Банных связей во времени выражением

4/7 <Аъ 7Г с/й
гпе V - скорость распространения разрывов (с/ч«1Г<# ).
Константа К в выражении (2.86) определяется симметрией фронта
разрешения, которая связана с симметрией решетки. к с приращением
периметра фронта разрушения. По-скольку приращение периметра
Фигуры пропорционально прирлщению радиуса (например, для окруж-
ности приращения радиус на Д’! вызывает приращение длины на
2 И), можно записать

Д Ь- ДМ = К д! (2.27)

где Д Ь - приращение периметра фронта разрушения, равное
приращению числа разорванных связей дА/ , к - число граней фрон-
та разрушения (для окружности 2.Т/ , для квадрата К«4, для
гексагональной решетки К«6).

Следует об] зтить внимание на то, что К есть координационное
число стереографической проекции в плоскости разрушения, вместе
с тем, поскольку вероятность разрыва связей в угловых зонах фрон-
та разрушения несколько меньше, чем на линейных частях (в угловых
зонах на разрыв связей поступает энергии с меньшего количестга
поперечных связей .реяетки), то в реальных условиях фронт разру-
шения в конце концов стремится к форме наиболее близкой к окруж-
ности.

Интегрируя (2. 6), получим:

(2.30)

дЛ/= Ух1
что равно приращение числа разорванных связей или прирадвяи^
площади раз।рушения. Текущее значение площади разрушения получаем
ин ’егрировянием (2.08)

(2.9)

а.

Поскольку релаксация атомных связей происходит приблизитель-
но в объеме пирамиды с основанием рзкным площадке разрушения,
поток элементарных импульсов АЭ можно получить умножив на
высоту пирамиды к = се I . Тогда поток элементарных импульсов
АЭ из эоны разрушения принимает вид

п = 13 (2.90)

'.о. Нарастание поток? ЭИ (элементарных и.лульсов) ня этапе,
когда процесс разрушения не встречает прелятстгиГ имеет кубичес-
кую зависимость от времени.

□писанный процесс разрыве связей длится до тех пор, пока
не нарушится когерентность статического растяжения и динамичес-
кого воздействия. Когерентность состояния соответствует воздей-
ствия динамического возмущения вдоль линии растяжения и способст-
вующего разрыву связи. При нарглэним когерентности, достигающей
определенной степени, связь не разрывается.

Нарушение когерентности может быть связано с дефектом
кристаллической структуры (наличием включения, вакансии, дисло-
кации, границы и др.), с статическим полем напржений-дечормяций
или с какими-либо динамическими процессами.

Разрыв связей в идеальной решетке распространяется вплоть
до полного разделения теля. Распространения франта разрыва про-
текает, как у (в говорилось, быстро - со скоростью не превышающей
скорости поперечной волны в данном состоянии материала (если
не происходит ветвления трещины ; расхождение берегов тре-
щины, эа-ер ающве процесс разрушения, распространяется со ско-
ростью погархностной волны. Такое "бистрое" разрушение, при ко-
торой структура материала в областях, прилегающих к поверхности
разрушения, не изменяется, считается хрупким разрушением.

При нарушении структуры разрыв связей приостанавливается м
хрупко рззруиаетая только некоторая часть тела, ограниченная не-
однородностью структуры или поля няпряжениЦ. Проще всего пре-ста-
вить прекращение процесса разрыва связей, полагая, что он закан-
чивается при подходе ронтя разрушения, например, к границам вер-
на & на зио.2.14.

Для кведрятной сетки и зерня, ограниченного квадратом,
имеем дня характерных случая встречи рента разрушения с граница-
ми. В случяе, когда фронт разрушения параллелен границе, происхо-
дит "мгновенное" прекращение процесса р^рыва связей. Для случая,
когда имеем наклонное "падение" фронта разрушения на границу, про-
исходит линейное уменьшение числа разрывов. Ня рис.2./ представ-
лены крише изменения числа разорванных связей для квадратной
кристаллографической сетки и для начала разрушения в центре квад-
рата. Хривая I соответствует случаю параллельности ронтов разру-
шения границам зерна ; кривя я 2 соответствует наклонному "падение"
фронтов разрушения ня границу с углом разориентирогжи рагном < °.
Кривая I аналогична зегиелмостям, получение я модели Севедха
[ЗП] , когда фронт разрыва в виде круга внезапно останавливает-
ся.

В нашем (более общем) случае первая вона или временная об-
ласть определяется диапазоном времени от начале разрушения связей
до первого касания фронта разрушения Ь границ зоны разрушения &
Рис.2.15.Зависимость числа разорванных связей (формы
импульса) от времени для случаев: I.фронт разрыва кон-
груэнтен границам зерна, 2-фронт разрыва "встречает”
границы зерна под углом 45°.

Рис.2.16.Зависимость вероятности регистрации ср частиц
за время дГ . Р, -когерентный случай, Рл -некогерентный
случай.
1о5

Поток ЭИ пропорционален

При О < 4- <

Еторпя зона характеризуется замедлением темпа нарастания потока

п. ~[аР-€Н-е'°'е)]

(2.92)

прл 10 < С •

Третья зона - окончание процесса разрыва связей.

Для нее возможны 2 случая. В первом - для одномерной струк-
тура характерно дальнейшее нарастание потока ЭЙ пропорционально
п ~ с
при (2.93)

Эта зона соответствует зоне нарастания смещения, представленной
на рис.2.7, в для промежутка времени «В случае трехмерной

структуры для 1 происходит отрыв потока ЭИ от источника АЭ.
Тсгд » п ~ Сопл! •

Описаннь процесс нарастания потока ЭИ характеризует процесс
когерентного ор,лрог$ния смешения точек среды вблизи источника
АЭ, т.е. ближнюю зону источника АЭ. Поскольку каждый Ш соответ-
ствует элементарному смещению отдельной точки среды, то поток ЭИ
образует макроскопическое смещение вблизи источника АЭ.

к)ль сое слияние ня характер процесса окаэь нет когерентность
отдельных его составляющих. Для плястичес'О деформации или како-
го-либо другого случая, когда источники АЭ случайно распределены
как в пространстве, так и ьо времени, имеем непрерывную АЭ, ар-
мирование сигнала которой описано в [ 18] . В втом случае ме ло
говорить о полностью некоррелированных источниках и, соответст -

ьенно, некоррелированной потоке шазичястмц. Для компактного
Г56

источника - скачка трещины или сиачка деформации можно говорить
о когерентном потоке ЭИ [^33] , степень когерентности которых мож-
но определить, как это делается в лазерной технике [95^ , корре-
ляционной функцией.

Понятие когерентносвти используется широко в физике [ ]
Сно означает степень совпадения состояв. Я систем или сигналов
и описывается функцией корреляции. Когерентность для системы час-
тиц <1ли квязич^стиц означает их согласованное движение. Степень
когерентности количественно изменяется от 0 до I.

Е наиболее общем случае согласованности волновых полей опи-
сывается натри; ей когерентности, представляющей собой пространс» -
венно - временную спектральную плотность мощности тензор? корреля-
кки [97] . Имея в»ду дуальность карпускулярно-волновых пред,ста вле-
иий понятие когерентности применимо и к коллективу частиц или
квазичастиц(в нашем случае фрактонов)

Для кэрпускул«рного подхода когерентность определяется с по-
морю метода отсчетов и. числа частиц (кздзичастиц) поступаю-
щих в детектор (точку наблюдения) за зремя наблюдения. Это произ-
водится вычислением вероятности поступления частиц за выбранный
промежуток времени ЛТ . Для когерентного потока имеем вероятность
Е 3* / к Ч Ф

-^Г 6 (2.94)

т.е. вероятность поступления К квязичастиц (ЭИ) за греу дТ ,

где - среднее значение числа ЭИ.

Для некогерентного случая - непрерывно?. <Э, вероятность
поступления ЭИ имеет вид:

п(й = —§------------- (2.9^)
, Л -/ + <«>
где

Зягисилости (2.94) и (2.9Ь) ая логичные пркгецекмш/ • [: ]
представлены на рис.2.16, откуда видно, что для когерентного по-
тока вероятность имеет максимум для некоторого тачания числа ЭИ
в диапазоне л Т, а распределение Пуассоновское. Для непрерыв-
но* ЯЭ имеем окспо^альную за^Ьимость вероятности регистрации
числа 2 и Гауссово распределение числя ЭИ, со<?н»?с7 гумдее
белому ауму.

Т.о., степень когерентности потока ЭИ завысит также от дро-
мсдутка гремели (окна), в течение которого регистрируются импуль-
сы, т.е. производится отсчет. Этот промежуток времени значитель-
но меньае длительности единичного импульса АЭ. Вследствие чего
мсьно считать, что лич мгновенное значение единичного импульса
АЭ (каждая точка отсчета) формируется в результате поступления
г точку наблюдение некоторого количества Э. , которые суммируется
в кадди* момент времени. Имея временную заввскмость суммы ЭИ,
т.е. изменение смещения точек среды вблизи источника, можно оп-
ределить орчу сигнала и его параметры в любо* точке среды.

Бозвращаясь к шражениям (2.91)-(2.93), можем шделить три
гоны изменения потока элемент: кх импульсов проперцзонального
объему релаксации. Первая связана с нарастанием потока пропорцио-
нально 1? . Затем, когда рронт разрешайся начитает выходить на
Границы площадке раррушения, а происходит это статистически
постепенно (так, что подрастание плодя, и уменьшается пропорцио-
нальнс е ), имеет место снижения темпа роста потока фрактонов.
Ког;а закончится релаксация всего объема, связанного с неоднород-
ным полем образовавшейся трещины, поток фрактонов пропорционален
1 , так же как в одномерной структуре. Пляжи от источника

лоток рактонов определяется производной по времен* от ункции
1сточникч, как то било показчно Еыые.

Е основу модели описывающей процессы происходящие в источ-
нике АЭ при разрыве атомных связей положены следующие исходные
юленты;

I ..Мчало р^зрунения имеет место в определенной области в
некоторый начальный момент.

Начало разрушения, т.е. положение первой разорвавшейся свя-
ш, г однорогом материале равномерно распределено в объеме и
хзр вделается термо^луктуационными процессами. Однако для реально-
го материала, характеризующегося значительной неоднородностью,
качало разрулния располагается вблизи каке«-либо неоднородности,
вероятно веете 1 границе зерна.

2 .*ронт разрушения распространяется дискретными скачками кон
груэнтно самому себе с некоторой скоростью ( V ). орма фрон-
та разруиепия со ьегствует о ? яче.ки кристаллическо структу-
ра твердого тела. Наиболее вероятно, фронт разрушения ь трансфор-
мируется в окру ность.

З .^ронт разрушения прекращает распространение на некоторых
границах создающих "сильное” препятствие распространение разруше-
ние. Как правило скачок трещины или пластической о )рмации проис
ходит на величину определяема однородна пространством внутри
фрагмента (отдельности, зерна, рео./ена).

4 .При каждом скачке фронта разрушения происходит разрыв не-
которого числа атомных срязо и происходит релаксация атомных
связей в объеме, расположенным над площадкой разрушения.

Приведенная схема протекяни процессов ряорушвЕия связей по-
згоняет определит* численным расчетом временный ход нагнетания
процессов релаксации, изменении объема релаксации материала, ход
изменения размера площадки разрушения. Полученные данные затем
можно использовать для определения формы и параметров единичного
импульса 1Э вдали от источника. Для этого можно использовать ход
изменения объема релаксации или ход изменения площадки разрушения.
В первом случае для получения формы импульса Ц необходимо времен-*
ную зависимость объема релаксации дважды продифференцировать по
времени, поскольку формально временная зависимость объема. релак-
сации соответствует временной зависимости первых членов (членов
блилне<1 зоны) выражения (2.66).

В случае использования временной зависимости изменения раз-
мера площадки разрушении, достаточно однократное дифференцирова-
ние полученной временной функции. В этом случае размер площадки
разрушения можно интерпретировать как величину подвижки в сей-
смологических терминал [22,2б] .

При случяйноя расположении начала разрушения и случайных
форм зерна и ориентации его границ, получаем плавное уменьшение
числа разорванных стязей для зерна выпуклой ^орыы. Численные рас-
четы для зерен с нормой границ, взятых из металлографических ис-
следований, дали усредненные крлше изменения числа разор*энные
связей, приведение на рис.. ,г7.

Ряд расчитанных импульсов АЭ для зерен различно: конфигура-
ции приведен в приложении 2.2.

Простое сыра шие, аппроксимирующее усредненную ,юрму кривой
и.менени ДА/ вт ид:

дД/-ксе (2.96)

где К - координационное число в плоскости разрушения,

5 - параметр затухания, определяемый статистикой встречи рон-

тов разрушения с границами верна.
а.

«.

Рис.2.17. Усредненные формы импульсов для
различных площадок разрушения, а.Круговая
площадка (разрушение волокна композицион-
ного материала), б.Компактная площадка,
в.Протяженная площадка разрушения.

Рис.2.16. Поверхность хрупкого разрушения.
Интегрирование (2.96) даст ход изменения полного числа раз-
рушения связей: *

----------------(2‘97)
О 1 О-----------/

иаедует отметить* что оно совпадает с сделок излученных элемен-
тарных импульсов в калдый данный момент времени* т.е. фактически
представляет собой мгновенное значение функции источника.

Полное число разорванных связей, пропорциональное площади разруше-
ния приблизительно равно*.

27/7=<2-96)
Учитывая, что максимум хривоГ Д^(1) имеет место при ^=1/$,
получим связь этого момента* я^ляддимся характерной фазой кривой
функции источника (точка? перегиба), с полним числом разорванных
связей (площядъс разрушения):

1гп = = /т"''- (2.99)

где с - константа, численное значение которой для ралнчх ма-
териалов лежит б пределах (1,542*5).

Для аппроксимации единичного импульса выражением (2.96)
имеем однозначную связь между амплитудой импульса и временем
достк ;зния максимума:

ги = -§-^=-^Ч = ^ (2.99)

где ос/е “ константа пропорциональности.

Связь достаточно простая и говорит о том, что при увеличении гре-
ками достижзмия максимума пропорционально увеличивается его амп-
литуда. Аналогичная связь параметров сигнале АЭ с пярчметрами
трещин установлена в экспериментальных работах (2.0, 231^ и др.
Необходимо иметь ввдду, что выражение (2.Э6) является аналитичес-
ким приближением реального сигнала, котррый, как правило, имеет
более сложную орму. Однако данное приближение отражает, во-пер-
вых, рмаику процесса, во-вторых, позволяет оценить ряд параметров
источника, в том числе - плоаддь разрушения (выражение 2.97).

^чря^ение (2.96) аппрокси:<ирует кривые, рассчитанные для
протяженных площадок разрушения, для которых ен отношение макси-
мального ~ и минимального размеров превышает 2.-
л

Для площадок, у которых - < 2л лучшей аппроксимацией являет-

С
ся 1ние типа:

"У = е (2.100)

В случае разрыве волоки' в хомповиционном материале, поверх-

ность ряррушения которого потно считать кругом, ^ппрсксямировать
^орму импульса АЭ в дальней зоне можно отрезком синусоиду в диа-
пазоне угло1 СЛь зоотьетственно, ункция источник! аппроксими-
руется отрезком косинусоиды, продолжение' прямой линие/ при аргу-
менте прегь :щс. Т.

Из предложенной модели развития процесса ржжрушения и релак-
сапии атомных связей сопровождающихся излучением упруги* колеба-
ний, можно сделать ряд выводов, позволяющих связать данную мопель

с моделями использующимися в сейсыоакустмке. Объем релаксации по-
зволяет оценить смегдение элементов среди вблизи источника, что
соответствует первому члену (член ближней зоны выражение (2.66)).
Для получения <ормм единичного импульса в дальней зоне необходимо

полученную временную зп всимость для потока элементарных импуль-
сов в ближней эоне проди. еренцировать дважъы по времени, полу-
ченная заЛимость от времени величины площадки разрушения соответ-
ствует ункдии источника ! терминах сейсмологии, илически г»то
соответствует развитие релаксационного процесса в объеме непос-
редственно прилегодщем к поверхности разрушения. Для получения
срыы импульса в дальней зоне необходимо проди(;оренциропять .ун-
кцию источника по времени. Для предло енной вычислительной модели
получение рорш импульса в дальней зоне производится путем рас-
чета временной зависимости приращения площадки рязруяеикм. Т.о.,
выбрав схему развития и прекращения процесса разрыва етомжх
связей, в одном вычислительном эксперимент* моно получить зави-

симость величины приращения площадки разрушения» которая экви-
валентна форме щ. ничного импульса в дальней эоне» временную за-
висимость величины площадки разрушения» соответ ст тзующую функции
источника и полный объем релаксации вблизи образовашейся поверх-
ности разрушения и св» '•иное е мим смещение точен среды вблизи
источника, т.е. смещение * ближней зоне.

Зяклпчение о том, что по плряметрям импульса в пяльнеГ зоне
мохно судить о величине постоянного смещения» т.е. длинноволновой
и супердлинноволновой составвщей спектра излучения опровергает
положение, принятое в сейсмоакустике^22},стр.757^ о навозмо^остх
полного восстановления унхции источника, которое возможно "линь
по наблюдениям в блинной зоне". Этот вывод они оснэшзд ;т на том,
что невозможно выявить те детали источника, размеры которых мень-
ше наименьше I длины наблюдаемых волн. "Причиной этого является
то обстоятельство, что дальней оокы достигз т только те волны,
фазовая скорость которых ^/к вдоль поверхности превышает
скорость волн с в окрукающе! среде. Волны с аз о во Г скоростью,
меньшей с • являются неоднородными "быстро затухающими с удале-
нием от поверхности ". Иными словами, акустическкГ источник
» активно излучает полны, /линя которых меньше ря мера источника.
Тем не менее, информация о всех ватных параметрах и ст ок чиж я
переносится и теми волнами, которые достигагт точки наблюдения
в дальне? зоне. Т.е. возможна оценка ункции источник^ е похиэм
объеме, как ее высокочастотной составляющей, так и низкочастот-
ной, еллоть до постоянного смещения. Можно согласиться лидл с

тем, что постоянное смещение в соответствии с пригцмпом Сем-Еена-
на[20,21]можно непосредственно измерить только вблизи источника,
однако, ьоспольеоваваись, например, ормуло. (2.96), связки дей
параметры единичного импульса АЭ с размером площадки разрушения,
можно восстанот/.ть полностью картину смещений вблизи источника,
и, соответственно, функцию сточника.

В сейомоякустхке [22,90,334] , а также в области АЭ [ДСО,
101,316,345] во многих случаях прибегают к спектральному анализу
сигналов. Спектр единичного импульса «Э, обладающего усра,ценной
формой (2. 6), имеет вид:
г? - ________

6 х - (<•

Из этого выражения видно, что спектр содержит все параметры ха-
рактеризующие временную форму импульса - а и и ничего сверх то-
го. Кроме того, преобразование ^урье, толняемое как дополни-
тельная операция, вносит погрешности, искажал первичку информа-
цию, заключенную в параметрах сигнала АЭ. Поэтому можно считать,
что получение спектров АЭ сигналов является в болызднстге случаев
излидиим. Вероятно, возможны какие-либо исключения из этого выво-
дя, связан* ше с конкреп дмм усл • и ехсперг лента. Напрюлр,
слежение за какой-либо спектральной компонентой, которая отобра-
жает процесс в контролируемом объекте и изменение параметров это?
компоненты отображает изменение хода этого процесса. Однако,
обдал рекомендация, основанная на приведенном выше анализе, за-
ключается в измерении временных параметров сигналов АЭ и по
«явленным связям - восстановление параметров источников АЭ.

Нами достаточно подробно рассмотрен процесс орляротания
единичного импульса АЭ при раррывах атомных связей, распростра-
няющихся вдоль некоторой плоскости. Для упрощения модели и выде-
ления основных >ктороз участвующих в процессе, мы исключили из
рассмотрения многочисленны дислокационно реакции имеющие мес-
то как перед образованием трещины (микротрещины), так и в процес-
се ее скачкообразного развития [63] . По-существу, была рас-
смотрена модель АЭ в хрупко^ теле. При атом поверхность разру-
шения имеет вид, прмвфмммя на рис.2Л8. Хорошо ваднм отдельные
"пллщцдки" разрушения, ^ормя которых использовалась для расчетов
импульсов АЭ.

Хрупкое разр,ление твердого тела или его части (блока,
зерна, реомена [102] , отдельности [103] происходит когерентным
образом и сопроводдсется излучением когерентных элементарных им-
пульсов АЭ, образующих импульс яхустическо эмиссии. Процесс
•формирования акустического излучения имеет принципиальное сход-
ство с процессом когерзлтного оптического излучения, а импульс
акустической эмиссии подобен гигаптскому импульсу лазера. Меха-
ническое нагружение твердого тел* соответствует накачке, причем
структура тела является аналогом активного вещества, аккумули-
рующего энергию накачки. На когерентность процесса разрушения,
происходящего в ре оше формирования бозонных лавин ука ывал

У.Х.Копаиллеы [I- ] .
Положение о когерентности процесса разрушения мо<ио исноль-
зовать для объяснения ряда важных для практики свойств материалов.
Температура хрупкого переходя (ТХП) играющая определяющую роль
при выборе материалов для того или иного применения объясняется
изменением длины когерентности, которую «о но связать с парамет-
ром ближнего порядка Цюе] • Температурные зависимости парамет-
ра блмхиего порядка и критического коэффициента интенсивности
напряжений соотносятся чруг с другом. Параметру ближнего порядка
а данном случае мы приписываем характерную длину скачков традкны,
либо содер жание хрупкой / азы на поверхности разрушения. Пред-
посылки для оценки указанного параметра заключены в результатах
эксперимента по измерению энергии *Э в испытаниях гладких образ-
цов прч личнчх температурах.

Скачок трещины происходит на расстояние равное корреляцион-
ной длине в твердом теле, которая определяется степенью "порядка"
[1СЪ] . Дальний порядок в твердом теле может быть нарушен раз-
личным* де Сектами, в той числе к лесом дислокаци й

Пластическая деформация и вязкое разрушение сопровождается
нехогерентным акустическим излучением (непрерывна* эмиссия) и,
продолжая аналогию с оптическими явлениями, соответствует бе-
лому свету с распределением энергии излучения по спектру, близ-
ким к равномерному в некотором диапазоне волновое чисел.

Однако отдельные склчки пластической деформации и, соответ-
ственно, единичные импульсы АЭ мо но также описать, используя
схему :ормироганмп импульса АЭ, предложенную в настоящей работе.
Е случае окачкп пластической де ормяции схема модели сохраняется
такой же как для трещины. Отличие заключается лишь в акустической
модели элементарного источнике АЭ.
Скачок трецмиы отрыва моделируется [221 сочетанием трех
векторных диполе* с отношением амплитуд Л , тогда

к«с скачок пластической деформации моделируется двойной парой
сил. Замечательным свойством подхода с использованием функции
Грина является возможность разделения временных и полевых $во-
метричвсккх) факторов при формировании поля смещений в дальне*
зоне, ^следствии згого тип эле янтарного источника, моделир^тще-
го реальный динамический процесс в твердом теле, не влияет на
форму временной зависимости импульса.вдали от источника АЭ.

Нследствли втого мо?но ударение утверждать, что как скачки
хрупкой грецким, таи и вязкое разрушение и пластическая дефор-
мация являются случайными импульсными процессами, первичными эле-
ментами которых являются единичные импульсы ЛЭ. Поэтому непре-
рывная АЭ не имеет принципиальных отличий от дискретной АЭ.
Сни различаются только параметрами процесса м единичных иыпуль-
хов. И самое важное отличи заключается в том, что, как правило,”
для пластической деформации имеет место поток элементр к»г< ЯМН*НЬ
сов АЭ, которые в результате особенностей регистрации, а также
инерционности акустического и электронкуэтического канала пере-
катают друг друга, образуя непрерывный стохастически; щ зцесс,
который получим термин непрерывной АЭ.

Элементрчнмй источник сдвиговой деЗДме^ии, моделируем*
работу дислокационной петли, отличается от источника продольной
реформации, связанно:; с образование// трецинн отрьья, в основном,
типом излучаемых волн и диаграммой направленности излучение.
Поскольку полевые характеристики динамических источников излуче-
ние к тэерцых телах довольно подробно исследовались как в сейсмо-
акустике [22,26,106,109,110,275,326^ , так и в области АЭ
[ М. 107.108,314,350] на этих вопросах останавливаться на бу-
дем.

Что касается формы единичных импульсов АЭ, то мам известны
только экспериментальные исследования. Они проводились с исполь-
зованием специальных образт о в к ^слтциагьных широкополосных пре-
образователей АЭ (ПАЗ) [.303,30?,209,Г2ЭЗ . В качестве й^Э исполь-
зовались докценсяторныЯ микрофон [3 2.‘ 1э] и леерный интерферо-
метр [ЗсЗ] Ряд епиничнмх импульсов АЭ» зарегистрированных в
упомянутых экспериментах» приведен на рис.2.19.Следует отметить
на определенные черты сходства импульсов АЭ, получение в экспе-
риментах и расчитвяных по методике, предложенной в данной работе.

Ьо-першх, все импульсы, как теоретические, так и полученные
в экспериментах имеют "гладкий" передний фронт, крутизна которо-
го имеет определенное пшиекие. В соответствии с навей моделью
крутизна переднего ронтв импульса зависит от скорости про-
цесса разрыва связей (скорости распространения разрыва) и от мес-
те начала ряг<рыва •

/Импульс ч АЭ имеют характер ри ;еоимпульса с некоторыми
осцилляциями мгновенного значения» причина гЮзникноБвния которых
будет обсуздвмя позже.

Далее мгновенное значение сигнала ’Э достигает максимума,
после которого форма кривой может быть весьма разнообразной.
Это разнообразие связано с рядом причин. Если зарегистрированный
ишпулпС АЭ имеет юрм близкую по вне лену виду к Хевисай-
да. ко но сделать вывод, что источник АЭ был расположен вблизи
точки регистрации и, следовательно, было зарегистрировано сме-
шение в блккней зоне.

Изменение мгновенного аначенмя зульса АЭ в эоне располо-
: энной за максимуме)импульса можно связать с взаимодеЛс*вием с
169

Рис.2.19.Экспериментально зарегистрированные формы единичных
импульсов АЭ, взятые из различных источников. С 2.3, Г, 6 - щ
4.7,8-

О <*о |,’х 2,о

границами площадки разрушения, в результате чего рормируетдя
сдан кидульсе или задний фронт.

.так, передний фронт импульса определяется дв мя первичны-
ми .акторами: скоростью распространения гонта разрыв* и места
нячаля разрыва • Скорость распространения тем больше, чем более
однороден материал и больше уровень напряжений. В зависимости
от места начала разрыве можно отметить, что скорость тем больве,
чем дальше начало разрыва расположена от гряниц площадки разру-
шения.

Для нисладяицеч чести импульса характерны осцилляции (нере-
гулярности), связанные с особенностями орвш площадки разрушения
и взаимодействием фронта разрыва с границами площадки. Для шпук-
ло ор.лл площадки имеем, в среднем, монотонный спадающий учас-
ток. В том случае, если площадка разрушения имеет вогнутости,
например, площадка разрушения имеет форму цифры 8 (фигура с пе-
ретяжкой), в таких случаях единичный импульс АЭ может иметь один
или несколько дополнительных максимумов (рис .112.29) [^2903 •

По-ьддкмому, одним из объяснений наличия второго значитель-
ного максимума в импульсном сигнале, получения в эксперименте
[З 3] , является форма площадки разрушения с наличием впадины
типа восьмерки. Импульс ЛЭ имеет (рис.2.19) ряд характерных
осцилляций, которые авторы [3(3] пытались объяснить многократн-
ым отражениями в образце. Сдняко, при этом промежуток времени
мещцу пераым и вторым максимумом таков, что скорость звука долж-
на расняться по оценкам авторов [ЗС$] значении 6ЯОО м/с, что
для образцов из стали является абсурдом, поскольку это значение
превышает скорость продольной ножны. Авторы оставляют это физи-
ческое несоответствие без объяснения. > жкях предложенной
модели расстояние между двумя максимумам может быть любым и оно
не связано со скоростью звука, о определяется орыо” плод токи
разрушения. Оно может быть таким, что максимумы сольются, что
будет иметь место при исчезновении участка впадины (один крайний
случай). В другом случае расстояние медцу максимумами монет уве-
личиться до полного разделения одного импульса ня два самостоя-
тельных импульса. Чему, якстичесхи соответствует две несвязан-
ные площадки румения.

Не следует также упускать из виду еще одну причину, которая
ио:кет пр.।вести к обраэовяиню дополнительного меьашумя-
Она связана с задерщой разрушения на какой-либо неоднородности
в материале, служацей препятствием для распространения процесса
разрыва. Такими препятствиями мотет быть любой дефект кристалли-
ческой структуры. Для преодоления этого стопсрш^го препятствия
веобходммс затратить дополнительную энергию, и, соответственно,
необходимо дополнительное время для транспортировки этой энергии
в место останови рронтн разрушения.

Причем, чем 5олее иысокоэнергетическо ((прочное) препятствие,
тем больше энергии требуется для его лреоделенмя, тем больше вре-
мени нуяно для "сбора энергии.

После преодолендя препятствия направление плоскости разрыве
мо ;ет сохраниться. В некоторых случаях мо ат произойти жзме!ение
направления плоскост*:, в результате «его может сфорыиро >ться
ступенька. Поверхность разрушения, сформированная, фактически, из
одних четко вира гонншх ступенек, представлено на рис.2.20, и ко-
торого видно: При когерс». ю: разрушении по плоскости 1-1 рлзрым-
ются 0 вертикальных связей. При разрыве вертикальных связей в рез-
ных горизонтальных плоскостях (связи 1,2,4,5,3,9,11,14), нежогерт-
Рис.2.20. Схема распространения разрыва с переходом
поверхности разрушения на различные горизонтальные
плоскости.
но разрывается яце несколько горизонтальных связей (на рис.

2.20, ато связи 3, 6, 7, 10, 12,13). Вследствии этого увеличива-
ется время полного разрушения и появляется некогерентная состав-
ляющая АЭ.

Т.о., единичный импульс АЭ является сугубо индивидуальным
сигнальные образо.чнием, несущим ин,ормацию только о конкретной
площадке разрушения и монет быть получен, строго говоря, только
расчетным путем. Т.е. единичный импульсАЭ принципиально не могет
бить получен в аналитической орме детерминированного характера.
Это связано с случайным характером процесса разрушения и соот-
ветствующей ему по-ерхности разрушения.

Однако ряд причин, ставят задачу получения аппроксимирующих
зависимостей для представления аналитической записи единичного
импульса АЭ. Среди этих причин имеем: Необходимость создания
модели полного сигнала АЭ хак стохастического импульсного процес-
са. Постановка задачи создания оптимального приемника АЭ. Необ-
ходимость анализа прохождения сигналов через акустико-электрон-
ный тракт контролируемых объектов и систем АЭ-контродя. Необхо-
димость создания систем классификации лоточников АЭ.

Во всех отмеченных проблемах, а, возне-но, и в ряде других
необходимо иметь аналитическое шряение для единичного импуль-
са АЭ.

Т.о., предложенная модель нормирования единичного импульса
АЭ и аналитические виреженил имеют ряд полезных применений:

I.представляется возможность связать параметры импульса
АЭ с параметрами процессе разрушений, например, величиной
скачка трещины.
2 .Модель позволяет объяснить ряд характерных особенностей
формы единичного импульса ЛЭ ранее не поддававшихся объяснение.

3 .Появляется возможность для создания модели полного сиг-
наля ЛЭ как случайного импульсного процесса.

4 .Представляется -озмо :ность хля постанов ки задачи созда-
ния оптимального приемника ЛЭ сигналов.

5 .Получаем воз южность для проведения анализз акустическо-
го и злв! троакусемческого тракта объектов и АЭ систем.

6 .Га -е. базу дя создания системы классификации источников
Э и составления критериев оценки состояния объектов.

Предло енная модель позго.я*яет сделать ряд выводов, в том
числе:

- Крутизна переднего ронта единичного импульси ЛЭ опреде-
ляйся не только скоростью процесса разрушения, но я местом нача-
ла разрушения. В случае начала разрушения на границе площадки
разрушения результирующий импульс будет иметь более пологий троят,
не-ели г случае начала разрушения в центре площадки.

- Рассмотрение модели одномерного кристалла состоящего из
набора квантовое гармонических осцилляторов показало, что восста-
новление разорванное атомной связи практически невоэмо но (мало-
вероятно), что приводит к заключению о невозможности залечива-
нии микро и мекротрвцин без появления дефектов (неоднородностей)
структуры. Этот ВЫ’од так • приводит к покимнш того, что тра-
пионное определение хрупкого разрушения, как р>т рушения, при ко-
торое поверхности разрушения повторяют друг друга с О' ратным зна-
ком и их момно сложить, справедливо только в макромасштабе.
......Обобцепная модель полного сигнала акустичсско
э: лссг.и

1аяее было сформулировано опредс/счч.с сбивала .л лэ-
ммямэбся фжанческо ’оличннн, отражапцек сообщение об
акустическо. эмиссии [.] . , явное определение несет стелимую
лгруз1. ь ыие придачи конкретного соолетст^ ы>г<. . с -
кого I да ^-азическоу процесс; пр ад&у а . принятие
он е зелени оказали вли >еие рд :агторо;.сьяваннил с обнару-
жение» соол.ы дина». гческо перестроили структур, тле лого те-
ла определение» параметров процесса, н ор. а.ля о подобных
процессах переносите. 1 ^излчеекж. носителе»-упруго, полно .
иада1.. 1031 икедедм в мц случае близки к задачам традиционно..

. оте нш особенно раннего период а ее развита., когда
понятие сыпала ср, . ...говалось указан.. МВ образов [^111-117].

на ь |.аоо1е отдаете предпочтение таш/у представле-
ние к кото;о: сигнал содержит максимум .. опа... о состо -
ит! интерес; цего нас озьск,ь. Ь тог случае, когца объекта
шляется локальна., область твердого тела прет пега ла.,
перестройку структуры, то .? с .гнал соотьетствет то,; опреде-
ЛСЕМЛ, которое принято . (2^3 . Д 'КО ВТС ло елдиког

з . представление? сигнала.яредподчтйтедьнве читать, что
свгнадсы шкмкш ,нанрн1>.ер, л. сообаеннс о оеотошав констру-
кции* 1 это*/ случае сигнал может бить выражен р/шо? пара; строг-
расдределсниам источников А.^ ,их класхеркза пс,, ^ижтариетжко.
этих источников и т.д. 1) этом случае сигнал состамиат портрет
кит .-;о.; д;сго икс Оиьсь.*а * юр. 1Лш , гчпрк. теории |аспоз-
ивлаижя образ» о?, оэтогу, врк озобценно; пог. огг :о:ес прлам-
пено,хотя может быть пока мааэе строго,придерживаться покчткж
сигнала как вообие средства дд передами ааформедн [ Д| ] в
четярелгорпо!. пространстве (геометрическое простренст о и
арекя). Тогда и единичной импульс А-, вознями! в результате
сраоат-'ваню. источника А\ и непрерывная А при д-псплисм); .зо-
.орьет.л. и распре, еле гс источников АЭ на проект; а контро-
лзр: о«ого объекта, и завис ость акти пост/ АЭ о. обобцснно
нагруэкг - все это сигналы в котог х содержите А -иь^ора-
ьк о контролируй о’ объекте.

Тако! поход при родит к пеобходж-остп / еть обзорное пре-
детаяленъе чхк обобщенную глобальную -опель сигнала АЭ.

Гслобная глобальная модель мо ъожет б ть описана каюэ-ллбо

одним анал1 тгческиг в режеииел и не может представ л~ть олли
физически; пропесс. Это по-ся:еству составляя » олель.отде: • .-
л е элементы которо» опо я ,т друг друга.

счет возникнуть вопрос .» целесообразности «и еть глобадг-
ну от*ель А<'-сигнала, гскусви • ые ожет возникн ть только

р то; случае, если амеютс? доказательства необходи остл и
Г'ОЗ? окност’' получения глобальпог одели сигнала.] опрос о г са-
пожное с юзается Формулировкой попохыительиости спжсаии

интересующего нас объекта ь разлгаых термшах. Т.е. не толг-

’0 в раз . чнпх тер» инах одного научного напряг ле : д^т госта
< лрг о-., в терминал кьантово механики использова н ос пр;

расе- отрепли эле: ентарного иыяудьса АЗ с использокк^с ; э-
дегл пантового га • 01 веского ос клл. тора),но . тс} ; яп.
акуетжки, ь тер няах г-еханики ;сзрушенжн ж т.д. Грин: т о-
полннтсл7>ностп • ‘епенньи .*Лро дд оп сан. одпого (х/.з. ;ес:;о-
ю объекта сведение которого , п / обстоятельствах дол-
жен описе/вотьс . 1 рввнчх смете? к. Н] е: ствхмюг.и ,1 ояс: Очи
аспотпэзован и : н.ттем сдуча» .

Глос.годж ость •]«орг.уджуогки глабалыто. одеял -евп^т
т

нам предстаыв.отсУ1 сы.зана с потребность*) обобщенного взгля-
да на вс» область АЭ исследовани. и возможно, носи; ; боль-
ые*. степень методологически? характер , хаг>актер

изичссккх сь.зс .Однако .по вади; огу, подобная глебалып

. одель или ее часть ыжет 61 гь полезно гспользог ана при опи-
сании образца контролируемого объекта как сложного образода-
ккн требующего комплексного одвеавдл. В такс» сдучае 1 кого-
мвриа модель сигнала А< позволит искать радение с использованием
методов расжовгаьапия образцов. Ьеобходш ю элементы для
построении А. образца всего осьекта или только его части раз. -
работающе при создан?.* глобально, годели АЭ-сигяале г та-
ков случае могут послужить при оценке состояния объекта.

Конкретные додели эле битов глобально модели были в боть-
,е. части проработана в конкретных разделах даыно. работы.

Ь частности в последующих разве их будут приведены исследовав
А; при статическое и циклическое натрухении, исследовано провож-
дение -сигнала через преобразователь, изменение отдельны:, черт
А - портрета и т.Л.

Ранее нами были счормулдрованн основное подходы к АЭ-
сигналу [ю] .которое предлагали рассматривать АС как случа -
я. ивпульснык процесс, который ь-ожно представить в виде:

Ги

где ТЛ; и "Ьг - ргщлитуды и..пу и.сов и оданти их пс --
ления - статичтичесп' неззчнсиу’с случаАкне пара: огры,

- харнмеристгиа орг., олкннчного 1*»’лул1го. .Се час на:
установлено , что ха^о; теристжки форе : агслгтуга отдельного
и пульса пржяцшжвльцо еггзвны друг с друго? внряхонцим типа
Поэтому ми .иесь возможность се. час ваш сап

выра-

жение С .11*. ь ваде:

Сг.1Си)

которое означает, что провесе АЭ моделируется потоком п.^ ь-
сов, амплитуда и время достижения заексю-ума которая сг-.занэ
аппроксю. ирупдел заьисю-остьь вида-

(2.1СО

ледует от. стать,что аналогична подход к А\ как с лу-
ча ноау лкпульсноку процессу, иезавжедко, осуществлялся ра-
дон нсслоповыслей практически одновременно с на . /^4С, 150] ,

А. рассцатр г^алзев тсак импуяъсю. случа нг провесе двиг/

*цк. ед стаЕИсяарцы:, эргодкческл? .ординарн и. *ор? а стдель-
идх тт пульсов пе принтгалась во вникание,поскольку была не-
известна, до полагалось для определенности ,что ю/пудьи; их да-
ются дейт ?а-образшг и .

По образному выражению С.^.Рмтова [П93 "Густота"

□уха 'О (<:Л06), ж стуча и е агплитудн 'Ь/^: влипот только
ка обей; уровень луна ,а орг а спектра все?.ело определяете^
.юр| .о4 кшульса.

яийолее часто исдедкроввиже сигнала г производилось
путем жспохьзоьашвч стштсгарного Иучссоневского ировесса

Е 4с, 150 ] , которой достаточно хорошо изучем.а с др}го

сторснш, ь ряде случаев, особенно для пластжчоско.: до юрАС-
щи на отдельных станконарЕ ? участка^ может быть достаточ-
но успешно жеиользовнк.
В случае предстяпленк)! АЭ с виде ’ уассоновского про.есса

вероятность пояьле;.. И сосите за врс Л г/ожет быть ии-

ражена:

“ ехр

С.ТОД

(аналога во случае ^орт-лрованкч единичного игцульса из по-
тока алегевтарныл мтчпульссв) Спектральная плотность процесса
будет игееть вя-т:

&(&)- > I (2.106)

где Р(^) »*а и получек в ^ор:е (2.101)

> - • а х-е». этическое оаадание амплитуда едпнк чаого и:, пульса
АЭ. которое определяемся статястдио. н;о. •сои : твердо:, теле.

Корреляционная фугшял А” - процесса

< ТП7,

КД.Ю/)

где П.('г) — НОРд СЛ.'П .ДОШН:.'. Ж^Н13Ь. СДДР- 7Ч 02’0 к- ИЗ Аг (2.11^7).
Здесь еле’', ст обратит’ впггп! ло гг. то, что корреляционная
цгпттгпь- >г-а з**:.: сит от □птпгозтп А?, квадрата альт. -
ту- . хсрзлтсристкгм ^орьм еджидчЕ/х имвудьссг. 'с.'редягноп-
ня »7;'г ксиьодяет лч/.сыть односи про'х>оа:

и/и ^)= <иЧФ-- и к/ы) =

Следу о? пс ЦП.',», что ^актрядьная плотность процесса, корре-
ляглояна/я фушш,д1 и коыпоегь спямны //сад с^о. достаточно
простш® соотиоменм.1мн.

^о.о, что сигнал АГ : ажно представить про-
стам Пуассоновсгао; потоком позволил выбрать ряд предложена, по
. етолике опенок параметров сигнала как при ;вла ,так и
при относительно больно Г‘^3 • а шине со, утировать
автору соиестно с ЦЫЖкны/ представлен/, о параметрах А
[ 120 3 , кро: е тех которые выражены в $ор1»улау ( .106).

( .107), ( .!& ). спольз.. I теорий выб осов случа шх про-
цессов (^1^3 • юхно представить скорость счета в виде

Я(1,Цп)=] ^и.й ('ип.уЛ)с/^ (2.109)

Здесь плотность совместного распределения

процессов Цп - порог дискриминации. }чст то-

го, что при прохождения лине по. узкспоюсно. систег ы процесс
нормализуется, а тагхе то» что дл. стат ионарпого процесса
\д/и<(> г можно представить в виде произведения распреде-
лен;! (1’эуссовсю.х) дл/ И&) и С((Ь) , г окно получить:

Л/^,Мл)= 5оехр[ - У"—,] ( >пс)

где & - резонансна! частота преобразователе.
Выражение (~Л10) нало подтверждение в эксперш, ситах на
, оиокриссталах {^329, 3. б] , тогда как дл^ поликристаллов
наблвдастся зависимость типа €н. ~

Приведенные вмражмм параметров А? процесса пт опт,однако,
ограничен! ое значение, поскольку они выписаны с учета, ста-
ционарности А . Сто ус доте, в больл:пстье наиболее интерес-
ных для щактики случаев, не соблюдаете . Однако длг
процессов, мак А1 при коррозия и АГ при трении приведенные
в»1|«жекия . огут онть полезно /спольэован «•
Ь случае ; ехапического нарушена, при возрастаний уровни
напряжет. в процесс вовлекаются ъсе новые источники А:.
Становится невозьоьяиы считать процесс срабатывав^ источни-
ков АЭ просты: Пуассоногсюс., поскольку из; еняетсц иптенсгг-
ность потока. Она становьтся зависимой от времени (обойден-
ного пара* етра нагружения). х этот с/^чае вероятность сра-
батывания источников А юхло оценивать по <оргулс [^^2
для неоднородного Пуассоновского процесса:

рде)=А ехр .ш)

(о / о '

йте* этическое ожидание и дасперси. такого процесса оцени-
вается по Оор/уле

"С.

Л/(е^2)Ге)=

о (.112)

Проблема не стационарно: А: весьма сложна как ’/.зичес-
ки. содержание!,так и ь-атегатическш описание!. Она требует
специального з, ченя.-. • ьюжег только предложить считать
АЗ нестационарна процессов первого порядка,используя класси-
икашо0 [^22] »в готоро порядок неста; ионарности опре-
деляется порядког его момемтно. или корреллл ..онио йункиш:.
В это: случае средние значешц.,дисперс:ш я другие полента
влпэтся ;.ункимн и обобщенного параметра нагружения (или
времнш) • А оценка пара , строи процесса производите-, в ло-
кально* сечениях и текущих отсчетах аргумента.

1одель полного сигнала А:, выраженная в фор е ( . 1СК>)
позволяет решать задачи анализа источника А.г, а также задачи
прохождения сигнала по А?-капалу, вклачвпцегу акустический,
электроакустически; и электронои. элв енты. Иекоторце наибо-
лее важные пяря^етры это!, модели приводы в ы ряжениях
(2.105) - (2.112) . Однако, для подмой характеристики объекта
необходимо привлечение дополнительных прслставлени .которые
выходят за рамки данной работы, следствии этого ограничься
только перечислением отдельна сое гакляпдих глобально/ мо-
дели, состоящей и ряда элементов, пологая однако, что
этот ряд не может быть замкнутым, хотя бы по причинам, объя-
сняемыми теоремой Гедель о неполноте [^123] .
Тем не ыенее необходима система представлена .которую вш
на -

предлагав. . систе..а эго основа на развитии а обобщении понятия
сигнала а .Сна включает последовательно: Элементарны, ш-пульс
АЭ, единична, импульс АЭ, процесс (полным сигнал к),источник
( как синая,включая кластеризшш и другие элементы образа
источника АЭ), АЗ портрет объекта контроля,дополнение! к ко-
торому ьюгут быть параметры механики, условия окружения и
история материала.

Перечисленные элементы предлагается считать элементами
глобально, обобщенно; модели АЭ сигнала., больше; степени эта
модель несет методологическую нагрузку. Схе. этическое представ-
ление глобально/ модели может быть представлено в следую-
щем компактном виде: г __________________________________

Элементарны.. импульс АГ
Единичны.. и пульс АЭ
Полны;: сигнал л________________

непрерывна.. А; дискретная АЭ
Образ источника АЭ
АЭ портрет объекта и его
история.

Глобальна:!
модель АЭ
ъолее полна, схе: а представлена в приложении п •. .
В глобально* модели АЭ Физическое содержание к епт

„юдели ЛЭ гатериала, связанные с пластическое е ор.агле. п
разрушение!.. Акустжческа, э» иссил при пластическо де юр-
гаьии и при хрупко: разрушении гожет игеть одинаковую
энергию.Однако качество энергии длг. того и другого процесса
различно. Сто срезано с различие: в энтропии того и другого
процесса. Лил А? при хрупка разрушении, которй характе-
ризуете?. весоко степенью когерентности, энтропи* меньше,а,
следовательно "качество анергии" больше, че» дл. АЭ при
пластическо деСюр. аьиж. Степень различия характеризуется
величиной энтропии или значение! когерентности (функпже.
корреляции) процесса, следствие данного представлена вы-
ражаете;* в то ,что при одинаково1 энерго ЛЭ в.-дед .имейся в
результате пластическо. дс<ор>ашл или хрупкого разрушение
в перво» случае сигнал тлеет большую длительность, чет во
1 тором. Сигнал АЭ при хрупко; разрушении в отличие от сигнала
при пластическо депортации, является миниьяльно - ^азовы.:
(сигнал гиниьально длительности).

.диничн сдгнал пластическо депорта ии когерентен.

Сднако ввиду множественности лсточндко! .случайно! их распре-
делении в пространстве п времени поли ; сигнал А при пласт;-
ческо депортации иеет г:сокл. уровень энтропии.

Суцестгует 1 негде согласно которому хрупкое и вязкое
разрушение отличаются только объемом зона пластическо
лесоргаг'ии и се положение! •

По нашему мнению различие г. сиду хрупки;. и вязкит раз-
рушен ».с: нос 1Т принципиальны характер,хотя, как правя шо,
разрушение конструкционных стало носит с. е;-онн характер:
. еются переме;иа<ч1''<’'^' участие хрупкого к ь. з/ого раэ-
рушекы. Признаков отличи, хрупкого и вязкого разр.енц в-
ляетс степень когерентности прочесса разрыва ато* них свя-
зе. . тор чн 1 пр^чпако являете.: скорость протека процес-
са. Крог.е того,для вязкого разрушения характера лнссипа л
энергии в близи зоны разрушена .проявляющееся в виде по-
енного тепло выделения и нагревания зон; разрушения [ь,5 .

При хрупкое разрушении большая часть энергии выдел. ь-е ся
при разрушении уносите? вт зоны разрушеяи. в гор?.с акустичес-
ко эмиссии и равно ерно рассеивается по всему телу.

хрупкое разрушение прекращается или переходит в в зкое
при уменьшении степени когерентности процесса разрыва с зе :

Когерентность процесса разрыва связев нарушается при
деградации структуры гатермала, в.Зханно. пластическо. де-
орыа1 ле. зон ,располоьенно. на пути движения трещины.

Критериев различи,, хрупкого и вязкого разрушен/я наиболее
просто получить из скорости процесса , авруиения у. связанн-
С НМи
ыи»? параметрами А;. для хрупкого разрушения скорость процес-
са близка к скорости звука ,а дд вязкого - скорость теп-
лопередачи.

Гасс отронке о них законог. ер! осте' п; оьессон порождаю-
щих привело к следуюце. системе классафикапжж акуста-
ческо о исспи при разрушенш; тверд х тел. И? пульс А. при
идеально хрупко разрушении, пего характерна когерент-
ность процесса последовательного разрыва ато н х с? .зе .1аэ-
р 1 атоыих с? зе. при таког разрушении протекает со ско-
ростью поперечно, волны в нагруженно твердо? теле. Сле-
дует по»нить, что эта скорость ниже скорость поперечно
волн а немгружеяпо? теле, п; ерно, в[[(
раз. Объект полйостьг разделяется поверхностям.и разрушешь .
озгсжно предположить еуперадезлыюе -рунное разружение,
когте ж?еет место когерентность волновых функпп .

- .Хрупкое разрушение. ;л этого вида разрушение характер о
отсутст ие к, зко длсс ша; ии па коччике трепаны и наличке
если г окно так назвать "хрупко т 'ссипяции". Сна закг чает-
ся в торможении трестлш на нарушениях однородности структу-
ры тела .При это происходит крушение когерентности прогесса
на прел тствги с за едпенист про лесса эзрыва связен,переско-
ке в другую ато». пут плоскость или лаже с изт енеьпег угла
плоскости разрыва. Рассеяние приводит к излучению дополн,.-
тельппх фононов , уносящих энергии, цфрсктивскорость
хрупкого разрушен з ачптелъно уменьшается : начинает за-
висеть от структуры г поле, непряженно-ди ормироваиного
состояни . ..рупкое разрушение сопровождается дискретно ...
Поверхноср разрушена! и?еет вид .прелставленные на ряс. .

х-азихрупкос разрушение .когда в почти идеальном рупко»
теле необходимо учитывать эффективную поверхностную ©пер-
ги у* , величина которо больше истине поверх-

ностно энергии на значение эко;, работы. Однако ©та по;ср-
хноснам эпергл кв зависит от скорости роста тредины.Гы пуль-
сы А начинают"^аз! азшатьс. 7

1азрушенже почти упругого (бинга/ова тела) с преоблада-

ние» локализованного вязкого течения.скорость разрушения

зависит от потока знерпи 1 героину трецш^,которс *ожет
изменить характер разрушения.Наличие неоднородное? е,. и де-
о; лзцион ее упрочнение определяет АГ генератороно-
- ;е дакса. ионного тапа.

Разрубе _гяе а. экого металла (тела) .породда ,оь - не-
п^ернвьо-дас!фетную АЭ.

Разрушена® идеально (ссзструктурного) узкого тела со-
провождается пепреряьнс А1.
ледует ог.етитъ, что :

I. чистого типе разрупегпь. ла практике не подучить;

. могут в» статье.» посторонние эффекта типа ветвление тре-
щин

’ч ставим знак равенства ьевду составнкет хрупкости к
состо . яег когерентности, се это реализуется е ** катсри-
але с болмтл я по раз! ерам структурной элег ентат и или
кластера*и. Поэто у раина не ^оргэльная структурна# гео»етрл.
материала » а фактическое кластерное состояние.

Кластерное состо. ние определяется как гео^.етрие струк-
тур материала , так и »апряженко - пефор; жровапннм со-
стоянием , гео етрие! объекта. Благодаря эго. у мелко-
зерниста татер.шл может разрушаться хрупко , а кропкозер-
нист ’ катерна л, вязко , при этом в крупнозернисто:.’ материа-
ле долин., дисс гаироватъ ’елкпе яче*ди, субзерна , раге :т.
блоки.
2.2,4«Автомодельность иерархической структуры
Т1 ердого тела. Структурные « акторы акустической
эмиссии

В предыдущем разделе была рассмотрена модель нормирования
единичного импульса АЭ» которая была основана на представлении
о дискретности строения твердого теля» являющейся основополагаю-
щим свойством конденсированного состояния. Дискретность струк-
туры полагает дискретность АЭ определяя также ее фундаментальные
характеристики.

Аксиоматические представления о структурированности материи
связано с наблюдением ее дискретности в любом пространственно-
временном масштабе. Трудно представить непрерывную материю» как
"телесную", так и "полевую" в однородном состоянии.

В соответствии с гипотезой Я «И.Френкеля [126] структура рас-
плава аналогична или близка структуре твердого тела. При затвер-
девании расплава на структуру жидкой фазы накладывается структу-
ра твердого состояния» которая формируется в соответствии с тер-
модинамическими эффектами и условиями в которых происходит за-
твердев !ние.

Исследования жидкого состояния вещества [127] показали» что
блочность строения вещестга начинается с размеров порядка 5-7
ме атомных расстогний (15-20А). Т.о. жидкость представляете*
как вещество состоящее из кластеров имеющих бли<ний порядок про-
стирающиеся на 5-7 межатомных расстояний. Дальний порядок отсут-
ствует в результате тепложх .флуктуаций. При образовании

твердого тела» представленном в виде базе-ейвтейновсхой конден-
сации «частиц» образуются упорядоченные квази-периодические про-
странственные структуры. При использовании волнового прАтавле-
ния пространственного распределения частиц в твердом теле и ком
цепцих карпускулярноволнового дуализма исследование твердого
тела возможно проводить с использованием аппарата квазичастиц

Концентрация частиц формирующая систему блоков, образует
пространственное распределение, которое описывается в виде за-
стывших волношх образованиг:

с(х) = |^('ске*'Х1+с*е'‘* 1") с*_с (2.113)
* /с 1 А К -К

где С< - амплитуда, - фаза, А “ длина еол-

ны. Для нас интерес продетпвляют фазы, определяющие размер неод-
нородностей, которые при упругой релаксации задают параметры АЭ.

Распределение концентрационных волн, названных концентроня-
ми ^129] по состояниям к в упорядоченной фазе имеет вид:

(71ц* %) (2.114)

где Ш(к&) - фурье-обраэ анергии смещения, |и/(к5)|

) к* - волновой вектор с верх структуры, =

• с - средняя концентрация частиц, /Л</- в =

I сН‘С)1'а/№)|/2. Т.е. распределение концентронов квантуется по
волновому вектору К. И, наконец,

(2.115)
где - параметр порядка.

Определенная таким образом блочность и периодичность строе-
ния твердого теля отображается в энергетическом спектре его ко-
лебаний. Причем, как отмечалось в [61] , спектр поглащения со-
ответствует спектру излучение, поскольку в этих процессах участ-
вуют одни и те же материялиные структуры. Это представляет воз-
можность исследования АЭ путем анализа спестра поглощения ультра*
звуковых волн в лабораторных уелоьите.
При этом следует учитывать, что определенным уровне и -'ру-
ления соответствует определенная энергия релаксации структурных
образований. При этом, если релаксация вызвана продвижением тре-
щины, тогда она определяется объемом, окружающим трещину. Как
правило степень когерентности процесса достаточно высоко и для
хрупкой трещины приблк ается к I.

В случае, если релаксация той же энергетической величины идет
через пластическую де ормацию, при которой источники срывов рас-
пределения по всему объему и для одинаковых с тр-диной суммарной
энергией релаксации энергия чкта пластической релаксации имеет
меньшую величину и распределена во времени по Пуассону [40] .
рдя трещины релаксация будет когерентным процессом в плос-
кости, я для пластической де ормации - некогерентным процессом в
объеме. Амплитуда процесса для трещины соответственно будет боль-
ше амплитуды процесс» для пластической деформации, а распределе-
ние амплитудное для пластической деформации будет иметь большую
крутизну, что и наблюдается на практике [ЗЗСЗ .

Описывать пла&ческую де ормацию и рост трецины предложено
[.102] с использованием уравнения реологического представления,
описывающего топологию напряженно- а.орымрованного состояния
т ердого тчля 1 виде разрывно/ ункцим
где - оператор области существования функции.

В этом представлении твердое тело разбивается на мно ест во эле-
ментов, формирование оторых происходит в результате проявления
особых свойств вещественного континуума среды. Данные свойстве
• нв определяются, но указано, что о »и отличается от ус-
ловий поргтадапдкх разделение тела на кр/стчллиты и включение
в поликристаллах. Отмечается [102] , что рост среды и деление
ее ня реомены является синергетической закономерностью с характер-
ным параметром деления объема - (2)$. Следует отметить, что в
{^103] параметром деления объема служит наблюдаемое число:
(З)3 +(6)3.

Вахне'Ьим вопросом в проблеме стру турного строения тверных
тел является вопрос о размерах реоменов, распределения реоменов
по размерам м т.д, 'рис!?*).

Каждому уровню рассмотрения можно отнести три уровня струк-
туры: микро, мече и макроскопический. Последний соответствует все-
му объекту рассмотрения, мезоскопический - структурные образования
из которых состоит объект рассмотрения. Как правило, именно
взаимодействие мезоскопических образований формирует механические
свойстгя рассматриваемого объекта. '..икроскопические элементы об-
разуют мезоскопические структуры и выступают по отношению к тем
аналогично тому как мезоскопические свойства соотносятя с макро-
скопических! •

Примером мо-сет быть такое условное рассмотрение:

Имеем в поле обзора (например микроскопа) структуру зерен -
макроскопические образования. Субзерна можно считать мезоскопи-
ческой системой. Она еще может быть видна при данных параметрах
наблюдения. Но уже фрагменты, из которых состоят субзёрна -
практически не разрешаются при установленном таким образом парамет-
рах увеличения.

В соответствии с концепцией академика Садовского И.А. [I ]
твердые тела состоят из отдельностей определяющих структуру твер-
дого тела. Отдельности образуют иерархическую систему (ИС) с ха-
рактерными линею&и размерами, отношение которых для соседних по
Рис.2.21. Многоугольники Вороного имитирующие кристал^
лическую структуру при пуассоновском распре^
делении центров кристаллизации.
иерархии систем составляет величину 24 • При рассмотрении свойств
твердого теля такле принята система структурных уровней, причем
каждому из уровней соответсвуют свои собственные модели твердого
тела и система описания его поведения под нагрузкой [2С.130] •

В области физики рмиро 1 ия (разрушени) ра ичают три
основных масштабных уровня: микроскопический, с характерными раз-
—7 —о
мерами 10 ♦ 10“'* см ; макроскопический, с характер’.- л рязмера-

п т

ми 10 4 10 см, мезоскопический, занимамциП промежуточную по

размерам область (10“$ - Ю“$) [13С] .

Поведение твердого тела под нагрузкой, т.е. пластическая де-
формация, фазовые превращения, образование и развитие микро и мак-
роскопических тредин и другие процессы определяются поведением
структурных элементов (рэоменов) взаимодействующих как на своем
уровне, так и вовлеченных в межуровневое взаимодействие ^131] .

Физические и механические свойства объектов связанные со
способностью объекта сопротивляться разрушению, принципиально свя-
заны с геометрией потенциального рельефа, что позволяет для описа-
ния его поведения использовать теории перколяции. При этом,в зави-
симости от масштаба рассмотрения, существенно влияние оказывает
соответствующая масштабу структура. На атомном уровне, когда в

поле зрения охваты влет размеры 10*

10 м - это геометрия

7 4

межатомных связей. Яри рассмотрении поля зрения до 10 ' -10 11-
геометрия аеренног структуры, диапазон 10' - Ю”^м - геометрия
части об .лита, неоднородноси которой срязани с технологически
процессом, и для большего масштаба - геометрия объекта. Для каж-
дого масшшаба рассмотрения своя геометрия ( сво: ..зима к своя
механика) [337], которая позволяет абстрагироваться в пределах
своего масштаба и рассматривать только геометрические соотношении.
Модели разрушение отдельных элементов структуры приведи
на рис.2.22, гзято^ из [70 ] . Имеем иерархический ряд уровней
рчгментации твердого теля с диапазоном размеров 100 см - 10~'см
или 10 порядков.

Схематическое представление роста трещины в структура оняник
мом теле показано на рис.2.23. Вопрос о размерах дискретных эле-
ментоь в твердом теле и их соотношении играет сущестгенную роль
при анализе параметров сигналов АЭ» поэтому рассмотрим его не-
сколько подробнее.

Естестгсйно-научиые представления о дискретности четырех-
мерного пространства широко используются при изучении различна
физических объектов к процессов. Дискретность структуры твердых
тел - дискретность в пространстве, периодичность естественных
процессов - дискретность во времени.

Однако, при установлении .жал дяскрэтности3 соотношения раз-
меров блоков встречается значительные трудности. Не ясны причины
определенного отношение размеров дискретности. Огромное разнооб-
ря иэ структур и процессов аатрудняет н ах о дениа каких-либо за-
кономерностей в построении шкал дискретности, соотношение со-
седних уровней. Этот поиск еще более затрудняется наличием так
называемых гармоник процессов и, естественно, рэзмеро- структур.

Соотно. анке линейных размеров бликайших соседе , установлен-
ные в [103.] и близкие к значению 2*6, по-вмдимому не является
СЛупянНЫМ.

.редполо:им, что в некотором объеме находится большое коли-
чес*г- зтомо к»кэго-л?:бо элемента. При озд>. ли соотгетствуюцкх
условий что ш конденсируются, образуй твердое тело. В естествен-
ных уелоIиях при образовании твердого тела в результате тюэдей-
Рис.2.22. Структурные образования в окрестности трещины .

Рис.2.23. Иерархия реоменов •
..с?.', го мущенлГ т.ер; о ?ло формируется в виде блочной струи-
те ри, наиболее ярко проявляющейся в наличии зерен. В дальнейшем
блочное строение играет сумеетвенную роль в жизни тела: при ваа-
имодейстши (электрическом, химическом, механическом) с другими
телами, при его разрушении, наращивании и т.д. Можно создать
условия, при которых атомы образует идеальную реаатку без наруше-
ний порядка ня большой длине Ь ( к» , где л - параметр ре-
шетки). В идеальном случае можно представить, что на формирова-
ние тела ловли все имеющиеся атомы. В результате такого деленно-
го вислери мента получим тело или систему с идеальном дальним по-
рядком, однако, трудно представить возможность развития итого те-
ла (системы) или вхождение его в какую-либо структуру в качестве
составной части. Систем (тело) с идеальным порядком идеально кон-
серватмвя*. Энтропия такого тела равнв нулю.

Реальные тела обладают большим разнообразием структур, ха-
рактерные размер.; которое находятся в сложных соотношениях. При
соотношении линейных размерог двух подсистем, одна из которых
является частью яругой,рваном 10 и болен, соотношение по енергии,
связанной с объемом, составляет 10? и более. При этом слияние
нодсистеш меньшего уровня на подсистему большего уровня будет
незначительным и для его проявления потребуется значительное
время, интегриру дев действие малой подсистемы на большую. Раз-
рытие системы зеиедо ется.

Расчеты упругих полей микродефектов показывают, что на рас-
стояниях, больших 10 периодог решетки, однородность поля напряже-
ний решетки восстанагливается и никроде^екты перестают оказывать
влияние друг на друга. Дефекты на таких и больших расстояниях не
образуют систем, которая могла бы оказать существенное влияние
На свойства целого тела.
При соотношении размеров структур, близком к I, ьзахимодэЯст-
ьие двух подсистем получается довольно быстрым, однако, пропесс
формирования упорядоченной системы или ее развитие происходи?
в виде случайного бл ждения, в результате чего затрачивается
также много времени. Отсутствие дальнего порядка в структуре при
ее нормировании иди развитии приводит к значительной стохястичко-
сти процесса и структуры, ^то увеличивает время ортали>ацмм сис-
темы. Когерентное щ слепне и обмен энергией в системе зависит
от длины когерентности. Для малой длины I (беспорядок) взаим-
ное влияние чдстаг тела велико, но время, необходимое для форми-
росакия правильной структуры таксе велико. Для характерной длины
когерентности 10 и более (дальни порядок) влияние подсистемы
менькего размер* ла подсистему большего размера мзло.

Ло-видимому, оптимальным с точки зрения скорости развития
какой-либо система будет соотношвШ'.з линейных размеров д»ух со-
седннх по иерархии подсистем, наход/дцееся в проиетгутке мопеду 10
и I. При соотношении лине’лн&л размеров, больших 10 (или меньших
0,1), связь мекду двумя соседними по ряду подсистемами уменьшает-
ся, их рязгитие замедляется, поскольку вероятность большой дах-
тургди мала, а время ее о.ддания велико. Мо^но предположить, что
соотношение линейных размеров порядка 3+4 является оптимальным
для развития систем для взаимной связи подсистем соседних разме-
ров, соотгетстгухцего уменьшения внтропим. Это «очно считать оп-
тимальным соотношением порядок-беспорядок для рязмткя системы.

Таким образом, скорость развития системы, состояце! из блокев
максимальна (время организации системы минимально) при соотноше-
нии характерных размеров блоков ранном 2И. Тогда как по энергии
о о
это соотношение в таком случае равно 30*60 (3** 4 ).
Я случае <е отношения линейных размеров 10 и более, соотношение
по энергии превысит 10?» Таким обрезом для соотнопенм? лине'них
размеров 10 и более имеем консервативное тело (дальний порядок),
идя соотношения линейных размеров I имеем стохастичное тело,
И для того и для другого случая время организации системы больше,
чем для тая* с отношением линейных размеров блкеи ря ом 3-
Хрис.1). Излияний порядок консервативен, беспорядок - стохастм-
чен.

Описание порядка и беспорядка при рассмотрении структуры
твердого тела, выполненное с привлечением энтропийных представле-
нии молно распространить на другие объекты. Это даст возмонлость
связать разного дае понятии в целостное пре дева зление.

Анализ языковых построений, прог-одимый с использованием
нормального структурного подхода, доказывает [132] , что отноше-
ние "предельной энтропии", отобрвхающей минимальную инфорздгдю
в каком-либо тексте и максимально гозмочно энтропии составляет

Здесь Н0=Цп максимально возможная энтропия сообщения,
получающаяся при равновероятном следовании элементов (букв) в
структуре, п - число букв в алфавите. Максимально возможной
энтропии соответствует максимально возможный беспорядок. Для упо-
рядоченной системы, когда элементы структуры повторяются в преде-
лах блока, энтропия уменьшается. Для языковых структур "предель-
ная энтропия" Н^о , связанная с повторяемостью сочетаний струк-
турных ’Лементог (букв) такова, что ее отношение к максимально
тюзмо гной энтропии составляет для большинства изученных языков
отмеченное значение 0,2-0,3.
В случае твердого тела, состоящего из атсмоз одного элемен-
та* можно считать, I что алфавит содержит только две буквы.
Буквами можно считать: атомы этого элемента, занимающие свои
месте в ракетке и дефекты этой решетки, например, вакансии. По-
лучаем соответственно, дЕухбуквенн^ч плавит, для которого
Н0«(Ц 2 » I . Если принять отношение « 0,?, тогда вероят-
но
кость нарушения порядка р (вероятность появления дефекта в
структуре) моэгно найти из соотношения для энтропии опыта с двуыя
исходами:

' Н(р) = Р&ЪР ~ О'Р) ^0-р) (2.117)

Для Н^о =0,2 р »о,091, что соответствует появлению одной
вакансии в структуре, содержащей порядка 30 атомов. Если считать,
что эти атомы образуют некоторый объем, то один ле’ект будет
приходиться на объем, состоявший из ~ 30 3 линейных пе-

риода. нарушение однородности я объеме, линейный размер, которо-
го равен трам периодам, определяет соответствующую структуриро-
ванность объема, ао<но предположить, что структура более высоко-
го ранга (большого размера) состоим из элементов с меньегте линей-
ными размерами. Б таком случае существует инвяриантност масята-
ба структурированности с характерным отношением линейных разме-
ров порядка 3-4.

.лОзможно, что кажущееся случайный совпадение чисел, на са-
мом деле является проявлением Изоморфизма зктропи йкых представ-
лений в различных облястях. Можно предположить, что к в том и
другом случае ь крушение порядка является необходимым условием
для обеспечении изменчивости и последующего развитие. Действи-
тельно. трудно предстгвить, чтобы мир (вселенная) состояла из
кусков материи, каждый из которых являлся Идеальным кристаллом
того или иного элемента. Трудно представить, чтобы тахая системе
могла илменятьс.ч и р^рмгаться. Несомненно, нарушение идея... ,ного
порядка является необходимым условием развития м..р и это отобра-
жено (зало*оно) кяк в структуре материи, так и в структуре ин-
формационных построений, в частности» в языке. И то и другое
является отображением некоторой обще. закономерности. Энтропия
на символ равная 0,3+0,9 бит обеспечила существование вселенной
со структурой, которую цы в настоящее время наблюдаем. И, по-ви-
димому, эти значения энтропии мо ло считать такими т.е мировьсл!
константами, как и число 137 и другие. Конкретное значение энт-
ропии, возможно изменяться в процессе эволюции и в загхсимоегм
от температур::, по изменяется незначительно. Для другого значе-
ния энтропии мо аю представить, что структура распределения мате-
рии, по размерам, н так 5 скорости процесс? эволюции могут
иметь другие значения.

Таким образом, при рассмотрении структурированности сложных
систем можно высказать два основных лолз.ъвямя. первое связано с
инвариантностью масштаба линейных размеров отдельных подсистем,
составлявши' полную систему, и обладаю ю таким образ, свс/ством
автомодельности. Второе связано с энтропийным изомор фмоы, до-
казывающим» что структура ело э сх систем состоит и? бдоюг с
определенным соотношение* линейных раз-еров не завис .ости от
вида или прирдды рассматриваемых систем. Подобная структурирован-
ность отмечается как для материалыеи систем (твердые отдельности
[102, 131,13В, 13&3 , процессов (материально-времеюше отнесе-
ния, связанные, например, с конденсацией твердых та», вихрями.
турбулентностью и др.процессами), ин.' орыяционными структурами
(мышление, языки и другие сообщения), структурами управления
[133,1341 • Ив проведенного рассмотрения можно также сделать по-
лутный швод (в противоположность [2741 ) о дискретности языковых
образоня ниЙ.

.редставление о структурах твердого теля в гиде иерархичес-
кой системы с определенным соотношением ближайших размеров долж-
но оказан мощное влияние ня '.©строение и осознание пр? весов
разрушения и, соответственно, на АЭ представлении. Примером ис-
псльзованмя пр здет -лани? об черархичясгом построении структур
твердого теле служит представления этапности процесса разрушения,
использованное нами для анализа задержанного разрушения ^137] •
Экспериментальные исследования с применением метода АЭ широ-
кого круга материалов, включая скальные породы, полимерные мате-
риалы, различные металлы, показало, что суммарная АЭ, отображаю-
щая процесс нвлонления повреждений, имеет характерные участки -
этапы развития л накопления повреждений. В О^э]сформирована модель
этих чроцоссов, которую 4О~з<о с: пировать следу.ж* образом.

Первой, области соответствует возникновение зародмыевых ммк-
ротр® цин и быстрое их накопление. Рязмарм микротомии в металлах
составляет 0,2 мкм или несколько сольце, ^предал ».тся они раз-
мерами етрукту? их лес чорсдноствь («много мнсшт би. механизм за-
рождения микротрещин носит термо активационный характер, а анергия
актимцжм близка к энергии межатомной связи. Скорость распростра-
нена ? микротрещин близка к предельной скорости рэлеевской волны.
При значительной нагрузке, близкой к разрушающей, микротрещины
начинают преодолевать барьеры гетерогенности, укрупняются и обра-
зуют магистральную трещину, приводящую к быстрому ргзрувению
образца. Б это случае этап П отсутствует, а «тапы I к сливают-
ся и кк невози>жно р азличить.
Следует отметить» что интенсивный поток импульсов АЭ на
участке I денет иметь место не только по причине образования ми-
кротрепхн, но и в результате скачкообразной локальной микропллс-
ткческо деформации. Этот процесс такме моют быть отнесем к
процессу накопления повреждений.

гррая область связана с процессом стабилизированного накоп-
ления мюгютредин, приводящие к пошвенив их концентрации. Раз-
меры микротрецин в этот период» занимающий до90 л живучести объек-
та» сохраняются неженными и имеет значение порядка 0,2-1,0 мкм.
Следует здесь сделать эпг.ечание, что по нашим оценкам чувствитель-
ность АЭ аплярстурн при использовании пьезоэлектрических датчиков
составляет именно т сой пор; юк еличины [г 2 . Поэтому одиночные
импульсы *Э могут иметь амплитуды ниже уровня порога и в этом
случае они не будут зарегистрировали (на участке П)» но интенсив-
ный поток импульсов *Э мо г.ет быть эярегистриро анд в виде непре-
рывной АЭ ^83 ] . Увеличение концентрации С происходит до опреде-
ленного уро^н?, связанного с р-г к-ром икротрещины , соотношением
[139] :

к - с ~1/' • €
где К • 3 при пороговой концентрации С ~ 10™ оы“®. Если исходные
мккротрещины имеют большую величину, то пороговая концентрация
уменьшается, сохраняя величину К неизменной.

аЪячрниг? порога концентрации микротрецин связано с образова-
нием чссоцилции /ичротрецин» образующих кластер, вероятность
появления которого определяется вира\ениш*:

е ?=-тМ4Г

где О* " '«ело микротрещин в кластере. Возникнове-

ние кластера означает слияние и укрупнение микротрещин» ь резуль-
тате чего нормируете' макротрецина.
Третья область соответствует возникновению и развитию мякро-
трещины, которая в конце концов приводит к разрушению объекта.
Накопление повреждений предшествующее ;ормиро.янию магистральной
трещины можно связать с процессом разрушения блоков, например:
I -го ранга, а развитие магистральной трещины - с разрушением бло-
ков 4 4- 1-горанга. В АЭ при разрушении блоков с -го ранга бы-
ла связаннее локальными катастрофами,(потерей устойчивости в ло-
кальном с —ом объеме), тогда как развитие магистральной трещины
названо глобальной катастрофой, соответсвуощвй разрушению объекта.

Анализ экспериментальных данных для образцов с трещиной
наготовленных их хромо-молибденовой стали {3311 также как и наши
исследования, подтвердили наличие трех зон.

Установленные соотношения линейных размеров находят отобра-
жение в параметрах АЭ при исследованиях УТ. Воспользуемся данными
по амплитудному распределению АЭ для усталостных трещин (рис.З. 9)
При равномерном росте УГ амплитуда сигналов АЗ составляет порядка
100 мкВ и соответсвует релаксации объемов экви валентных^км" и ли-
нейному размеру-20 мкм. Сигналов большей амплитуды не наблюдает-
ся, что связано с уровнем нагружения. Сигналы меньше»'* амплитуды
имеют возрастание числа в распределении для значения 20 мкВ (ни-
же мы не могли наблюдать из-за того, что пороговое напряжение бы-
ло равно 20 мкВ. Сигналы меньшей ямплиууды соответствовала релак-
с ции объемов перя; кя-Ю^км^ (линейны размер * 3 мкы). Мы видим,
что соотношение амплитуд сигналов АЭ равно ~5, что близко к величи
нам, принятым в [103] за параметр инвариантности. Подтверждением
вовлечения в процесс разру гения все больших дискретных объемов
при увеличении нагрузки является зависимость л/ от Р при
испытании образцов Ст-8 (рисЛ.24).

Параметры АЭ и параметры релаксации фрагментов каждого
иерар :ического уровня фактически отобрдлэшт во временную
область параметры структуры и дают представление о соотно-
шении времен формирования структурных элементов различного
иерархического уровня. Эта идея позволяет сформулировать
следующую теорему: Если длительность релаксации элемента
ас составляет Т1 » а длительность релаксации эле-
мента ( размер >сг< ) составляет Тс+ < (дли-
тельность 7;*, > Тс )• то можно составить отношения:

О<+ I

СЧ

где 6'^1 и 6>1 - синергетическое время формирования

структур 1+ > и <.

Доказательство этой теоремы выходит за рамки рассматривае-
мой темы и здесь но приводится.
Рис.2.24.Зависимость суммарного счета от нагрузки.

I.Модельное представление с = 3,

2.Экспериментальная зависимость, образец Ст-8,
3.Масштабная сетка уровней.

II |||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.3.06 информативности сигналов акустическо-
эмиссии

Ранее отмечалось, что ПК является информационным техно от-
ческим процессом, целью которого является извлечение ин ормяцик
о наличии и параметрах дефектов и принятии решения о судьбе
объекта [13,59] . Процесс извлечения информации заключаете» в
преобразовании состояния неопределенности знания до опыт и пос-
ле него. В случае, когда происходит уменьшение неопределенности,
имеем приращение информации.

“Информация становится своеобразным продуктом, который по
мере развития научно-технического процесса начинает лграть се
более вашув роль т- шзпи общества” [133] .

Теория информации в настоящее время достаточно хорошо про-
работана [112,132,140] и задача заключается в использовании ее
представлений для уменьшения энтропии в конкретно’ области, г
частности в 11К. Следует отметить, что в НК теория лрформации ис-
пользуется недостаточно активно и работ, в которых бы р счг.тн-
;алась информация при контроле, весьма мело. Автору из естно
только несколько статей в этой области, включая [141,276,279]
но и они в области АЭ носят формальный характер.

Такое состояние явно неадекватно важности данной проблема.
По мнаниъ автора теория информации должка найти более зирское
применение в ИК. В частности, сравнение методов НК дохшс про-
изводиться на базе их ин ормационной способности, которая в ко-
нечном итоге может быть транс;ор*э1рогяНА в экономические кате-
гории. Б этой связи автор предпринял попытку ввести ин’орм .ион-
ные предстепени в области АЭ контроля. Следует отметить, что
вта проблема тесьма обширна, > связи с чем здесь мало еня толь-
хо небольшая часть, носжцея иллюстративный характер.

Кардинальным вопросом при использовании информационного
подхода нзляется: "Нак измерить информации, в частности, *.* ии-
формацню?"» Для этого необход*^о иметь мерь/ и правила обраще-
ния. Кв сущестгуодих в теории информации представлений мер -
структурной, статистической и семантической [140] , в первую оче-
редь м>«ат быть использована структурная мера. Это связано с
особенностями и природой АЭ.

Дискретному отроению твердого тела, состоящему из блоков-
реоменов, можно привести в соответствие дискретное строение мас-
сива информации. При таком подходе единич»лЯ импульс 'Э несет
единицу информации о переходе некоего элемента твердого тела-рео-
нена кв одного состояния в другое. Одновременно, единичный им-
пульс АЭ могло считать буквой алфавита [^] . л . явит АЭ ьдо ет
быть составлен из символов, отличающихся по величине приращения
на порядок. 1ричем в качестве основания счисления мо?.ет быть
«брало десятеричное, двоичное, либо какое-либо другое. Для
двоичного счисления ио;:ем иметь следующий алфавит:

а - I - о
€-2-1
с - 3 - 2

е! - 4 - 4
е- 6 - 8
5-6-16

д - 7 - 32
И - В - > •

I - 9 - 132

В данном случае осуществлен формализованный подход к кон-
струированию алфавита. Однако, несомненна, возможен и естествен-
ный подход основанный на концепции М.С.Садовского о мере в ие-
рархическом строении твердого тела (мера Садовского). Пояытк I
физического обоснования этой меры предпринята в I 2.2.4.

Имея алфавит, мо.шо дальие усложнять ситуацию,вводе слоги,
слога, фразы (предложения), абзацы, сцены (картины) и Т.д.
•т

Но* поскольку АЭ переносится звуковыми волнами, более а, еквятным
является представление о музыке твердого тела (от ноты до сим о-
нии). В некотором смысле “Э-автобкогря; ячеек вя сага, раскрывающая
истории и настоящее состояние тгердого тела. Все залохениыз при
формировании и дальнейшем развитии тела неоднородности объявляют
о себе вс весь АЭ голос в процессе нагружения тела.

При янялизе информативности ЛЭ сигнала молено использовать
все три упомянутые выше меры информации. С точки зрения анализа
процессов разрушения более подходит структурная теория ин ормации,
при использовании которой ставится в соответствие единица ин ор-
мации состояние единицы объем*. Здесь учитывается .укцамен-
тальнне свойстве природных образовяний-дискретность пространства,
дискретность во гремени (т.е. периодичность процессов) и отобра-
жение этих дискретностей в ин формационном мессиве.

Количество информации можно измерить количеством чисел, оп-
ределяющим состояние нашей системы. Дл* анализа ЛЗ можем осущест-
вить следующий подход: Выделим объем твердого тела минимальных
размеров, определяющийся предельно? чувстгительносты. Примем
для определенности этот размер I мим3.

Поло.ким, что этот предельный объем может находиться в 3-х
состояних: I) Удругоде.осмированном (включая и с-ободное состоя-
ние), 2) пластически деформированном, 3) разрушенном. При наступ-
лении второго и третьего состояниями регистрируем сигнал АЭ, не-
сущий информацию об изменении состояния.

Указанные три состояния образуют алфавит АЭ -сообщение и
соответствует глубине числа. Разобьем исследуемое тело ня предель-
ные объем. Количество элементов разбиения будет -. п=т//У^.
Для тала объемом 10^ мкмь(соответствует рабочей части образца
на растяжение) число элементов разбиения будет 101

Общее число рассматриваемых состояний тела будет
0=з*

Используя подход Хартли, который количество информации яырякал

(2.118)

Получим I 1 10^"6эддЗ , что соответствует предельному сообща-
низ о разрушении всех элементов теля. Подобное состояние нереа-
лизуемо практически. Гместо принятой в теории информации двоич-
ной системы счисления в нашем случае целесообразнее использо-
-
вать троичную, тогда 1 = 10 .

Реальное количество ин;ормации, извлекаемой при АО-испыта-
ниях значительно меньше. Рассмотрим на примере испытание гладких
образцов, (рис.б,7,3.1). Традиционная зявисииост>, используемая
для определения мехенических свойств - это кривая де2 ориирования
|^б9] . Количество информации, г извлекаемой из кривой деиЮркиро-
вания можно оценить холиееством значений параметров, которые нужно
иметь, чтобь. с требуемой точностью воспроизвести указанную кривую.
Коли она аппроксимируется простым выражением типа [69] :

С”= а &Р (2.119)

Тогда можно считать, что необходимо иметь всего две единиц ин-
формации, я, именно, значение аир . Дня более сложной зависимости
Необходимо вад ать две еличины: деформацию и напряжение в точке
предела пропор. ионлльности плюс ряд п«р знячени1 няпря вние-де, ор-
мация, характерно угхда <рмвую дерормирОгяния. Необходимое коли-
чество их будет зависеть от точности измерения величины напряже-
ния и практически не превышает 100-120 пар. Таким образом, коли-
чество информации будет иметь значение порядка 200+250 единиц.
Для АЭ-измерений количество информация могио оценить по чис-
лу зарегистрированных событий считая» что каждому событии соот-
ветствует единицу информации, поскольку каждому событии соответ-
ствует релаксация одного или нескольких единичных объемов мате-
риала. Поскольку инерционность ЛЭ канала способствует превращении
дискретной ЛЭ в непрерывную, можно, полвзуясь данными по ампли-
тудному распределению и суммарному счету оценить по параметрам
непрерывной АЭ число событий и, соответственно, число единиц ин-
формации.

Учитывая . . чувствительность АЭ аппаратуры можно считать,
что предельное значение информации будет порядка 10 единиц. Ре-
альное значение будет значительно ниже и в больше? степени огра-
ничивается пропускной способностью АЭ-канала (Д1). Реальная циф-
ра составит порядка 3 Ы или /V//о > Кр-10^.
Несмотря на большую приблизительность приведенных оценок, можно
увидеть, что метод АЭ позволяет извлечь бользе информации при
механически яспытяниях, чем любой другой метод испытаний. Свя-
зано это в конце концов с большей чувствительностью метода АЭ,
позволяющего зарегистрировать релаксацию м лнх объемов материала
(порядка I мкм3) тогда как принятие механические методы позволяют
жявить релаксацию таких объемов, которые влияют на изменение же-
сткости силовой системы испытательного усрройства. Метод АЭ дает
значительно больший объем информации, поскольку ня зависимости
какого-либо параметра АЭ от деформации (нагрузки) отвечается зна-
чительно больае деталей. Не составляет большого труда зафиксиро-
вать скачкообразную пластическую деформации объеме материала по-
рякдя мэв Либо скачок трещины порядке 1+*0мкм в объек-

те имеющем метровые размеры.

Целью настоящего раздела было показать возможность и пути
информационной оценки АЭ контроля. Золе© детальные мсслщдовя (мя в
•том направлении являются самостоятельным направлением ж требует
2.4.Система ряряметро» сигналов акустической
•миссии. Анализ устойчивости параметров

разработанные модели сигналов АЭ, основанные ня рассмотре-
нии динамических процессов в нагруженном твердом теле, позволили
автору представить параметры сигналов АЭ в веде системы отобра-
хаюцей параметры комплексных процессов деградации твердого тола.
Рассмотрим подробнее параметры сигналов АЭ» которое можно исполь-
зовать для контроля объектов.

Ваэопш элементом полного сигналя АЭ является единичны? им-
пульс ($.2*2.2.). Первичными параметрами его являются те пара-
метры» которые моно непосредственно измерить, зарегистрировав
сигнал, нялрямер, на окрчне задорин*ищего осцкдлогр*гя (рис.

2.25). К таким параметрам относятся максимальное значение сигна-
ла - , длительность подъема-^ , длительность спада -

/ » длительность импульса ^'*„**«« . Модность импульса

можно измерить применяя специализированную аппаратуру.

К вторичным парпыетрям отнесем те параметры» которое мо но
определить пользуясь срмог единичного импульса и значением его
параметрОЕ. К таким параметрам относятся анергия - Гм=} 'иад6
энерретический параметр-- .1'“1°^ , параметры связанные с инте-
гральным нреобразогякиями (например, мурье), такими как парамет-
ры частотного и .аэового спектра. При этом могут быть шбрянм
различные системы базовых функций (гармонические, Хаара, Уоша,
Котельникова и др.)

Единичный импульс несет информацию о однократном действии
источника АЭ* Процесс деградации твердого тал? я гея, как
уже отмечалось, слоодм (многостадийным и полкмаедтабимм) про-
цессе* [,».. ] поралкдяюиим сигнал АЭ в веде шогомериого сто-
Рис.2.25. Импульс АЭ на экране осциллографа (а) и обработка
с наделением параметров: максимального значения
(б), числа выбросов Л/(в), длительности Тм(г).
хаотического , в общем случае нестационарного импульсного процес-
са [ю] * который должен характеризоваться многомерной функцией
распределения, гследствии этого необходимо ввести систему пер-
вичных параметров процесса.

Поскольку случайный процесс характеризуется в наиболее
полной степени статистическими ря спред елниями, прегстахляекши
параметрами распределения (моментами) они и используются при ана-
лизе сигналов АЭ [142,143] .

Непрерывная АЭ является последовательностью перекрывающихся
импульсов АЭ. Наиболее употребительными параметрами при описании
непрерывной АЭ являются число событий , число шбросов ,
активность и скорость счета . Кроме того иногда ис-
пользуется среднеквадратическое значение.

Число события (импульсов) ’Э и связанное с ним количество
шбросов является одним из наиболее в* .ных и легко регистрируемых
параметров как непрерывной, так и дискретной. АЭ. Б ряде случаев
мокко наЛти закономерную связь между количеством зарегистриро-
ванных сигналов и такими параметрами, как длина трещины или ее
площадь. Подсчитывая количество сигналов можно судить об увели-
чении длины дефекта и его площади.

другим важным параметром является активность АЭ или частота
следования импульсов АЭ. Количество импульсов АЭ в единицу време-
ни голорит о скорости развития повреждения. Моменты времени при-
хода сигналов АЭ на датчики ватны при определении координат источ-
ника сигналов.

Некоторые общие параметры АЭ были перечислены в § 2.2.3, где
были выделены параметры и их аналитические выражения, принятые
в статистической радиотехнике для пуассоновского потока импульсов.
Здесь же мы остановились на параметрах АЭ сигнала специфических
именно для АЭ. Пр этом мы вынуждены учитывать влияние пр обра-
зователя» поскольку он существенно изменяет параметры сигналя.

В практике АЭ-контроля в подавляющем большинстве случаев
используются пьезоэлектрические преобразователи АЭ и, как прави-
ло, узкожолосные. Для этих преобразователей характерна реакция
в виде затухающей синусоиды при возбуждении их (9 -импульсом.
Акустический канал в виде твердотельного слоя характеризуется
весьма сложной реакцией, которую можно аппроксимировать, хак это
иногда делают в сейсмоакустике 1ув] , обобщенной (либо простой)
функцией Зерлаге, в виде набора затухающих синусоид:

Ш) = (2Л2О)

3+'Р<^

В частности, модели серического источника АЭ соответствует од-
на затухающая синусоиде, т.е. один член из набора (2.120,я) с
параметрами и?, = /Т* .

Электрический сигнал АЭ при использовании узкополосного пре-
образователя также аппроксимируется затухающей синусоидой.

При этом, суммарный счет *Э соответствующий случайному
числу выбросов сигнала через порог , за время наблюдений
± можно рассчитать используя выражении

И.(1,ип)=21 (2.121)

где №р12и - рабочая частота преобразователя.

Регистрируемое вначение суммарного счета соответствует матема-

тическому ожиданию омрачения (2.121)
е

п.(цп) п*(г, цп) ыт

(2.122)
2Г4

вдвсь и* (г1иа')=5е1^п(ип/Уг)Р(г>ГЛ1г')о1г1^ (2Л23)

~ плотность распределения в момент времени г;

Число зарегистрированных выбросов АЭ находится как

(2.124)

где п* (с'ил)" Л

□ения импульсом АЭ порога

- вероятность прсш-

В случае, когда амплитуды импульсов АЭ распределены по

Парето

р/0= >Л?Л+'

(2.125)

имеем распределение:

(2.126)

где и(е)-? }л//г)с/т

(2.127)

- общее число событий АЭ

за время . Распределение типа (2.125) было использовано

В [ЗЗО] для аппроксимации экспериментальных данных.

Из выражения (2Л26) вццно, что

(2.128).

Откуда следует, что суммарный счет АЭ зависит от суммы им»
пульсов, а коэффициент пропорциональности определяется параметрами
преобразователя: рабочей частотой - , параметром з-тукания про-

цесса колебаний - и параметром распределения амплитуд им-
пульсов - А.

Важной характеристикой АЭ процесса является скорость счета,
которая определяется как

^А/тС-е.г/п)

(2.129}
Из теории шбросов случайных процессов известно , что
число шбросов в единицу времени определяется плотностью сошест
ного распределения процессов С/ ц й следующим образом

(2.130)
р

Сигналы АЭ, прошедшие через узкополосный ПАЭ нормализуются.

Кроме того, учитывая иекорреллированность процесса и его прото -
одной по зременм для хьаэистяционлрнкх условий, из (2.130), по-
лучим: г п

^р-ехр/- ——— 7

1 ' 1 (2.131)

Кях отмечено в [120] , соотношение (2.131) совпадает с за-
рисиуость’ скорости счета от порога, полученной в экспериментах
с монокристаллами ^325^ . Однако для поликристаллического материя
ла эксперименты показали, что эта зависимость ,

т.е. имеем

Огибаюцая стохастического узкополосного процесса АЭ на выхо-
де ПАЭ имеет Релеевское распределение вида _

«Р/- а^)1 <2Л32)
Используя выражения (2.131) и (2.132) мо^но получить связь

.. .А . ।

(2.133)

Тяким образом, исходя иг гипотезы стохастичности АЭ пронесся
используя прел-отделения случайных процессов получены определения
ряда параметров акустической миссии, некоторые хяраиерные зави-
симости, котор к в ряде случаев, получили экспериментальное под-
тверждение.

Параметры прэцесса, также хак и параметры и иульса могут
бчть первичные (перечислены ое) и вторичные, выделяй;иеся в
результате некоторых операци*' как оперящг аналоговой обработки.
так и вычислительных действий. К ним относятся получение корре-
ляционных функций и спектров. Классификация параметров сигна-
лов АЭ на измеряемые и шчисляемые использована нами в ^1443 .
Кроме того возможно еще построение комплексных (или составных)

этров. Примером мо^ет служить параметр» введенный в :

Р) 14 г>1

' ТБГ

Он содерхит отношение амплитуды импульса к временному про-
ме.утку ме 74 регистрацией двух импульсов и «тобр>)«авт, факти-
чески темя нарастания процесса деградации.

Введем еще один параметр-объем сигнала, который определяет-
ся как [III] :

\А/С - 5с (2.135)

Его мокко использовать для характеристики некоторых свойств ис-
точника *Э к предмвлоние трэбований к акустико-елехтромиому ка-
налу. В выражении (2,116) Л • граничная частота спектра,
1с - длительность сигналя, - максимальное значение. По-
скольку все эти параметры мотно связать через линейные парамет-
ры источника, характеристика объема для едкнмчг.ого импульса при-
обретает буквальный смысл и его мотно ценивятьм3:

1Л/С ~ (2.136)

где 64 - коэффициент, обеспечивающий масштаб и размерность.

Т.о., предлагается система параметров АЭ, включающая следую-
щие клчссн: первичные параметры, вторичные параметры, комплекс-
ные параметры, я также измерь°мме, пычислеемые, независимые свя-
занные. Система параметров сигнала АЭ сведена в таблицу 2.1, в
которой представлены наиболее употребляющиеся параметры, я также
те, которые по мнению авторе должны использоваться для харак-
теризации процессе..

Анализ показывают, что параметры сигналя '< могут бить не-
зависимые ж связанные. Причем можно выделить по крайней мере
два источника связи. Первый источник базируется на физике явле-
ния АЭ. Например, из модели единичного импульса следует, чт
. т.е. эти паря-этри, о-пер
связаны мезду собой, во-вторых могут быть использованы самосто-
ятельно, либо совместно для оценди размеров скачка трещины (плас-
тической да ормйции) • Появляется возможность вь’бора переветрл
сигнала АЭ приеиаамсго по тем или иным причинам для оценки ска-
чка трещины.

Вторая система связи имеет место в результате воздействия
АЭ-каналс. Например, ложно шд влить связь числа выбросов ЛЭ с
амплитудой сигнала, вызванная воздействием АЭ-канал», в частнос-
ти свойствами ПАЗ. Рассмотрим данный момент несколько подробнее.

Преобразователь АЭ (ПАЭ) рассматриваем хак линейную систему,
описываемую волновым уравнением (5.4). В таком случае амплиту-
да импульсной характеристики, являющейся реакцией преобразовате-
ля не входное воздействие, отображает статистические свойства
сходного сигнала [145Л , являющегося стохастическим импульсным
процессом, ^орма сигнала изменяется гост ететвии с частотным.»
свойствами ПАЭ. Б случае резонансного преобразователя, на под
которого воздействует сигнал малой длительности ^фТ-

период колебаний ПАЭ, на его вводе имеем огибающую сигнал Рида:
и„е'/3лГ (2.137)

где пТ = 4- , и - число осцилляция ня выход. ПАЭ. Даннов
выражение получено из траления (2.120)»
••г

„Наименование

Вфаение,
обозначение

I Максимальное значение
сигнала АЭ

2 Среднеивддрятическое
шмим сигнала

и™

иС(С- \1ичП

Средняя мощность сигнала
А5» выделяемая на сопро-
тивлении Гом

Энергия сигнала, вцдеяяе-
иое на сопротивления I См

Энергетически ппрямегр
сигналя О

Длительность импульса

Длительность переднего
фронта импульса

р= ичё)

Ее--1 иЭДЛ

О
*

Е= I 1иМ1с11

Разнила во времени прихо-
да импульсов на преэбр^зо-
вателм АЭ (РЕП)

..о шмьеев Ад
Тип Бад Класс Характер
4 5 6 7
Простой Измор. Лершчя. Независим.
Простой Измер., пгаксл. Перпичи. Неза висим.
Простоя мер. шчмсл. Перпичи. Независим.
Простой ГЪа’МСЛ. Перпичи. Независим.
Простой ВМчисл. Перпичи. Независим.
Простоя Измерит. Перпичи. Независим.
Простой Измерят. Пергичн. Независим.
Простой Измерят. Первмчн. Нез а вис ш.
Простой Измерят. Пергичн. Независим.
10 Суммарный счет АЭ

II Активность АЭ

12 Скорость счета АЭ

13 Интервал между импульсами

14 Сумма амплитуд

15 Спектральная плотность
зьллитуд

16 Коеффицмнт корреляции К
процесса

17 Спектральная плотность
мофоети

18 . епстр

19 Параметры разделения в ряд
Уолиа» лавре

20 Колемест ио »мзменение»
МШМПость спектр'^ -уръе

21 Коеффщиект динамики
развитие пронесся

&СЛ Рн
4 & 6 7
Простой Измерят. Першим. Независим.
Простоя 'змер’нт., ;ыч:1СЛ. Першин. Независим.
Простой Кммрит., шчкел. Первичи. Независим.
Простой Измерит. Первичн. Иезашсим.
хрсстой вычислит. Первичн. Нео«1 веши
Ео^плексн. Вычислит, из мер. Рторжнм. пэр БИЧИ. Независим.
Коши. Вычисл. Ьторичн. Нез яш сим.
Коши. йгаисл. Вторичн. Независим.
Коши. Еычисл. Вторячк Иезашсим.
Кемпл. Вычисл. Вторичм. Независим.
Коши. ;«числ. Вторичн. Иезашсим.
Коши. Вычисл. торя[Н. Чезяшсш.

ьэ

о
22 Коэф, мциект корреляихи
метду амплитудой и
литервала

к(г^,4/д*)

23 Степень жластермзацмл

24 Тип ьолнм

к $

Бремя когерентности

Длжа жогереитнссти
Компл. Вычисл. Еторичн. СвязеишЛ
Комол. Вичжсл. Гторячн. Независим
Простой Изморит. Пврвипн. Нозавком
Простой Вычмел. Перничн. Назавжежм
Простей Вычмел. Пер. .ля. Независим

го
После несложных преобразований, получим

И-=С/ “с« ^П>ип-С\ ’-Рп. (2.133)

где с I ~ 1 1(Ь * > ил - пороговое напряжение.

При проход ении через ПАЭ изменяется вид статистического
распределения параметров сигнала. В частности нас интересует
аид статистического распределения числа осцилляции на выходе

ПО при то.' считав.’ известным распреде/^ше амплитуд. Известно
[14в], что функциональное преобразование случайных велиихн, имею-
щее место, например, при выражении числа осцилляций чере:> ампли-
туду сигнала АЗ (2.133), изменяет ункци^ распределения. Ее мож-

но расчлтать, используя ьыряхонме:

(2.139)

где

- число осцилляций, а функциональная

зависимость даете*’ выражением (2.138). Тогда

(2.140)

(2.141)

плитудное распределение АЭ можно принять либо в гиде нормаль-

ного распределения, связанного с нормальным распределение раз-
меров отдельностей [юз] , либо в усеченном представлении, ап-

прохсхмирусчои эмпирическим показательным распределением, кс-
польэсзаднем Поллеком [ЗЗЮ] в виде

(2.М1)

Оно является в болея общем случае распределением Пярето

= °!=- А.Чт-У*1 (гл'*»')

г*» У

которое мы должны рассматривать в области
Еырахение (2.141) связывает статистическое распределение
амплитуд М сигнала с распределением суш<чрного счета на выходе
ПАЭ. Оно имеет большое методическое значение, позволяощее выра-
зить, например, критерии оценки источника АЭ либо в амплитудном
представлении, либо в представлении суммарного счета.

Распределение числа осцилл :ли* сигнала для амплитудного по-
казателя с распределении рясчитываем по выражению:

и/('»)=^Гп’с'^^')^с/гг"’ (2Л42)

1Л и
где <?(и) - дельта функция Прогод в вычисления, по-

лучим 17]:

г е*р(’ / (2.143

* С| г I С,Ъ1п /

Выражение (2.143) представляет собой распределение числя осцилля-
циГ сигнала на выходе ПАЭ и позволяет связать параметры распре-
деления суммарного счета с параметрами амплитудного распределе-
ния (в частном случае распределение Парето).

Математическое ожидание амплитуды сигнала 1Э счисляем по
формуле:

й^=и* (2.144)

и к

Математическое ожидание сигналов энергии ДЭ имеет вид:

__ >Т°с/игм ч-*

г|Д и~] Т^7~~^лг1’' (2Л4Ь)

Математическое ожидание числа осцилляций (приррчщенме сум-
марного счета) будет:

ЧДу%.
кспе; читальная проверка распределения скачков суми ярко-
го счета была проведена с использованием призматических изгиб-
кик образцов из стали 15Х1Ы1й с усталостной трещиной. Вид рас-
пределения скачков суммарного счета приведен на рис.2.26. Экс-
периментальные 1энные лостато^ю хорошо аппроксимируется зпы-
симостью типа (2.143) с следующими значениями констант: ^/с«56,
Угч^/С| «0,003. При этом гипотеза экспонецияльности распределе-
ния, т.е. соответствие играгению (2.143) подт 1врхдаетсп с уров-
нем значимости по критерию . Т.о., показано, что при
соблюдении ряда уелоей (определенный вид распределите парамет-
ров, типа ПЛЗ, диапазона изменение амплитуд) имеем контролируе-
мую связь амплитуд импульсов ЛЭ и числя выбросов, а также связь
их статистических характеристик. Т.е., в эксперт ентях мо:но
пользоваться одним из этих параметров вместо другого, за исклю-
чением случаев, рассмотренных а главе У.

Наиболее полная информация содержится в первичных парамет-
рах сигналов АЭ. Для получения вторично параметров (спектра,
корреляционной функции а т.д.) необходимо проведение дополнитель-
ных операций (возведение в квадрат, задержка, интегрирование и
т.д.), при исполнении которых возможно внесение ошибок, ухудше-
ние от »ошення сигняд/вум.

Учитывая сказанное, необходимо базироваться на выделении
первичных параметров АЭ. В частности мы рекомендуем шесто, на-
пример, расчетов или измерения спектра АЭ кмл «ьса измерять его
лительность или амплитуд, поскольку информация 0 размерах скач-
ка трещины заложена во всех этих параметрах.

ПроттЕОпоказяки.'^спектрального представ ения заключается
еще I том, что при получении спектра аппаратурным или расчетным
путем обычно используют достаточно длинную реализ^ци-о. В и ран-
тике АЭ контроля ото означает, что а спектре результиру л его
сигнала будет пееобрадать инфоршяци'и о свойствах канала переда-
чи, некали о параметрах сигнала АЭ при анализе временных парамет-
ров легче исключить влияние последующих многократных отражений
(реверберации). Это совпадает с мнением З.Е.Кострова :
'•Сейсмограмм в натуральном временном представлении несут боль-
ше информации об источнике, чем их спектры".

Практик* АЭ исследований х контроля показала, что в настоя-
щее время используется относительно небольшое число параметров
сигналов АЭ[4,144]. Среди них - число импульсов, суммарный счет,
активность, скорость счета, энергия и т.д.

’спользо шие перечисленных параметров сложилось исторически.
Поэтому нельзя утверждать, что их выбор является оптимальным (в
смысле простоты измерения и информативности). Вследствии этого
возникает задача осозн^ного шборя рабочего параметра *Э в ре-
зультате решения которой должны быть сформулированы требования по
выбору измеряемого параметра и критерии, котором должен удовлет-
ворять выбранный параметр. Следует отметить, что такая постановка
вопроса не обсуждалась в известных, опубликованных работах. Мож-
но только отметить работу Парри [350] , в которой рассматривалась
проблема инвариантов упругих вэлн. При этом, обсуждение носило
в определенно степени абстрактный характер. ’.^Ядены . _ четыре
параметр' упруг*’ гели, распространяющихся я плчетике, которые
не претерпевали существенной деградации при распространении.

К этим параметрам отнесена энергия Е ; две компоненты вол-
нового момента параллельного поверхности &*• и волноугловой
момент нормальная поверхности п3 . Вое четыре инварианта являются
обьеюшми интегралами квадратичных функций пространственных
координят. Названные величины определения следуг ,г • о^ряео л:

Е=/сРхе°°

о1 =рЪ:0‘/х) (2Л7)

где (Э°° - плотность энергии, «1,2,3,

7У({>х) - пространственное поле деформаций, /Мо;* - общий
(орбитяльны. положительно пинош/) утло во? момент тензора плот-
ности, рассмотренный в [ 49] .

Использование отмеченных "экзотических" (за исключением
энергии) параметров упругих воли для АЭ-практики в настоящее вре-
мя невозможно по ряду причин, г том числе и из-за отсутствия
представления о связи этих параметров с параметрами контролируе-
те процессов. ~ - 1Н'»мк било введено понятие устойчивости
параметров сигналов АЭ,поставлена задача анализа устойчивости
параметров и для рядя граметров поручень! (совместно с О.Р.Туй
киным) данные по устойчивости [148 ] .

Устойчивость параметров АО рассмотрим подробнее.

Параметры сигнала АЭ отображают соответствующие параметры иссле-
дуемого динамического процесса, например, число зарегистрирован-
ных импульсов АЭ может соответствовать числу скачков трещины
и т.д. Выбор параметр АЭ определяется тем, какой параметр про-
цесса в твердом теле интересует исследователя. В первую очередь
учитывается связь параметра АЭ и параметров процесса раэрузения
(или пластической де ормации) и связь параметров месду собо‘».
При этом необходимо выбирать параметр, дающий максимум информации
удобный для выделения и обработки устойчивый (или помехоустойчм-
вый) по отношению к гозмущапцим хякторам.

Под устойчивостью параметра сигнала АЭ мы понимаем способ-
ность параметр сохргжять моменты статистического распределения
величины итого параметра неизменными при значительных изменениях
факторов (условий), влияющих на результаты измерений. При таком
определении мы получаем понятие о комплексной устойчивости. Каж-
дый момент распределения характеризует моментную или частную
усто йчявесть.

Волы ой б рос данных, получаемых в работах с использова-

нием методов АЭ, и их несопоставимость в различных эксперимен-
тах во многом связаны с тем, что значения аарегистрированных па-
I иетрэв АЭ зависят от условий измерения: формы объекта исследо-
вания, сго^ств преобразователя, расстояния от преобразователя до
источника -Ьч полосы .-ропускяния частот аппаратуры, выбранного
порога дискриминации и т.д. Влияние этих факторов, как правило,
неизвестно, что затрудняет интерпретацию полученных в эксперимен-
тах р^льтатор и сравнение результатов различных исследователе*.

Наиболее простым примеров характеризующим влияние некото-
рого .актора на измеряемый параметр является следующий пример,
^опустим, что импульс АЭ пропад’лий через пъеэопресбразователъ ПАЭ
имеет и,<:

Тогда счетчик зафиксирует ряд выбросов, число которых определяет-
ся рыра -екнем •

I р Г»А

^''/гТ т-(„ (2.149)

где Т - период собственных колебаний ПАЭ, /3 - его затуха-
ние, ХАн - порог дискриминации аппаратуры. И&меняемость чис-
ла шбросов, определяемое дм ЭД еренци ал ом по флуктуирующим аргу-
ментам, млрахчется:
^Нг^-тг^]

/>' и- Иги

Рассмотрим второй член выражения (2.150)

1 СИ к\

Из (2.151) модно, что при флуктуации 27л при разных исходных
величина порогового напряжения имеем различимо значения приряде-
ния числ.. выбросов. Чистая ’ункционяльная зависимость при постоян-
ном с1и^ имеет вид с/н^ии) . Отсюда видно, что

прирменке параметра (измеячизасть), а тчкже дисперсия изменяет-
ся (значительно и нелинейно) при изменении

Здесь мы полагаем устойчивость в смысле манящейся диспер-
сии (или изменчивости) в различных областях диапазона изменения
влияющего фактора, в отличие от принятого в теории катастроф или
механике стройных аттракторов, где сто^чивость характеризуется
степенно отклонения системы от фазы равновесия (в том числе ди-
намического) при малых возмущениях [ 149,150,164] .

В связи с этим интересно оценить устойчивость параметров »Э
по отношению к различным возмущающим факторам. Интуитивно мож-
но предполо ить, например, что энергия импульса АЭ - более усто>
чишй пзрамерр, чем длительность импульса и чем фаза волны или
число гыбросор выъе порогового уровня. Однако полезно иметь ко-
ли шстзеннмэ подтверждения указанных предположений.

Допустим, что нас интересует изменение значений параметров
«Э з зависимости от ?,рогкя порога обнаружения. Меняя пороговое
напряжение в пределах диапазона изменения амплитуд сигнала, изме-
рим величину параметров АЭ, зафиксировав все остальные парамет-
ры эксперимента.. Метод факторного анализа позволяет определить,
влияет ли пороговое напряжение на величину параметра АЭ ж оценить
степень этого влияния.

Велм при проведении эксперимента одновременно с порогом из-
менять другой актор, например расстояние до источника сигналов,
то можно оценить не только влияние отеддьных факторов, но и вли-
яние их взаимодействия. Степень влияния взаимодействия двух фак-
торов определяет, несколько, например, изменится влияние порога
на параметры АЭ при изменении р°ссточния до источника, то есть
при измерениях в других условиях.

Для оценки устойчивости параметров сигналя АЭ к воздейст-
вующему фактору проводится измерений, где К - коли-

чество уровней исследуемого Фактора (это мовет быть количество
уровней порога, количест-ю различных о(Ь>ектов, ня которых произ-
водятся измерения и т.д.).

При каждом уревне факторе 4 «1,2,... к выполняется п.
измерений параметра акустической эмиссии *1»2, ... /г.

Таким образом, имеется к. групп для каждого уровня фактора по
измерениГ параметра в кя сдой.

Среднее значение параметра для каждого уровня фактора

7 =в ±_ %

и. 4г *‘ (2.151)

По всем наблюдениям

к _

Л = Д/ 2— П * (2.152)

?•<

кагно вычислить средний квадрат отклонений средних значений

параметра внутри групп от общего среднего

(2.153)

и средний кгядрят отклонений параметра от его среднего тче-
ния внутри групп

К п __

Сх Е (Чгх?Г (2Л54)

Заметное превышение среднего квадрата ме*ду группами над
средним квадратом внутри групп указывает на реальные различия
мелду группами в отношении математических ожиданий. Керой такого
различия :лоччт являться отношение средних квадратов отклонений

Р.=^/<51 (2.1Ь5)

Аналогичную меру можно найти для большего колю:ества факто-
ров и их взаимодействий. Средние квадраты отчлонгни? для
двух акторов вычисляется по формулам:
первый фактор: к

второй фактор

К-Е”

совместное действие 2-х факторов

с/ , \ У> /7 - 4 -Х.+ X) <2-15б>

(*'л) (к-Мс-О ~~т е ‘ '

7 4" 1
где с * количество уровней второго фактора.

При некоторых допущениях можно доказать, что отноленме
(2.1Ь5) имеет нецентральное Р -распределение с (К-1) и (п-к )
степенями свободы, на которое имеются подробные таблицы [м}.
Их модно использовать при построении ормального критерия для
проверки гипотезы о влияши соответ ст нули его фактора при опре-
деленном уровне значимости. Тах, например, взяв отноихие
х табличному значению Распределения

/?₽ = гг/г

К-|, лмк, 0,995

(2.159)

ыокно с вероятностью 0,999 оценить, влияет ли исследуемы чх-
тор на соответствующий параметр АЗ. При /?А >1 фактор является
значимым и его значимость пропорциональна й₽ • Значения /?₽
для взаимодействия факторов позволяет оценить изменение влияния
из
одного факторов на параметры АЗ при изменении второго фактора.

Для вменения устойчивости некоторых параметров АЭ в реаль-
ных условиях ня .и поставлен эксперимент, в котором возмущения
вносились в результате изменения положения приемного преобразова-
теля относительно источника АЭ. При этом изменялось расстояние
между источником и приемным преобразователем, что сопродоедялось
изменением параметров акустического кане ля, т.е. услозии про-
хождения сигнала АЭ в преобразователь. Сигналы обрабатывали при
различных уровнях дискриминации.

Важным условием получения повторяющихся результатов являет-
ся наличие стабильного источника сигналов. В связи с этим источ-
ником служил пьезоэлектрический преобразователь, возбуедаемкй
импульсным сигналом. В качестве среды распространения использо-
вали цилиндрический сосуд давления высотой 1600 мм, диаметром
ьОО мм* с 1 лщиной стенки СО мм, изготовленный из корлусно ста-
ли 1БХ21ША (Приложение /11 ). Приемный преобразователь - диф-
ференциальны;. Д9202 ,ирмы Данегяц/Эедевко. Общее усиление
приемного канала составляет 80 дБ. Усиленный сигнал записывался
на цифровом запоминанием осциллографе, время выборки иа точку
0,Ь мкс. С осциллографа сигнал вводился в ЭВМ, в которой вычис-
лялась параметры акустической эмиссии.
Приемный преобразователь устанавливали через кяжг е 100 мм,
причем в к^кдой точке было проведено 4 независимых измерения.
По записанным сигналам определялись основные параметры сигнала
АЭ (суммарный счет Л/ , максимальная амплитуда • анергия Е,
длительность сигнала , время нарастания Тлп , а также на-
бледаекяя корость распространяя 1Г . Так к ш больлмнство пара-
метров зависит от значения порога, вычисления проводили для раз-*
личных порогов от 0,2 до I В через каждый 0,1 В.

Зависимости суммарного счета 'Э от расстоя_шя до источника
при различных порогах приведены на рис.2.27. При увеличении рас-
стояния счет АЭ уменьшается линейно, вамсимость счета от порога
близка к логарифмической (в соответствии с (2.149)). Подобный
характер име^т таке зависимости длительности сигнала Т от расс-
тояния при различных порогах (рис.2.23). Длительность сигнала
измеряли как время между первым и последним пересечениями сигна-
лом АЭ порога дискриминант.

Другой характер имеет злвисимост?. энергии сигнала ЛЭ (рис.
.29), вычислена ко вздула*.

Е = ^Л(1.)<М (2.1Б4)

По сравнению с предыдущими гра фиками энергия сигнала спадает
более круто, но слабо зависит от порога. Амплитуде сю кала
(рис.2.30 зависит от расс.’ояни подобно энергии.

Время нярастаьи, сигнала Тт измеряли от пересечения по-
рога до максимальной амплитуды сигналя. -’.го зависимость от по-
рога при различных расстояниях при едена ня рис.2.31.

Кроме перечисленных п примет ров илчисл <ли няблздя* ыую ско-
рость распространили сигнала как отнош ние расстояния до ис-
точника к времени прихода сигнала по пересеченно порога и
по поя вл е < максимума амплитуд I •
Рис. 2.26. Гистограмма распределения суммарного счета.

Рис. 2.28.Зависим'ость длительности
сигнала АЭ от расстояния до источ-
ника АЭ.

’ис. 2.27. Зависимость суммар-
ного счета от расстояния до
сточника АЭ.
Н,

0.3

0,6

О.Ч

0.1 02 0.3 о.Ч ол я,н

Рис.2.29. Зависимость энергии сигнала АЭ от рас-
стояния до источника при различных порогах дис-
криминации. Уровень порога изменялся от 0,2 В-
верхняя кривая до I В - нижняя кривая через 0,1 В.

Рис.2.30. Зависимость ампли-
туды сигнала АЭ от расстояния
до источника АЭ.

Рис.2.31.Зависимость времени
нарастания сигнала АЭ от поро-
га дискриминации ,при различных
расстояниях до источника АЭ.
Для всех параметров вычислен коэффициент устойчивости
(2.169) (табл.2.2 )

Копг?нциенты устойчивости парамет- Таблица 2.2
ров сигнала АЭ к изменению порога дискри-
мкнации и расстояния,

Источи» _____________________Периметр

изменчивости Е 1/т '7’т '1/Э’л.
Порог 42 0,1 0 20 16 0
расстояние II 2,6 44 56 19 16 79
Взаимодействие 0,6 1»Э 0 0 4,е 2 0

Значение &р показывают, что наиболее неустойчивым пара-
метров из рассмотренных но относению к порогу является суммарный
счет сигнала, наиболее устойчивым - энергия и амплитуда. Послед-
няя вообще не зависит от порога.

С .носителъняя устойчивость к о ному актору сопровождается
неустойчивостью к другому, то ость наблюдается некоторая зависи-
мость сохр«н^ния суммы ко? Сицхеята устойчивости я порогу и рас-
стоянию. Коо дх..менты устойчивости для взаимодействия факторов
•значимы, однако они на порядок меньше коэффициентов для факторов.
Из этого следует, что псрядок величины гое'.^ициентов устойчивости
сохраняется при изменении второго фактора, •нелогично мокко оце-
нить влияние и других факторов (типа изделий и датчика, полосы
пропускания аппаратуры к т.д.) на изменение параметров АЭ» а по
взаимодействию !акторет определить, как уело гм я г/сперю ентя
влияют ла полученные коз фициентм устойчк остх.

Таким образом, показано, что различные параметры сигнала АЭ
обладают неодинаковой устойчивостью к возмучяюч» факторам.

Е связи с этим при выборе параметров АЭ необходимо при прочих
равных условиях исходить из условия обеспечения максимальной сте-
пени устойчивости параметра или принятия мер для обеспечения
необходимой устойчивости.

Введение понятия устойчивости параметра ориентирует специ-
алистов на выбор того или иного параметра, однако не налагает
абсолютных запретов. При подготовке к АЭ испытаниям каждый ряд
необходимо анализировать возможные источники нестабильности пока-
заний, по । Озмотности устранять или учитывать их. Например, ус-
тойчивые по отноиеюг] к флуктуации порога энергия и амплитуда ста-
новятся неустойчивыйл в случае изменения расстояния мезоду источ-
ником АЭ и П'Э. Однако влияние этого ^актора легко мошо устра-
нить, используя коррекцию уменьшения энергии к амплитуды
сигнала [2.17] , как это сделано, например, в приборе РДА-51 Г2/21
Компенсация прей во. ится путем изменения усиления канала пропор-
ционально расстояние медду исасчш.каы АЭ и ПАЭ.

Насколько нам известно, в практике ЛЭ-испнтаний подобная
корректировка показаний анергии и амплитуды не производится. Тем
не менее в определенных условиях эти параметры несут значительную
информацию о процессе разрушения. Так в случае развития одной тре-
щины, когда расстояние между источником ЛЭ н ПАЭ меняется незна-
чительно, изменение амплитуды и энергии АЭ при каздом скачке тре-
щины показывает изменение характера процесса разрушения.

Следует заметить &;•» ото широко используемый в АЭ практика
параметр-суммаржй счет обладает сравнительно высоким показанием
устойчивости по отношению г. изменяющемуся расстояние. Еследствии
•того, возникает рекомендация использовать именно данный параметр
в случае отсутствия коррекции на затухание сигнала. При наличии
коррекции, по-зидимому, более лесообразно использог ть анергию,
либо амплитуду ЙЭ импульсов.
и4охно также заметить, что разброс значений раяру лающей
нагрузки больше, чем разброс форш зависимостей суммарно: АЭ
от нагрузки /V (Р), которая может быть охарактеризована, на-
пример, изменчивостью, выраженной ДМ/ДР; . Это означает
преимущество оценки состояния объекта по параметр** перед
расчетной оценкой, получаемой при использовании методов механи-
ки раррудонгя.

Обобщении» подход при анализе устойчивости пар егров 'Э
связан с отнскекием инвариантов и ормированием интяриянтов.
В первом случае необходимо отыскать такой параметр сигнала АЭ,
который бы определялся только источником и испытывал лре*е&рема/л/о
малое влияние со стороны различных акторов, в большинстве
случаев непонстролируемых.

Во-втором случав кнгчриант мотно о ормировять при уелогик
контролируемости или возможности учета влияния какого-либо
/актора. К таким акторам можно отнести, например, зависимость
параметров от расстояния между источником и ПАЗ, температуру
и ряд других. Так, для учета расстояния нами было предложено
техническое решение [217] , в котором определялись координаты
источника АЭ, после чего корректировался коз *ициент усиления
/силителя г обратной ?я!#имости от затухания сигнала в материа-
ле.

Пр< отыскании ин* шантов <3 в наших экспериментах были
использовавш такие параметры, как амплитуда сигнала, энергия,
суммарный счет, местоположение источника, распределение момен-
тов излучения по нагрудном при циклических испытаниях рорма за-
висимости Л/(Р) ня заключительном этапе разрушения. Это по-сутм
дела - сохраняющиеся закономерности, которые в некоторых случаях
можно использовать для выделения сигналов АЭ или их кдектв^ккяции.
гз?

2.0«Результаты и выводу

Проведенные в настоящем разделе работы теоретические иссле-
дования и гадлиз иоделе’’ были направлена на получение целостного
представления о полном сигнале АЭ» нажиная от микроскопических
моделей и до моделей сигнала создавшего обрая контрол/зуемого
объекта. Обобщенная '-ртина сиги«лов АЭ, представляемая собой
систему моделей, имеет не только практическое значение, но и не-
сет определенную методелогическую нагрузку, позволявшую сформиро-
вать область исследований и сформуа грозать основные проблемы в
стой области, требующие ВВИТО решения. Та часть проблем, кото-
рая была рассмотрена и решена в основном была ориентирована
приорите ?но г напревлении более широкого пр ктического примене-
ние катода АЭ, Однако были получена некоторые результаты, нося-
г-енне общеметодологически ляр^итер. К основным результатам мож-
но отнести следующие:

1 .На основании выпзлнеиного анализа источников генерации
сигналов АЭ в твергом теле показано, что на микроскохическом
уровне источником АЭ являются процессы релаксации при гязрчве
и восстановлении атомных связей. Лоточниками АЭ, используемыми
для диагностики и контроля объектов, являются процессы пластичес-
кой деформации и роста трещин» Получены оценим параметров сигна-
лов АЭ для разных источников, уст.чно аенл основные виды сигналов
АЭ. Показано, что единичные, ювенильные импульсы АЭ являются
вне доим.лульсними шгняламк релаксационного илижсел рационного
типа.

2 .Предложено представлятьеяементарнмй источник АЭ, связан-
ный с релаксацией единично!’ атомной связи, в виде модели кванто-
вого гармонического осцилятора. Это позволило описать АЭ яви
процесс излучения в реметку потока макроквяэкчастмц, которые в
волною^ предст «-Ленин можно рассматривать как потом элеыен-
тарных акустических импульсов *Э.

• Рассмотрены осногные подходы, которые можно использовать
ддя анализа акустического излучения при динамической перестройке
структуры твердого тела (образовании разрывов), не основании чего
сделан «вод о прецп Лит ель кости использования модели, базирующей-
ся на применении диамичесхой функции Грина и позволяющей раз-
делить пространственные и временные составляющие поле излучения
источника АЭ.

.Разработка модель формирования единичного импульса АЭ,
как фундаментального элемента ’Э-пропесса. Предложены аналитичес-
кие выражения - формулы аппроксимирующие Форш импульсов и функции
источников АЭ возник* )щих при образовании р зрывов компактной,
протяженной и круглой Форш. Аналитические выражения импульсов
связывают параметры АЭ-хмпульса с размерами площадки разрушения.

& .Сделан ьывод о то4, что когерентны? диняк’ИчесхиР процесс
передает импульсьу АЭ, тогда как некогерентннпроцесс 'орми-
рует непрерывную АЭ.

6 .Предложенная теоретическая модель импульса *Э имела експе-
ри. витальное подтверждение и позволил' обленить ряд особенностей
формы единичных импульсов АЭ. Кроме того она представляет возмож-
ность для создания полного сигнала АЭ, а также позволяет проводить
анализ прохождения АЭ сигналов - через злехтроаиустический тракт.

7 .Исследования структуры твердого теля способствогали нахож-
дению сг.пи иерархического распределения размеров реоменов с па-
раметрами АЭ и втапност . процессов разрушения.

8 .Показана необходимость и возможность информационной оценки
процессов деградации твердого теля и предложены способы и меры
оценки количества информации извлекаемой в процессе *Э-испмтанкй.
9. На основании анализе моделей АЭ процесса введена система
параметров сигналя, являющегося стохастическим импульсным про-
цессом и указаны связи параметров сигналов с параметрами дефор-
мации и разрушение твердого тела. Представлена система класс!', х-
кации параметров» едено понятие устойчивости г.^аметров АЭ
сигналов и проведен анализ ряда параметров, который показал, что
наиболее устойчивыми параметрами являются энергия АЭ и амлжиту-
да сигнала.

'Ложно заметить, что в настоящем разделе были рассмотрены,
в основном, изические модели Армирования сигналов АЭ» Комплекс-
ность метода В проявляется в том, что одних чисто иэмческхх
представлений недостаточно для оценки состояния объекта по па-
раметрам сигналов АЭ» В связи с этим был проведен цикл исследо-
ваний как теоретических, так и экспериментальных, задачей ко-
торых являлось выявление связей параметров сигналов АЭ с пара-
метрами механики разрушения. Этил вопросам посгяценэ следугщчь
3 глава.
ГЛА1А 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЛАСТИЧЕСКО.' ДЕфОРЛЦИИ
И РОСТ л ТРЕЦШ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ
АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

Основными источниками акустической эмиссии, которые могут
быть использованы для целей диагностики иконтроля пре ышленных
объектов являются пластическая де ормация и рост трещин. В неко-
торых случаях информацию о состоянии объекта контроля несет АЭ
разовых превращений. Это важно, например, в случае контроля про-
цессов сварки, термообработки. В данной главе сосредоточим вни-
мание ня иссле. овании сигналов аэ при пластической деформации и
разрушении металлов.

В главе 2 были рассмотрены модели сигналов АЭ, ормирова-
ние единичных импульсов АЭ, их параметры, связь параметров сиг-
налов АЭ с параметрами дин^ ических пронессов в твердом теле.
Исследование носило .изический характер и позволило сформировать
некоторые осногные представления об источниках АЭ, о процессах
излучения упругих колебаний. Основанные на (фундаментальных физи-
ческих моделях, материалы глчвы 2 тем не менее не могут дать не-
посредственные ответы ня некоторые практические вопросы такие как:
чем определяется параметры АЭ как процесса отображающего процесс
деградации объекта контроля и ряд других подобных вопросов.

Рассмотренные нами изические модели источника Аэ позволяет
описать единичные события, носящие локальный характер кяк в про-
странстве, так и о времени. Процесс деградации объекта ормирует-
ся из единичных, случайных событий, требующих другого масштабного
пространст!енно-временного уровня рассмотрения.

физические модели процессов деформации и разрушение [г ,7Ь]
обладающие относительной структурной простотой, описи&ают транс-
(орм»цию локальных объемов твердого тела (ТТ). В этом смысле ян-
ные сигналы не содержат непосредственно ин ормации о состоянии
контролируемого объект*» как несущей конструкции. Поэтому необ-
ходимо рассмотрение объекта содержащего де. ект с использованием
моделей и представлений механики разрушения и механики де ормиру-
емого твердого тела [20,79,153,154] .

В первую очередь для решения проблемы создания методик ЛЭ
контроля объектов необходимо установить связь параметров сигна-
лов <10 с параметрами механики разрушения (для теоретичесхжх мо-
делей) и связь параметров сигналов АЭ с параметрами развивающих-
ся де;ектов (в экспериментальных исследованиях). Объединенное
рассмотрение результатов теоретических исследований с эксперимен-
тальными данными позволяет выявить действенность интегрирующих
свойств К метода, работящего в данном случае как инструмент
исследования процессов ряаруиения.

Т.о. осущесТЕЛявт^последовательны? переход от микроскопичес-
кого и мезоскопического уровня рассмотрения процессов, который
про годился в терминах изических моделе принятие гящих области
физики твердого тела и ,изики разрушения к макроскопическим мо-
делям ллясеической дерор-лции и роста трещины, принадлежащих об-
ласти механики разрушения.

параметры АЭ как случайного импульсного процесс» отобря «ют
параметры процесса пластической да оряации и роста трещины.

Причем стохястичность АЭ процесса связана со стохпстичжжтью струк-
туры ТГ, моменты «того процесса отображают те или иные существен-
ные хярактиристики пронесся разрушения.

Пялследо дательный подход к создлни основ АЭ метода неразру-
шяющего контроля, заключается в выполнении р да исследований
предвпрлюцих создание аппаратуры и норм^тигно-технической док>-
ментации, где одним из основных элементов является оценка источ-
ников АЭ, их классификация, критерии бракования. Для создания
портрета источника АЭ необходимо изучить параметры АЭ при пласти-
ческой деформации, образовании и развитии трещин, как осногных
причин приводящих к отказу оборудования.

3.1.Акустическая эмиссия при пластической
деформации металлов

Ранее нами было выдвинуто положение о том, что да^е при аб-
солютно упругом деформировании твердого теля в решетку ”впрыски-
еяются* фононы, обеспечивающие передачу нагрузки и распределение
деформации в теле. Эти фононные реакции по-существу являются эле-
ментарными «^-процессами. Вследствие ограничений по чувствитель-
ности для практики АЭ-контроля имеют значение процессы, в которых
участвуют когерентно более 1(Р-Ю4 атомных связей, релаксируют
объемы материала порядка единиц мюг.

Практически обнаруживаются источники, в которых релаксируют
объемы материала порядка долей мм^. Можно полагать из общих сооб-
рэ тений, что чем меньше релаксирующий объем, тем меньше вероят-
ность несовершенства структуры в нем, тем больше его однородность
и больше степень когерентности процесса релаксации. Основываясь
на данном выводе можно сделать следующие предположения.

Ставшая уже классической зависимость скорости счета АЭ от
деформации при испытании гладких образцов (рис.6) формируется
в результате регистрации импульсов АЭ не только от отдельных ак-
тов пластической деформации, но и от образования многочисленных
микротрещин размером менее I мкм. Причем различить эти источники
в настоящее время не представляется возможным. Да и нецелесообраз
но при проведении пролью «иного контроля, поскольку такие трещи-
ны не влияют на конструктивную прочность.
Возможность различения сигналов связана в первую очере, ь
с следующими поло ениями. Во-першх, пластическая де ормация
относительно больших объемов (которые нас интересуют) протекает
менее когерентно, чем релаксация таких же объемов при скачках
трещины, происходящих механизмов отрыв*’. В случае разгития чис-
то вязкого разрушения когерентность процессов пргдерно оного
порядка и тогда щценти ииирогять трещину ’озмотно только по
другим признакам, таким как локадизапии, кон.игурлция источника,
по э;чвкту Кайзера и т.д.

Имея ввиду эти априорные соображения, а также данные, полу-
ченные другими исследователями, осв -генные в обзоре, мы присту-
пили к иссле: огянит Д 1 в объектах, не содержащих макроскопичес-
кие дефекты. Сти исследования были необходимы для того, чтобы
получить данные об ДЭ свойствах интересующих нес материалах (кор-
пусных сталях) и пля получения исходно!» картины ^-образа без-
дефектных объектов.

Пластическая деформация наблюдается в большинстве материа-
лов и почти в любом их состоянии. Да е, казалось бы в идеально
хрупкой структуре алмаза, отмечались пластические явления [ТГГ] .
Для конструкционных металлов пластическая деформация является
тем процессом, который имеет место в той или иной степени прак-
тически при любых уровнях нагружения и любых состояниях за ис-
ключением состояний при сверхнизких температурах. Она мо ет в
ряде случаев приводить к предельному состоянию, в других слу-
чаях, когда отказ объекта еызвян ростом трещин, она является
сопутствующим процессом. Пластическая де ормация предшествует
образоряниг трещин и сопровождает ее развитие. Приче;' считается,
что развитие пластическо' де:ормации определяется ня мезоскопи-
ческом уровне [282] .
В связи со сказанным становится ясно, что без изучении АЭ
при пластичной деформации объекта обойтись невозможно. Встает
задача установления связи параметров пластической деформации с
параметрами *Э. Ввиду отсутствия данных необходимых для анализа
состояния корпусных конструкций были проведены исследоЕяни» с
испольоованием интересующих нас сплавов.

Для изучения АЭ при пластической деформации использовались
в большинстве случаев стандартные гладкие образцы, внешний виг
котор 1х> приведен в приложении I, В ряде случаев, в соответствии
с условиями эксперимента, произволилясь частичная модификация
образцов: производились выточки, приваривались волноводы и тг,
во
Однако всех случаях конструкция образцов для исследований АЗ при
пластической деформации выбиралась в соответствии с требованиями
создания однородных макродефорчаций по длине рабочей части, удоб-
ства размел» »ния преобразовател» АЭ и возможности уменьшения шу-
мов в месте контакта образца с захватами разрывной машины.

В большинстве случаев образцы имели квягратное (6 мм х бым)
сечение рабочей части, с длиной рабочей части ЗС-5С мм. В голов-
ках этих образцов имелись две пары отверстий (0 ТО мм). Крайние
отверстия случили для захвата образца при р*стя*онии, внутренние
- вспомогательные, использовались при предварительном обжатии
основных отверстий.

Б качестве .материалов образцов использовались конструкци-
онные 'корпусные) стали, применяемые в энергомашиностроении, та-
кие как 1ЭХЖ5А, ПЛНЭЮА, а тяк*е стали общего применения ти-
па Ю. В основном, исследовались стали перлитного классе с низ-
ким содертянием углерода и легирующих элеыентог (табл.3.1).
Для установления интересующих нас свойств *0 специально
было испытано гладких образцов из стали ТОГН2?;* и 20 - из
Ст.10. Все образцы подвергались одноосновному растя ению с по-
стоянной скоростью движения захватов /от сек. до 1-10“*"
сек. V ня разрывной машине "Автограф" с механическим приводом
(гИрмя Тимядзу", Япония/.

Основными параметрами АО, которые регистрировались в данных
экспериментах были: среднейвадрятическое значение сигнала ДО и
скорость счета. На рис.3.1 представлена зависимость срежнекЕалра-
тического значения 11 от удлнэния Д ? ,п олученняя усреднениям
результатов испытаний пяти образцов из стали ЮГНЯ! А при скорос-
—3 —I
ти растяжения 2. 0 сек. . Установлено, что эта зависимость
имеет вид типичной для сталей перлитного класса {336^ . Переход
от упругих к упруго-пластическим деормациям сопровождается быст-
рым увеличением 1/ до максимума. Дальнейшее пластическое дефор-
мирование приводит к пл^ному снижению и практически до уров-
ня шумов аппаратуры в области удлинений б-° мм.

Результаты измерения среднеквлрятического сигнала приве-
дены на рис.3.2. Общая закономерность изменения Ы сохраняет-
ся, однако для стали 10 можно отметить более низкий уровень сред-
ней вадрятического значения "0 и наличие отдельных мощных импуль-
сов ”0 в области упрочнения. Такие сигналы характерны для АО дис-
кретного типа , связанного с растрескиванием неметаллических вклю-
чений.

Спад среднейвядратического сигналя при возрастании пластичес-
кое де;ормации подчиняется экспоненциальному закону и мовет быть
описян выражением:

К = кте‘^ <зл)
Рис. 3.1. Зависимость среднеквадратического значения АЭ
от удлинения для стали 10ГН2М&А.

Рис. 3.3. Зависимость среднеквадратического значения АЭ
от удлинения для стали 10.
где 1/гх» м - констянты материала, опре/’еляелые । .тж-
рименте.

рогодились тенге исследования при разных скоростях дефор-
мирования, которые показали, что максимальное значение

возрастает пропорционально корню квадратному из

миро гания <5

скорости де ф ор-

(3.2)

Поскольку величине пропорционально? мощности непре-
рывно1* АЭ, зависимость (3.2) показывает, что мощность ЧЭ в пая-

ных экспериментах линейно зависит от скорости деформирования.
Это согласуется с результатами проведенных ранее исследований
с использованием других металлов [ЗЗ^] .

Ня рис.3.3 предстя тлена зависимость от Е при
разных значениях удлинения Д 5 образцов из стали 10ГН2МЛ.
Объединил (3.1) и (3.2) получаем соотношение, связывающее сред-
неквадрятический сигнал И с величиной пластической деформа-
ции и скоростью деформации :

и = к. ]Ге’ ер (3.3)

к*в/ ©( - констянты эксперимента. Интегрируя тй2, по вре-

мени 1 промежутке от 0 деорьации до разрушения, получим гыпе-

линшуюся при этом гнергиг- АЗ:

Г- ** /

2с1

Значения суммарной энергии для нескольких образцов из стали
10ГП2?.’.' и Ст. 10, полученные г чанных экспериментах, приведены
в тябл.3.1. Средняя энерги изучаемая единицей обгема определяет-

ся соотношением:

(3.5)

где

V - объем рябоче1' части образца.

Рис. 3.3. Зависимость мощности АЭ от скорости деформации
при разных значениях удлинения образца: I 4 мм,
2-4^ = 2 мм, 3 I мм.

Таблица 3.1

№ ста- ли югнгжрА
ЫоЗр 15 17 8 16 26 15 18
8, 4 Л 0,4 28 1.2 12 2.0 2.0 2.0
ХЕ рх&сп 263 54г 490 860 350 742 657
ТЕ с«- 558,5
г Г ОА

Ст. 10
23 27 12 19 16 17 18 19
2.0 2,0 4.0 40 20 20 20 20
380 540 567 505 226 37.9 455 767
45,6
0.05
Свечения энергии АС имеют значительный разброс. Те:/ не ме-
нее эксперименты позволяют оделять заключение о том, что энергия
*Э не зависит от скорости де'ормации, а разброс связен с инди-
видуальными свойствами образцов и условиями эксперимента это
мстао видеть из(3.г), в которое не входит скорость деформации.

Результаты по измерению скорости счета /V :ля стали
1ОГН25Ш и Ст. 10 приведены на рис.3.',а и б. Графически эти за-
висимости схоти с закиси «остями среднейвадратического значение
Иск. , однако имеют более резкий спад после достижения максимума
на пределе текучести. Результаты были получены ня тех хе образ-
цах, для которых приведены зависимости Цс< , при усилении 97
дБ (для ст. ЮПГ*1*А) и 100 дБ (для Ст.10) и пороге дискримина-
ции 1В.

Эксперименты показали, что значения скорости счета /V во
многом определяется параметрами регистрирующей аппаратуры и,
в значительно; степени, порогом дискриминации или коэффициентом
усиления. На рис.3.г приведены результаты измерения скорости
счета X/ ня образце из стали 0ГН2ЯЭ* и стали 10 при двух раз-
личных коэ 1 фициентах усиления.

Параметры АЭ, как для дискретного, так и для непрерывного
процесса связаны ме.кду собой, однако различные параметры неоди-
наково устойчивы при изменяющихся гакторпх, как отмечено в гл.П.
При контролируемое условиях эксперимента, которые имели место
в испытаниях гладких образцов, связь скорости счет /и и
среднеквадратичного значения модно установить, представив
денные экспери’ нта координат?х ~ (рис.3.6).

В шбрзнных координатах полученные зависимости представляют
собой прямые линии, сходящиеся в полюс. Патлой каждой прямой
Рис. 3.4. Зависимость скорости счета от удлинения образца
а - сталь 10ГН2М^А, б - сталь 10.
Рис. 3.5. Зависимость скорости счета от времени.

а. Сталь ЮГН2ММ, I - усиление 98 дБ, 2 - усиление

91 дБ; б - Сталь 10, I - усиление ПО дБ, 2 - усиле-
ние 100 дБ.
6

Рис. 3.6. Связь между скоростью счета и среднеквадрати

ческим значением АЭ. а.Сталь 10ГН2Ш>А, б. Сталь 10.
численно равен еличине порога дискриминации . Тако*' пред-
ставление результатов позволяет получить соотношение* связываю-
щее скорость счета /V л, среднейвядратическое знамение сигнала 44*
и порог дискриминации в виде:

д/ = се-г.-/^ {3<6)

где С - коэффициент пропорциональности, численное значение
которого приблизительно равно Э5*10 для обеих сталей. Однако
для стали 10 соотношение (3.6) выполняется только при •’е'ор-я-
циях, близких к пределу текучести, т.е. ня максимуме среднеквад-
ратичного значения и™ и скорости счет« к . Т.е. данное со-
отношение справедливо только для непрерывно? АЗ. В области упроч-
нения регистрируется АЭ дискретного типяиняхохдение связи скорос-
ти счет* /V со среднеквадратичным значением Х/*- теряет синел.
Изменение тих1а *Э в стали 10 можно объяснить значительным
влиянием неоднородности ее микроструктуры при больших деформа-
циях в результате чего происходит перераспределение напр- ени
при увеличении степени пластическо? деформации. Е стали 1СГН2*' *,
имеюще" более однородную бейнитную структуру, реляксируг-т малые
объемы материала и непрерывная АЭ преобладает во всем диапазоне
деформаций.

Интересно рассмотреть амплитудное распределение непрерыв-
ной ДЭ. Экспериментальное получение ряспрееделения в этом слу-
чае является затруднительным из-за того, что использованная ап-
паратура и условия эксперимента не позволяют измерить ямплит: гм
отдельных сигняло . Однако соотношение (3.6), с в «зы ваш ее ско-
рость счета с порогом дискриминации позволяет найти амплитудное
ряслрадел'ение, кик это делалось в {ЗЗО.ЗЭб} . Если -
плотность распределения амплитуд, то имеем очевидное соотноше-
ние:
/тМи (3.7)

, л

где “ активность АЭ.

Используя пропорциональность между /14 и для непрерыв-
ной АЭможем написать:

(з.п)
с/ 1/л

Из (3.?), используя соотношение (3.6) получим плотность ам-
плитудного распределения:

т(г<)= е'и/Ь(п (3.9)

Отсюда видно, что амплитудное распределение для непрерывной
АЭ в стали ЮГНЗ'ДСА и Ст. 10, а следовательно и р аналогичных
по классу сталях, описывается экспоненциальным законом.

Зависимость скорости счета /V от скорости деформации
можно проанелизировять используя (3.6). Для итого воспользуемся
выражениями (3.3) для среднекведретического значения ,
подставив его в (3.6):

Выражение (43.10) может быть аппроксимировано линейной за-
висимостью в диапазоне исследованных скоростей растяжения, выяв-
ленной в многочисленных экспериментах ^336,339/ . Ня рис. 3.7
приведена зависимость величины максимума скорости счета Л^л
от скорости деформации для стали *оЮГН2МЬА.

Важным во многих отношениях представляется изучение влия-
ния температуры ня параметры АЭ. Исходя из рассмотренных выше
моделей пластической деформации и учитывая влияние температуры
ня процессы преодоления стопоров движущимися дислокациями (в
соответствии с концепцией С.м.Бурковя ), можно предположить,
Рис. 3.7. Зависимость максимума скорости счтеа АЭ от
скорости деформации для стали 10ГН2ША.

Рис.3.8. Зависимость скорости счета от времени при
равномерном растяжении образца.
что изменение Температуры долгсно существенно изменить амплитуду
и энергию АЭ.

Для определения влияния температуры были проведены экспери-
менты с использованием гладких цилинпрических образцов из стали
14X1(рис.Й136). Образны испытывались при температурах
25 °С, ’’СС°С и П00°С, скорость перммещения захватов испытатель-
ной машины составляла 5 мм/мин. Усиление аппаратуры (модель
3000 Д/Э) было выбрано 91 1Б, полоса частот 0,1-0,3 ’Тц, ре-
зонансная частота преобразователя 150 кГц.

На рис.3.9 представлены зависимости суммарной энергии ЧЭ и
нагрузки от времени. Кривые деформирования образцов и энергии АЭ
подобны лруг другу ня участке до предела текучести. Величин* на-
грузки и энергия АЭ уменьшается при увеличении температуры, что
связано с уменьшением энергии активации процессов образования и
движения дислокаций.

Энергия АЭ уменьшается в 5-6 раз при изменении температуры
от 25° С до П00°С. Отмеченное явление вынуждает сделать вывод
у
о том, что энергия *Э при образовании и росте горячих трещин
меньше, чем энергия АЭ при аналогичных скачках холодных трещин,
что уменьшает герояткость обнаружении горячих трещин при высоких
(СС0°С-Р00°С) температурах.

Исследования >5 при пластической деформации корпусных ста-
лей позволили установить ряд важных зависимостей и соотношений,
связывающих параметры АЭ с параметрами процесса пластической
Дв/Ормации,

Было получено соотношение для суммарной энергии "Э, ьыде-
ляюшейся пластически проде ормированным объемом и показано, что
эта энергия является постоянной для данного материал'* и не за-
Рис.3.9. Зависимость энергии ЛЭ от времен, р ^с^гжени/.
гладких образцов в условиях разных температур окружающей,
среды.
рисит в условиях наших вкспериментов от скорости деформагия.

При исследовании влияния пороге дискриминаниин ня значе-
ние скорости счета экспериментально по дт верчено соотношение»
связывающее скорость счета /V , среднеквадрятическое значе-
ние сигнала Мек. и порог дискриминации К .

Предложено выражение для амплитудного распределения непре-
рывной АЭ в сталях 10ГН2*Ш и Ст. 10. Получены новые данные о
зависимости скорости счета от скорости деформации для иссле-
дованных сталей.

Проверенная работа необходима для анализа связи процесса
АЭ с пластической де^ормяцие* в условиях сложного напряженно-
го состояния при нагружении тел с концентраторами напряжений.

Исследование АЭ р диапазоне тег. к рртурт до Ю00°С пока-
зали, что энергия АЭ при пластической деформации уменьшается
с увеличением температуры. Данный факт свидетельствует о том,
что обнаружение горячих трещин в сварных соединениях *олее
сложная задача, чем выявление холодных трет.ин, поскольку отно-
шение энергии составляет величины порядка 5+10 ~ля диапазона
температур 20+1000°С.
Анализ акустическое окяссии при пластической
децюрмнцми

По современном представлениям пластическая, е-.ор аги.; гетвл-
лог связана с массовым образование!, л перемещен^еь дс сктов кри-
сталлической решетки при ее нагружении.Основную роль в про ве-
се пластической де^ргаиии играют дислокации.Ъозможиы два осно-
вных меха низ? а пластической деформации - деформация скольжение!,
и дио ’никованием. Как тот, так и друго. меха низ: ; связаны с
образованием и двглеиюк: дислокаций,и сопровождаются излучеыев
упругих колебани:.

Необходимость исследования! АГ при пластическо деформации
связана с тег ;акто; ,что большинство щ омишленных объектов
в процессе изготовления и эксплуатации подвергается нагружения ,
приводящему к пластическо.; деформяв.. в той млн иао. степени.
Кроме того, разрушение материала, как правило,сопровождается
явлениями пластической деформации.

Следствии этого исследование АЭ материалов не может про. -
ти !жю изучение А: при пластическо! деформации. 1 это.. сг з>
полезном било привлечение формально-активационной : одели плас-
тической де<юр{.аьии,разрабатывав! о • А.А. диным [Р7] . со-
ответствии с формально-активационно, моделью твердое тело пред-
ставляется состоящим из большого числа элементов (ре—
оменов), исходное надефоркироваиксе состояние которых соответ-
ствует жиниг у:.у энергии. Полагается, чтп кажды/ э;е еит об-
ладает двумя устойчивыми состояниями (потенцнпльниым ..га:, и,
разделенны1Я энергетическим барьером).

Исходное состояние - мениружеипый реомеи, конечное состо-
яние - резден нетерпению пластическое де ;о| миром ни с.
Переброс реоь*ена из одного состояния в другое протекает
термофлуитуагионсо, что позволяет воспользоваться представле-
ния* квиетических концепций процессов в конденсированных си-
стемах. Скорость активационного процесса определяется вероят-
ностью [!&>]:

Р-Ро ехр4 )

I I (3.27)

где 17 - барьер, соответствующих энергии активации,
У - активационный объем,подробно эти параметры рассмотрены
в [_1Ьб2 .Аналогичном выражением описывается вероятность
выхода из второ!: потенциально», ямы. Для ползучести, когда
(5 "Г достояны,получены рЬе/ значения суки; ншхуль-

со! А2 к активности в форма:

А (±)--

(3.2. )

где РоМ+ Л/1/ -общее число реогенов в обьеге

х'вжно еще отметить, что, поскольку каждому акту релак-

сации реомена соответствует единичны», импульс А , ю еем связь

пластическо, деформации ее скорости в ваде:

^.29)

= а

Нвсютря на кажущуюся очевждность рвзулътатог ( >.29),
простоту соотношения акта релаксации одного рсо! ена единично-
му яшульсу А!, можно, используя выражены ( .27), ( ...),
( .29), понять некоторые эксп< ян, витальные результаты. Так в
работе Оыло показано,что для монокристаллов ьаш.

скорость де^юи ациг пропор! яональна скорости счета <г-/0'6л' .

Одпю. из подтверждена правильности предпосылок, выбран-
ных при рассмотрении Аг при пластическо^ д^оргацип 1вл ста
тс?,ле атурная завксюость энергия АЭ при пластическо дг*р01»а-
дии гладких цилиндрических образцов [10] . а рис, о. 9 пред-
ставлен результаты испитант образцов из стали 14д1ы Г.

,*з рис. к,9 видно, что кривые нагрухенмл и энергии АС по-
добии на упруго! участке вплоть до продела текучестг. Г.агрузка
и энергия АЭ соответствующие проделу текучести и прочности уьень-
шаютии при увеличении твглературы, Это подтверждает (см. выра-
жение ( .27) ) исходную предпосылку об ут еньяении энергии
активагт.и процессов релаксации рео: енов при увеличении те? лера-
туры. Б [1Б ] отмечено ряд экспери ентальн^х данных, которые
объясняются обобщением форквльно-актнвашюнно теори! депорта-
ции на область А:. Ь частност, ,прк агружении с постоянно ско-
ростью из выражешь. (3.29), видно, что . т.е. при

наступлении пластическое деформация активность кг должна оста-
ватьс постоянное, что казалось бы противоречит все экспери-
ментальным данном.Твердо установлено,что при деформации за
предело, текучести наблюдаете^ быстры спад активности АЭ.Ь
это: случае гы о : за раьки перв; чно. форвально-акткваца-
оино. одели. Однако ,некоторые данные, полученные в работе [ззо]
показывают,что по мере уменьшения порога аппаратуры спад акти.>-
ности у, епьшаетсл (рис. ) .

длл объяснения некоторых характер! > особонпосте: па;тет-
рол АЭ сигнала щ-п пластическо. деформации потребуется обобще-
ние формально-актива’ ионно иодели,которое учитывало бы жзье-
няющиеся условн. в щоиессе деформирования металла, то с^зешо
с из: епением числа активирующих ст реог опоь при развитии п.:.: -
тжческоя деформации к необходимостью учета распределен;’, по
размера: рео: окон.

Ь исходно: сосго нах геем иерархическую, девственную
структуру рео: енов. ;ля это структуры характерно наличие не-
которого количества Л/ структурных дефектов-дислокашь. ,че-
рез посредст]О которых впоследствии будет протекать пластлчес-
ка> деуор апия.Исходные , едока 1 , во-первых, и: епт воз:, оя ость

переьедатьс.' под де ствже» юзрастакхдих напряжешь на характер-
нее расстояния ,зат етая при это* площади . метан-
ная площадь определяет релаксирующий медообьем Ц> 5О^ € Зо
а,соответственно, параметры единичного импульса
и ДР.

лфс е того,. сходная сжстслв джслокаци., определяет структурны
уровень,на которог будут разворачиваться события пластмческо*
дефор: аг. .. пр; уровнях напряжен;;, равных илв умереньо пре-
вншаоддх 6*0.о. * этих условиях пластическая дефорааяды будет,

в основное, определяться массовым движением к раз?, поженись
дислокации. При это , скорость пластлческо дефорьэшд ра. ;а
[_ бс, 159 :

Ё = в1

1 (3. ,С)

где - дерен ецение приходящееся на одну линию дислокагии,
гГ - средняя скорость двжжеажн дислокации, V - срел.сс коли-
чество подв.лнвх даслокашь! в единична обьег о.

. о мер© развитая пластической дечоргаьии увеличивается
число даслокаци/ ,основной псхянизь* раз^ поженил которых в эта
лах С1 ,*зан с ьножестьонп<ш поперечь ? скольженг*; и дс сть -
С1. источника ранка- ада • лэтому можно црелпо оклтз,
что приращение числа даслокацИ! зависит от существующего в
даннь.: момент числа дислокаций, т.е.

Как показано в Е^] результат., размножения джсдока*'ж. при
двояких поперечных скольжениях,являющихся основным ж наиболее
важным в конструкционных металлах,образуется необходимое дня
пласт дческо! дещормацжж количество джслокаць .

недефор. жрованных металлат длина свободного пробега 1 о-
жет превышать 16 мод, достигая в гонокристаллах величины
0 ~ I . {1жсло дислокация на единицу плоцздд

составляет д/$ .Увеличение числа дислокаций в

ограниченном объеме тела приводит к увеличению их плотности г,
соответственно, уменьшению свободного пробега.

Плотность ДЖСЛ0К31И в сжито деформ.ированно: металле до-
стигает значения л/$ ~/$'6хгх, а длина свободного пробега

~ 6,1 мем ж менее.

Тэкю образом, по мере развитая пластической дефор,.аыжи,

начинают работать процессы тормозящие ее, называете также упро-
чнение металла [.69 9 16С 3 .Работают несколько мехп т; з^ ог
упропненг [С 2 , е «.енно взачьодс: стрме джслокаци. , образующих
так называемую структуру "леса" лжедока^и. .торможение цслючсы:-
л1 и ж т.д. Приращение количества подвижных джслокяьил, уча стопой
в ('ормжроьаних Л .начинает уменьшаться:

Таюш образок деформация определяете конкурдр: проые -

сама нарастания ж спала приращении числа подвижных дислокация:
=^аМ-ел/)= ( .. .)

мощи. анализ диц^ервнгшсивпспс уравнения типа
(^. >) достаточно сложен и представляет самостоятельную зада-
чу [9з] . В иэесь случае достаточно знать теяденнгг: про-
цесса. следует обратить вникание , что уравнение (з.зЗ), за-
писанное в жиде системы уравнений типа (е.о!), (3.32), аналоги-
чно по тенденция! изменения процесса уравнения; , описывал.я-
работу лазера, ^943 . . этом смысле можно провести также
аналогично с профессор ’ормированл. единичного импульса АЭ,
в предложение,. нами модели I азлично к.еет место пре-

имущественно в трактовке когерентности процесса. Если понимать
когерентность процесса в терминах, используегях в квантово.
электронике , то и тот к друге! провесе аналогичны,но

отличие имеем во времени когерентности и,соответствен о, в ра-
диус екогерентностк. Т.е. процессы отличаются только масштабе?
когерентности в 4-х мерном, пространстве (время, пространство).

Ьернегс^. к рассмотрению процесса изменения числа подым-
ных дислокаций (начало пластическо» деформация) конкретизируй
зависимость (. .31):

Интегрируя это дифференциальное уравнение,получим

(3. {)

При а > I, имеем:

(*>.*^)
где С - 6° - констанга интегрирования

При сд =1 1 урате нав (З.и4),пасем следующие решение:

При С] < I , имеем из (3. 5) :

/V - ('/-&)/!( (?-€=>) (з. )

Выражение (>.об) соответствует урзвнеппп гиперболы . ,
определяет гиперболическое карастаял® процесса, выражение
(3.37) соответствует уравнению экспоненты - экспоненциальное
нарастание н, наконец, ьыраженде (3, ) определяет параболичес-
кое нарастание процесса.

Графически рассматриваем зависжости представленные нс
ржсЛэХ .

Затухание процесса пл>,тическо. де< орта; и л слизано с уве-
личивающимися количество препятствий, число которых также связа-
но С ЧИСЛО!, ПОДВИЖНЫХ ДИСЛОКаЦМ: , Т.С.

с/л/ ч А

= /} /Д/»-ЛЯ (, . ;9)

Р«мме уравнения ( <.о9) емтыетржчно рашенжю уравнены (о.-4).
Это очевидно,есл» произвест» замену перегешшх,обозначат
(Ып-ы) - д/« .Сумиараое решение образует логистическую зависи-
мость, щ<веденн^ю на р^с.Пб.2/, •

Более естественно говно получить лефорт апжокные зйвксемо-
сти числа >с пульсов АЭ пр» пластмческо: депортации, обьег./пнь
уравпеню (.. ) г. ( . 9) в одно уравнение вида :
чЕ ’ ' ( .4,0)

Здесь константа С> равна числу всех рео? енов,которые гот”
претерпеть пластическую геОорьяпгю, а множитель /В-/0

определяет процесс степени.я источников АЭ.

Течение уравнения ( .40), имеет вид

.. &

1+се-л®1е" < .41)

где С - константа интегрирован* . чборог начальных услопг
и диапазона изгененей можно добиться довольно близкого

соответствия кривой, приведенной на рис. и.22. Тараженлс ( .41)
есть уравьзн/с лот стжческо. криво .

1 экспериментах, как правило, АЭ инфорляции представь. пт
в виде завис»ости л/.которую можно получить дифферен-
цируя выражение (.... II) по времеиии (учитывая в перво; прибли-
женна пропорциональности де о. 31и.л времени $ )

(V -с&е

Такт образо , получили завис ость активности А от де» о зшл
качественно соответствующую зависю ости,пол ченно ь экспер -
мента (рис. 3.5) . пад регистрируй о активности АЭ следу-.;/
за 1ексл умо2л в области пррцела текучести в де .ср аг юкг.о упро-
чняюцихсл латеркалал связан, в основной, с истощение; источников
АЭ,

) »8териплах, дл которых характерца боль а пластическая.
дв(;’ортчг1я иля прг создянк'1 услоппг сверен лас тичиост» также
характере!: спз акт Iкости,в в ряде случаев я иевоз; олг.ос.
регистрации АЭ. Этот аффект ошибочно был интерпретирован как
исчезноьенпе при сверхпльстичностж ГЮ1] .

Однако по наше’у мнение [15с] эГ\[ект спада а ностк
связан с уменьшение? числа регистрируемых и:.пульсов Л прп
развитой пластическо де о аыл.обус ловле к уменьшение!
шдитуды и/пульса с соответствую» до уменьшение’ серо, тностг пре-
вышения порога.

данное предположение наглядно подтверждает рез льтчт;
эксперг, ентов [335] , где показано, что спад за: с: ости

при деформациях превшапдих предел текучести становлтсь
ыенее выраженпым при уменьшен з: порогового напр^хенг .
3.3.’кустическая эмиссия при испытаниях образцов
с трещинами

Разрушения промышленных объектов в большинстве случаев
этого
связаны с развитием трещин. Вследствие исследование *Э при об-
разовании и развитии трещин представляется весьма важной про-
блемой. Данные но АС от пластической де^орлшции могут быть ис-
пользованы для анализа АЭ .озникающеГ в процессе роста трещины.
Однако, существование трещиноподобного дефекта в значительной
степени изменяет ситуацию.

Исследование /С образцов с концентряторамц. И спольз о вилось
2 типа образцов. Образцы тервого типа изготавливались из стали
1ОГЯ2&А и Ст.10. Конструктивно они идентичны гладкие образцам
на растяжение. Однако, в середине рабочей части наносился кон-
центратор напряжений - надрез глубиной от 0,3 до 1,5 мм. Затем
в кадам образце выращивалась усталостная трещина. Напр- ение
г
в цикле выбиралось из условия Зормиро^нич трещины после ТО"
циклов, что практически исключало появление значительной зоны
пластической деформации ня кончине трещины.

Еыло испытано 25 образце; данного типа. Растяжение прого-
т
дилось с постоянной скоростью дги екия захватов 2.10“ с“ .

Испытывались так е изгибные образцы (рис.ПТ.37) из сталей
ЮГН22.и 15Х1М12. Фыло испытано Г партии по 20 образцов данно-
го типа. Все они подвергались трехточсиноду изгибу го разрушения
_ л т
с постоянной скоростью движения пуянсоня - МО с .

АЭ образцов с надрезом существенно отличается оя АЭ для
гладких образцов (рис.3.10). Неоднородное напряженное состояние
вблизи кончик трещины при годит к образование сигналов *? диск-
ретного типа. АЗ для гладких образцов из этоп стали (рис.3.5)
Рис. 3.10. Скорость счета при растяжении гладкого образца
с концентратором. Сталь 10ГН2Ш?А. а. Усиление дБ,
б. Усиление 91 дБ.
является непрерывной. Для дискретной ЛЭ скорость счета имеет
более высокий уровень значений. При усилении 97 дБ регистрируют-
ся сигналы ДЭобеих типов, при усилении 91 дБ регистрируете* толь-
ко АЭ дискретного тиля.

Весьма интересно сравнить параметры АЭ для гладких
образцов и образцов с концентратором. Как было отмечено в обзо-
ре, суммарная АС, начинает регистрироваться при меньших нагруз-
ках е случае наличия трещины. Ее значение увеличивается при уве-
личении 1П!Н как показательная функция с показателем 2*7 [з40,
3*13, 344,35Б] .

В н 1ших экспериментах проводились измерения энергии ’.Э,
которая уменьшалась с увеличением длины трещины (рис.3.II). Ка-
залось бы, что это противоречит упомянутым выев) литературным
данным. Однако этому есть объяснение. В отсутствии трещины или
в случае, когда лине ее мала, происходит пластическая деформа-
ция е большом относительно объеме. Для наших гладких образцов
этот объем составляет бхбх!С-260 шг. Прг наличи надреза

происходит концентрация деформаций, что приводит к значительно-
му уменьшению объема пластической дсфор*!«пим я образце. Энергия
непрерывной эмиссии соответственно уменьшается и ее уменьшение
не мотет быть перекрыто увеличением энергии дискретной *Э, ко-
торая как раз и определяется КИН.

Отмеченная особенность находит косвенное подтпер дение в
диаграммах разрушения, полученных на основе двух критериального
подходя в механике разрушения ^162,163,262] . Согласно экспери-
ментальным данным при испытаниях крупномасштабных образцов раз-
мером 150x600 мм п

^значение разрушающей нагрузки не зависит от размера тредин
Рис. З.П. Зависимость суммарной энергии непрерывной АЭ
от длины исходной трещины.

о 40 70 № /Ю

Рис. 3.12. Временная зависимость скорости счета АЭ для
образца с надрезом из стали 10. Зачернена разница в ско-
рости счтеа для усиления 94 и 97 дБ.
вплоть до значений нередка 50 мм. Это означает, что:

1.При статических испытаниях дефекты значительных (до
1/3 толщины объекта) размеров не опасны для конструкции в оп-
ределенных уелоейлх.

2.Ото связано с тем, что в денном случае имеет место пре-
имущест генно пластическая деформация и дефект в ней теряет свои
опасные свойства при ст?тическом нагружении.

При испытаниях образцов из стали 10 с трещиной АЭ имеет
преимущественно дискретный характер, большая часть акустических
сигналов излучается в области упругих деформаций (рис.3.12).
Непрерывная АЭ регистрируется только ня образцах с неглубокими
трещинами /0,4 мм/ яри усилении 97 дБ. С увеличением длины тре-
щины возрасэтмт доля дискретной АЭ и основная часть излучения
смекается в область упругих деформаций.

Проведенные эксперименты показали, что дискретная АЭ в
объектах с концентраторами имеет большие значения параметров и
поэтому легче использовяТп ез в практических условиях для оцен-
ки НДС. В связи с чем дальне**лен именно этот тип *0 и его па-
раметры рассмотрены более подробно.

Для затухающего радиоимпульса амплитудой , возникаю-

щего в результате возбуждения единичным импульсом АЗ узкополосного
преобразователя АЭ СП 73) с рабочей частотой и затуханием <Р
(добротностью О ) число пересечений порога , и«*к это бы-
ло доказано ьыие, определяется выражением:

(З.ш
Значение С легко определить экспериментально. Не рис.3.13л
приведена загисимость числя шбросов через порог от ло-
гарифма отношения ямплит' ты к порогу гля использованного ПАС и
образцов первого типа (гладкие на растяжение с трещиной).
Рис. 3.13. Связь числа выбросов с амплитудой импульса.

а. Образцы на растяжение с трещиной.

б. Изгибные образцы с трещиной.
Определенное по этой зависимости значение б «3 *10 $ с.
Значение постоянной затухания для призматических обря. нов будет
70*10“5 с (из рис.з.13.6),

гассмотрим распределение событий АЭ по числу превышений
порога дискриминации. На рис.3.74 приведена гистогрэша часто-
ты появления событий АЗ с данным числом превышений порога для
образцов второго тили (изгибных) из ст*? л и 15Х1МП. Эмпирическая
плотность распределения хорошо аппроксимируется экспоненциаль-
на законе вида: Лл,

где /5» о, ооу, (3,12)

Проверка об экспоненциальности распределения с помощью кри-
терия Пирсона - с уровнем значимости 5" дает основание
считать обоснованные ъыбрамкы закон распределения, так как нае-
денное значение ^=7,13 при критическом значении I случае числа
степеней свободы к «5* будет ^^«11,1. Из (3.12) мо<но полу-
чить распределение событий дискретно;'; АЭ. Используем известное
выражение [_1 1б] :

у^Са.) (и^)]

' • Хм/

Проди&еренцировав (2.11) до получим:

/г (зл'>

Подставир п (3.13) выражения (З.Т2) и (3.14) с учетом (3.11)
получаем:
Рис. 3.14. Распределение числа событий по числу выбросов
для изгибных образцов из стали 15Х2РША.
Если положить = в( <р , то (3.15) преобразуется к жду:

(3.16)
Ии /

где € - постояннаяе

Выражение (3.16) является плотностью амплитудного распре-
деления, введенного Поллоком [331^ для дискретно!* ’С. Одняжо
с тем отличием, что оно описывает не оаспределение с₽мих ампли-
туд, а их отношение к порогу дискриминации. При имеем:
т(хч)= € гл (3.17)

Нормально это можно принят», исходя из этого, что выраже-
ние (3.16) получено из распределения числа превышений поро-
га дискриминации . Зункпия распределения пе имеет вид:

<з.И)
О I

Лмнлитудное распределение получим интегрированием (3.17)

Коэффициент € чокет принимать любые положительные значе-
ния, а коэффициент /< в распределении Паррето, использован-
ном Л,Поллоком, должен быть равен единице. Из (3.19) можем по-
лучить среднее число превышений юрогя и искри-«ин я”и и, приходя-
щееся ня одно событие:
<.л/э=

Интегрируя (2.11) от иокоторого порога , получим мяк-
сималъно ьоэмажное число зарегистрированных событмг;

е
тп

ПроизРе.’бнно (3.°С) и (3.20 даст суммарное число прерыва-
ний порога при регистрации Л' событий лэ

Ня рис.3.15,а,б приведен™ зависимости между количествами
гыброссг, иг/грлнные при двух порогах на образцах первого типа
из стали 10ГН21Ш и Ст.ТО. Для измерений н* первой стали отно-
шение порогов: =2, • на второй Ь* =1,Д.

Используя гырпжяния для /V/ и лЛь , согласно (3.22) получим:

(3.23)

параметр о для этих сталей дол ан быть равен единице,
так кек только в этом случае выполняетеи рвьенстьо:

Значение ’=> мо сет быть найдено и из экспериментальной Фун-
кции плотности распределения числя преншпений порога /V- (3.12).
Параметр /3 этого распределения равен С,003. Поскольку
то, знал резонянснуц частоту преобразователя Зр «460 кГц и
постоянну! затухания 70*10" с, определим ё I. аким образом,
для стали 13ХПТ значение точе близко к единице. Полученный
результат является сажным для представления зависимостей сум-
марного числя преьыиений порога дискриминации, так как он пред-
полагает наполнение соотношения (3.2^). налиэ последних соотно-
шений ирогеден совестно с А. А.Юдиным и С.И. Токовым.

Суммарны11 счет является одним из наиболее удобных парамет-
ров ЛО, отрапащи^ кинетику процессов пластическо* деформации м
раврутпенич. Как видно из выражений (3.20\ суммарный счет опре-
деляется длительностью и амплитудой событий ЛЭ, слявогательно
ими

Рис. 3.15. Связь числа выбросов при различных значениях
порогового напряжения, а. Сталь 10ГН2М^А,имуг/пг = 2,
Б. Сталь Ю^м/Ипа = 1,4.
пропорционален энергии сигналя [14. Полученные выше соот-
ношения позволяют связать суммарный счет с другими пяряметрями
АЭ. Справедливость их показана в проведенных экспериментах.

Важным достоинством этого параметра является простота ре-
гистрации, что {служит его широкому применению в практике
акустико-эмиссионных исследований.

Е исследованиях АЭ при нагружении как образцов, так и реаль-
ных объектов каждый раз ставилась задача анализа состояния объек-
та вблизи предельной нагрузки. Поэтому во всех случаях, когда
это было возможно, объект доводился до разрушения и регистриро-
валось АЭ.

На рис.3.16 представлены зависимости суммарного счета
дискретной АО (усиление 91 дВ) от величины нагрузки Р для некото-
рое образцов первого типа из стали ЮГИЭы^А. Отметил, что макси-
мальное число выбросов зарегистрировано на образце 1-1, имеющем
трещину с наибольшей глубиной. Для ©того образца энергия нелре-
рввной АЭ была минимальное (рис.3.12). Высокое значение дискрет-
ной АЭ указывает на то, что результат на рис.3.12 не случаен
и подтверждает выводы о соотношении дискретно.* и непрерывной
АЭ при испытаниях образцов с трещиноГ.

Для стели 10 характерна та 'е тенденция, что и для стали
10ГНЖА, а именно, увеличение доли дискретно* АЗ при увеличе-
нии глубины трещины. Т.о. мс«но заключить, что при увеличении
длины трещины происходит перераспределите '3 от лролмуществен-
мо непрерывного типа лреимуществонно дискретного тига.

Для обеих сталей зависимости суммарного счета 'А от
нагрузки првйстзгляот возрастающие крмгые (рис.3.16), которые
могут быть аппроксимированы степенным соотношением:
Рис. 3.16. Зависимость суммарного счета от нагрузки при
испытании образцов на растяжение с трещиной, а.Сталь 10ГН2Ш>А,
I-длина трещины 15 мм, 2-длина трещины 10 мм; б.Сталь 10,
1-длина трещины 18 мм, 2-длина трещины 14 мм.
ДЛ кР*

где пик - константы, определяемые свойством 4ятеринла и
условиями эксперименте.

Зависимость вида (3.2) типичны для большинстве конструк-
ционных сталей [^10.172 и отражают связь между энергией, выде-
ляющейся р процессе локального пластического сформирования и
разрушения материала. Биг зявясипостей сохраняется и при измене-
нии вида НДС слабо влияющего н® параметры АЭ. Так, например,
функция скорости разрушения следующим образом зависит от видя
НДС: для плоской де,орнации - (I- V ), для плоского напряже-
ния - Г-мГ • 1ОГДЧ яля значения е6,3 в первом случае имеем
значение 0,7, бо .тором случае ~ 0, .

На рис.3.17 и 3.1 приведены результаты испытаний призмати-
ческих образцов второго типа из сталей 1СГН21&Л и образца СТ-3
из 15Х2Н1&А. Зяеискмости имеют тот же гид и могут быть так же
аппроксимированы выражением (3.25). Впервые выражение подобного
типа было использовано Дянег^ною но оно отличается от
(3.28), тем, что вьесто нагрузки Р в нем использован коэффи-
циент интенсивности наира ►ениП к» . Ь зависимости типе (3.2)
может быть использован любой параметр нягружения/нягрузкя, чис-
ло циклов, время КИИ и т.п./, в ©том смысле & € (3.20)может
быть назван обобщенную параметром нагружения.

С-итолнение соотношени (3.24) для исследованных стэле“
позволяет утверждать, что зависимости типа (3.2 ) полеченные
при разных порогах, будут подобными. Сто ознячет, что порог
дискриминации не влияет ня показатель степени п. , изменяет-
ся только коэффициент пропорциональности:

д/, , 1!да. (2.26)

1Л п ।
Рис. 3.17. Зависимость суммарного счета АЭ от нагрузки
для изгибных образцов 11-го типа, сталь 10ГН2Ш?А.

Рис. 3.18. Зависимость суммарного счета АЭ от нагрузки
для образца типа СТ-8 из 15Х2НШ?А.
Данные зависимости имеют место только для дискретно? А2
и могут нарушаться при низких порогах дискриминациикогда к
дискретно! ЛЭ '‘подмешивается" непрерывная ЛЭ. Возникающее вслед-
стбии этого ошибки исследованы в [40] .

Б описанных здше экспериментах параметром нагружения бы-
ла нагрузка, прикладыяаемая к объекту и лине но изменяющася ьо
времени. В экспериментах ня задерганное разрушение сварных швов
^137] мы использовали так^е ь качестве параметра нагружения -
-гремя. При этою нагрузка сохранялась постоянно? но геличине.
Епеыняя нагрузка, прикладываемая к образцу, моделировала оста-
точные сварочные нанр хекия, действующие и реалоных конструкциях.
Внешняя нагрузка в наших экспериментах обычно прикладывалась к
образцу непосредственно после свирки при температуре образца
•)СС°С.

За количественный показатель сопротивляемости енчрного
соединения образованию трещин принимают минимальное растягиваю-
щее напру екие от постоянной внешне нагрузки, при котором в
образце возникают трещины.Обычно для сталей перлитного и мартен-
ситного классов гремя испытаний ограничивают 24 часами. Золее
длительные испытания по-видимому не вносят существенных измене-
ний г результаты.Размеры образцов для испытягий выбирают доста-
точно большими, чтобы др; их сварке воспроизводились термичес-
ки цикл сварки (особенно скорость охлаидеки ь области темпе-
ратур ВБС-100°3) и метяллургичеслке процессы, характерные для
сг^рки конструкпи и металла данной толщины.

При исследовании склонности стал* У.Х11 .Л < одержанному
ррсруатних с мспОЛЬЮВакмш лотода Л? [/3.] использовали
плоские сварные образцы (ряс. .1.30). Ломструкц,.п образцов выбрана
с такмл расчетом, чтобы трещина проводила е осноеном металле
по зоне термического влилиия. Сварку образцов выполняли вручную
покрытыми здектродями ЦТ-45, которые по своему составу соответ-
ствовали основному металлу. Дли создан ин структуры зоны терми-
ческого влияния по своему состоянию и структуре близкий к зоне
термического влияния многослойной ручной дуговой и автоматичес-
кой сварки, сразу вслед за сваркой первого эдлика накладывали
рядом второ? ’сткигаюад " валик.

После сварки образцы помещали в испытательную машину (рис.
П1.31) и нагружали с постоянным усилием, величину напряжений
устанавливали равной 300-4-500 Ша. Скорость нагружения была по-
стоннгэГ и ронялась 150 Н/с.

Во всех «экспериментах непосредственно после заЕ-ершьнио подъ-
ема нагрузке регястркросалясь сигналы АЭ со значительно* яктив-
ностью (рис.3.13). Ис истечении 1С-1С минут активность сигналов
АЗ з ряде случаев сникзлас^, тяк'е аяь <. работе [ДСЗ^ .

Когда номинальное нанряж.енла е образце было низе 200 Да,
то снижение скорости счета АС продол'елось до практически полно-
го прекращения сигналов (кривые "а*\"би). В этом случае, когда
веЛиня напряжений составляла 330+<70 Ша .осле незначительного
по ьремони периода снихени* активности АО наблюдалось ее новое
нарастание. При этом с увеличением механических напряжений ско-
рость нарастания активности АЭ (темп нерастанил суши испульсов
АЭ, увеличивалась, а время снижения актигности (латентный период
зарождения трещины "критических" размеров) уменьшалось (криже в,
г). При это* эя 25-30 ыинут до полного раэрушен'/я образца по
ходу криво* изменен/л суммарно" АЗ можно было судить с гысокой
Рис.3.19. Изменение суммарной АЭ от времнеи при испы
танин сварных образцов на задержанное разрушение.

Рис.3.20. Типичная зависимость суммарной АЭ от времени
при испытании сварного образца на задержанное разрушение
с указанием трех характерных этапов.
степенью точности о близком разрушении образна. При нллр ении
прежняя таем 500 'Па замедления активности не наблюдалось. Число
импульсов попыталось с момента окончания негру ения до полно-
го разрушения образца (кривые д,е).

На «сех образцах орешины развивались от конструктивного
задора (1 лрсьара), Ня начально* этапе отногреурнно на все?
поверхности образца ел глу*<ну лр>черно 15-27* от теличинн кяте-
т.э нс околото г но**' зоне. Затеи* разрушение ксл^ентртрвалось на
сО-ГС 7 ш*гг • образца. 1ри увеличение действующих напряхени*
рьые предел' текучести а^терияля проихссдкт быстрое полное рл —
руление образца долом пег ^глом примерно " °).

Установлено, что .периоду развития трещины в образце, когда
почглу-этся микротрещин , по гее* -лине линии сплавления, соответ-
ствует порш” ’- ксв. ун ня кривоГ скорости счета Ч)» ня следую-
щем этапе - этапе развитии систа?^ы микрстрепин происходит сниже-
ние активности ’С и новое повышечи-э скорости счета я3 соответст-
вует П07ГЛРНИК Трещины ^критических” разоров И Р*» р*г«витию до
полного разрушения обрюзгл.

Значащие юрогоного напряжения ни*»е которого разрушения не
происходит хар* ктеризувт сг**оннос^ь стали к зя"‘рчянному разру-
шению, причем ' т'ную рол1 лгряет ьречя до разрушения объекта при
надрч'ениг превышающем пороговое. Цля запер*' иного разрушения
характерны три ст”пии протекания процесс* (3.20 ): т - начальны?
период, 2 - меглрнноя р^егитме трещины до критического размера,
3 - ускоренное р-згитие трещины. Все эти ст? легко различают-
ся на загдсн.чос суммарного счета 13 от гр -ни (рис.3.19).
Выражение характеризующее зависимость суммарного счета АЗ
от времени при задержанном разрушении и имеет вид:

/V(Ь) - М /?- 1] +Л41 /т *л/3еър

Прдобные по форме зависимости получены в экспериментах по
усталостному росту трещин [}6б] . Отмечается, что лолговечность
образцов при усталостных испытаниях, т.е. этапы I и П зависимос-
ти длины усталостной трещины от числа циклов нагружения от мо-
мента появления ыикротрещины размером 0,1 мм, составила не менее
/ля стали 4С и порядка 76% для стали ТкХН. А.

Особую группу причин и процессов возникновения и развития
трещин обра'уют трещины при термообработке и при погторном нагре-
Ье . Для этих процессов эт^пьость носит другую форму

к определяется другими специфическими зякоиомсрностпли.

Испытание образцов с небольшими трещинами покэзалич, что .
при статическом нагружении с доведением обргзця до разрушения
дефект не влияет ня прочность образца. Гем не менее, по появле-
нию сих'калоь дискретной АО можно судить о наличии дефекта в об-
разце. Этот факт имеет большое значение показывающее возможность
обнаружения небольших по ра мерам дефектов, не влия&щиу ня
статическую прочность, юль ;ие трещины в объектах существенно
хлияох на прочность объекта, что также влияет ня параметры АЭ.

Выделение ьонрося по экспериментальному исследованию АЭ в
образцах с трещиной 1- отдельны'. * носит принципиальны'? характер.
Дело в том, что характерные черты *Э сохраняются приросте трещин
в самых разнообразных объект к от образцов ^о натурных объектов.
И в рв^нчиьд услогидд, зоючая статиичехог нагружение и цикличес-
кие нагружение. Рассмотрение результатов зкепер/.мгктов на образ-
Ц ,с, » ш е на моде.ч л и натурных объектах с целью получения
Критериев оценки 1ЩС будет проведено далее.
3.4.Исследование связи параметров сигналов акустической
эмиссии с параметрами развивающихся трещин

В гляве П был рассмотрен вопрос о связи параметров единич-
ного импульса с параметрами скачка трещины. Данная модель позво
ляет оценить размер площадки разрушения, однако не мо ет дать
ответ на вопрос о развитии трещины в конструкции без привлече-
ния дополнительных данных, связанных вопросами устойчивости ст-
руктуры. По-существу, мо но сказать, что были рассмотрены моде-
ли АЭ в терминах физики разрушения, когда изучается процесс об-
разования и развития дефектов не затрагивая проблем влияния этих
дефектов на конструкци . Последнее решается в рамках механики
разрушения.

Для моделей физики разрушения поля НДС неоднородностей в
твердом теле сосредоточены в зоне неоднородностей и в большин-
стве случаев не учитываются свойства конструкции. Это соот-ет-
ствует, тактически случаю бесконечного пространства или
полупространства. Тогда как для механики разрушения в конечном
итоге существенным является вопрос о поведении де;екта в конст-
рукции ограниченных размеров.

Ложно сказать, что если физика разрушения занимается моге-
лями для которых характерные размеры - микроскопические и мезо-
скопические, я характерные длины составляют порядка 10 -10 м,
то для механики разрушения характерные размеры - макроскопичес-
кие и превышают 10“$м. Однако, если для моделей изики ря руше-
ния и механики разрушения зазора месду диапазонами характерных
размеров почти нет, тем не менее характер моделей различается
настолько, что модели эти не сцепляются друг с другом. В отличие
от моделей электрических и магнитных свойств твердого тела, е
где микроскопические и макроскопические модели связаны лостяточ-
но хорошо.

Насколько ням известно, до последнего времени отсутствовали
модели позволяющие сочетать физику и механику разрушения. Это
объясняется принципиальной сложностью вопроса и особенностями
этих раздедов,каждый из которых по своему изучает разрушение
твердого теля. Следует констатировать отсутствие связывающих мо-
делей. .очно высказать предположение о том, что АЭ,по-видимому,
ока :ется тем связующим звеном, которого недоставало.

Действительно, параметры единичного импульса отображают
параметры локального элемента процесса разрушения и развитие мо-
делей ормировяния единичного импульса возможно на базе углублен
ного понимания изики разрушения. В то же время, параметры как
одиночного импульса так и АЭ процесса (полного сигнала) опреде-
ляются ВДС объекта и свойствами материала и должны описываться
с привлечением моделей механики разрушения.

шизика разрушения не ставит вопроса о предельном состоянии
конструкции. ПрвлЛетом ее интереса в ряде случаев может быть толь-
ко вопрос устойчивости в локальных областях материала. Основ-
ной ле проблемой механики разрушения увляется проблема критериев
сопротивления хрупкому, квязихрупкому и вязкому разрушению при-
менительно к оценке прочности деталей машин, элементов, конструк-
ции и объект©। в целом [1БЗ3 .

По-скольку в большинстю случаев наибольшую опасность пред-
ставляет предельное состояние соответствующее началу хрупкого
разрушения конструкции, содержащей трещину, основное внимание
290

уделим янялизу АЭ» связанной с ростомтртрещины. Сто тем более
важно» что по современным представлениям новостного литер*ту>-
но₽о переспала нет таких конструкций, в материале которых не
было бы трещин [тб! Б стиле Козьмы Пруткова можно сказать -
нет объектов без дефектов. В связи с этим требование некоторых
нормативных документов (няпример, ПК 1&14-72) о безусловно;
недопустимости трещин в материале конструкций нереалистично
и приюдит во многих ситуациях к обратному результату.

Няней задачей, является получение связи параметров АЭ с па-
раметрами трещины. В МР имеется в настоящее гремя несколько па-
раметров, которые применяются две щенки сопротивления разруше-
нию конструкций. Осноеями среди этих параметров являются: коэ -
,ициент интенсиьности напр’хений (КИН), интеграл работы разру-
шения ( 3 - интеграл), раскрытие трецины и ряд других, весьма

распре оеранент1к

В случае отсутствия строгой модели какого-либо процесса
адекватным является рассмотрение энергетических соотношений,

которые, ю-пер ых, диют тенденции развития и,во-вторых, в
дальнейшем могут быть использованы для построения более подроб-

ной теор^и.Так, например, современный этап развития теориг ра.-
рушения начался с модели гри^итса, который шчислил энергия.

шсвобо дающуюся при увеличении длины трещины и постулировал

уравнение [70]:

(3.42)

где у - энергия поверхности, Е - модуль юнга, /н - коэКи-
циент пуассонэ, (? - действующее напряжение, ЭЛ - длина трещины,
- энергия требующаяся для продвижения трещины. По-существу,
выражение (34< есть запись закона сохранения энергии, более
общий вид которого имеет форму [20,79]-

(3.43)

где 6?-; Ъ/г - тензор напряжения и вектор смещения по поверхнос-
I V

ти У , включая поверхность трещины, - гнутренняя энер-
гия тела, - внешняя нормаль к поверхности, Т/Т. темпе-
ратуря, - энтропий-

Уравнение (3.43) вместе с условием необратимости
является общей формулировкой задачи о распространении трещины
в замкнутой орме. Неупругая деформация (как пластическая дефор-
мация , так и рост трещины) вносит изменение в правую часть вы-
ражения, т.е. изменяется внутренняя энергия и энтропия. А в
случае росва трещины и член с поверхностной энрегией.

Использование выражения баланса энергий и сингулярное
решение теории упругости для НДС вблизи вершины трещины дает
возможность получить условие роста трещины, которое для плохо
напряженного состояния имеет следующий вид ^79,153]:

у <. -к'Ф— (3.44)

0 " ге

где К ,с - критическое значение кос ициента интенсивности
напряжений (КИН). Этот параметр играет важную роль в МР.

КИН, как отмечено в [167] , для объекта с трещиной имеет
такое е значение, как номинальное напряжение в объекте без
трещины, Тем самым, фактически, определяя состояние конструкции.
КИН является параметром, который наряду с длиной трещины поз-
воляет определить поле напряжений, создаваемых трещиной 1 кон-
струкции. Для трещины нормального отрыва г пластине выря ение
для напряжений и смещений и. гг имеют рмд [167] :
К» =• Сн 7/ V

где: «х - полярные координаты, & - модуль сдвиге,

С - полудлина трещины, (э^ - номинальное напряжение.

На рис.3.23 представлены распределения напряжени в окрест-
ности центральной трещины в пластине в условиях плоского напря-
женного состояния. Сплошные линии соответствуют распределению
интенсивностей напряжений в окрестности трещины, параметром ко-
торых служит отношение 6\- ; пунктирная линия обозначают

распределение интенсивности напряг 5ний на продо. хении трещины
при О а0. Штрих-пунктиные линии - распределение составляющих
напряжение.

Интенсивность напряжений, связанное с действием локальных
напряжений по координатнш осям, существенно превышает номи-
нальные напряжения в окрестности трещины размером г<0,2540,2
что связано с действием принципа Сен-Венана [20,21] •

В первую очередь нас интересует область материала претер-
певаю^ я пластическую деформацию и разрыв сплошности. Восполь-
зуемся для определения этих областей результатами исследований
по механике разрушения [.1БЗ] . В первую очередь нас интересуют
неупругве процессы пластической деформации и разрыва сплошности
среды в вершине трещины. Пластическая деформация предопределяет
Рис. 3.21. Распределение напряжений в окресности
трещины

Рис. 3.22. Теоретическая зависимость величины
скачка трещины от номинального напряжения.
нелинейную связь ме цу напряжениями и деформациями в виде:

(3.46)

- (Г -

где <о - , С ~ - относительные напря ениг и

деформация, Ст и - напряжение и деформация соответствующие
пределу текучести, т - коэффициент характеризующий упрочне-
ние ме '©риала.

.Максимальные значения напряжений и деформаций, которые мо-
жет выдержать материал в области фронта трещины превшыают номи-
нальные значения вК^ иК^ раз:

н ) - К (3.47)

где К с и К е - коэффициенты концентрации напряжений и
деформаций соответственно.

Коэффициенты концентрации деформаций и напряжений при
плоском напряженном состоянии определяются выражениями [I67^ :

в которых учтено влияние нелинейности кривой нагружения путем

введения параметра т соответствующим образом.

Здесь п > Л

Нас интересует размер зоны пластической деформации окружаю-
щей вершину трещины. Она определяется условием
Приближенно размер пластической зоны можно определить вос-
пользовавшись уравнением (3.50). Для простейшего случая из пер-
вого уравнения (3.45) получим:

х - — / (3.51)

Р ( М '

Из этого выражения мы видим, что размер пластической эоны оп-
ределяется пределом текучести С7 , действующим напряжением б*
и длиной трещины • Однако выражение (^3.51) требует уточ-
нений и введения ряда поправок.

Исполбвуя выражение для поля напряжений в вершине трещины
(3.45) и связь напряжений с деформациями в виде:

(3.52)

выпишем выражение для поля деформации, которое будет иметь вод:

(3.53)

где }(чЛ) = (1 + ъ/е)/

- функция зависящая от

коэффициента 7.

в минимальном сечении, которая уточняет зна-

чение деформации (напряжение) на некотором удалении от вершины
трещины, а Рн? = [& - п (4 ~т) (4-Ъ’* )~1 /'

Задав условие равенства деформации в выра?хении (3.53)

пределу текучести, т.е.

I, получим уравнение, содержащее!.

^277 ТпТ
Решая его относительно 7-п^ 9 получим выражение:

которое можно использовать для уточненного расчета размеров
пластической зоны,

В ранних работах по АЭ [зы] выражение типа (3.51) было
использовано для нахождения связи суммарного счета АЭ с парамет-
рами механики разрушения, полагая, что число элементарных ис-
точников АЭ пропорционально пластически деформирующемуся объему
в вершине трещины.

Полученное Данеганом соотношение (3.25) потребовало моди-
фикации по двум основным причинам, во-первых, оно основано на
расчете размера пластической зоны, с использованием довольно
грубых упрощений, во-вторых, оно не учитывало процессов разруше-
ния, что создавало парадоксальную ситуацию: сигнал ДЭ, которые
по предположению сигнализировали о росте трещины, в модели Да-
негана генерировались только пластической деформацией. А излу-
чение непосредственно от скачков трещины не учитывалось.

Для разрешения этого парадокса необходимо рассмотреть до-
стижения ПР по расчету скачков трещины и затем суммировать ре-
зультаты.

Уравнение напряженно деформированного состояния (3.45) по-
зволяют определить размер зоны разрушения при установлении кри-
терия разрушения. Широко распространенным подходом является
использование силового критерия, согласно которому разрушение
начинается когда коэффициент интенсивности няпря' ений при увели-
чении нагрузки С до достигает критического для данного
материала значения.

(3.56)

В этом смысле значение является константой материале»
Используя это условие и выражение для главных напряжений (3.45),
можно получить уравнение для оценки величины скачка тредины,
исходя из того положения» что разрушение наступает тогда» когда
напряжение в вершине трещины достигнут предельного значения
Тогда из (3.45) получим:

Происходит скачек трещины» который приводит к увеличение общей
длины трещины и соответствующему увеличению значения КИН:

Для последовательных емвчков трещины соответственно получаем:

(3.59)

Выражение (3.59) можно записать используя КИН:
и поправочные множители из (3.53)

Аналогичное уравнение получается при использовании

упругопласти-

ческих деформаций

[ие] •.

Еырал енме для , входящее в (3.61), имеет вид ^Хбо] :

к|е = С к, (3.62)

В цитированных работах по МР, а также в [170,171,172,180,
181] и др. достаточно подробно исследовано влияние различных
факторов, включая упругопластические свойства материала и изме-
нение этих свойств при нагружении, влияние геометрических факто-
ров на интересующие нас параметры -величину зоны пластически де-
формирующегося материала и величину скачка трещины. Вследствие
этого здесь использованы результаты, полученные в ЫР и не было
необходимости в более подробном описании хода выводов и обос-
нования результатов.

Отметим только некоторые основные моменты. Выражение (3.59)
- (3.61) можно использовать для расчета скачков трещины. Вели-
чина скачков определяется следующими факторами, входящими в ука-
занные уравнения: действующим значением нагрузки (номинальными
напряжениями), свойствами материала (С^С^.т, к,с и др.)
геометрическими факторами. Суммирующее утверждение отмечено в
$2.22, где указано, что размер скачка определяется потерей рер-
МвФИЧЭДетИм когеректкооч*.

Полагается, что скачек трещины происходит на величину V
в плоскости расположения трещины перпендикулярно направлению
действующих напряжений, площадь скачка трещины оценивается как
7^ , я релаксирующий объем .

Используя выражение (3.61), (3.62) можно построить теоре-
тическую зависимость увеличения размеров трещины при увеличении
действующих напряжений. На рис.3.24 приведена такая зависимость
Рис. 3.24. Зависимость энергии АЭ от напряжения в объекте
с трещиной.(31$Составляющая АЭ от пластической деформаций,
б.Составляющая АЭ от роста трещины. I- ёо = 0,5 мм,
2 - = 1,0 мм, 3 - 0О= 1*5 мм.

300

Рис. 3.25. Зависимость суммарной энергии от номиналь-
ного напряжения при растяжении пластины с концентратором.
1-^о= 0,5 мм, 2-1,0 мм, 3-^о= 1,5 мм.

Рис. 3.26. Сравнение теоретической и экспериментальной
зависимостей суммарной АЭ от номинального напряжения.

I- эксперимент, 2- теория.
для параметров, взятых в 168, где ширина образца 64 мы,
цл «0,5. Параметром кривых было значение коэффициента упрочнения
материала. Хорошо виден перелом кривых для т с I при достиже-
нии предела текучести 'о'н > Су . Развитие трещины при напряже-
ниях не достигающих предела текучести можнф, по-авдимому, свя-
затьСналичием перенапряжений в области вершины трещины из неод-
нородности структуры и фактического распределения напряжений и
деформаций.

Ранее (§2.22) при рассмотрении физической модели формирова
кия единичного импульса АЭ была установлена связь параметров
единичного импульса с величиной скачка трещины. Однако величина
скачка не определялась. Это удалось сделать, воспользовавшись
результатами имекщимися в настоящее время в области МР.

Считая, что скачки развивающейся трещины следует равномерно при
увеличении нагрузки, можно получить зависимость изменения ампли-
туды сигналов 'Э от нагрузки, пользуясь выражением

и» пользуясь выражениями (2.127) и (3.63), получим
дял скачка суммарного счета в виде:

,2.99) и

(3.63)
выражение

(3.64)

Как при пластической деформации, так и при скачке трещины
измерение упругих колебаний происходит в результате релаксации
Напряженных объемов в окрестности вершины трещины. Однако энер-

АЭ мокно оценивать разделяя ее ня энергию при пластической
де ормации и росте трещины, т.е.

(3.65)
РОСТ трещины сопровождается увеличением пластически дефор-
мирующегося объеь 1 и соответсатвующим увеличением энергии АЭ, ко-
торую можно рясчитать, как ;

I с! ,

™ I с4 и~ (З.бб)

Гыраая и/ , где И/ - толщина образца

и вычисляя интеграл, полагая форму пластической зоны в виде ок-
ружности, получим:

7^ и/ (3.67)

Считая, что является постоянной для данного материа-

ла и стабильных условий испытаний величиной связанной с эмис-
сивностьс материала и принимая во внимание (З.ЬЬ), получим:

~ ( *б9)

Энергия АЭ от скачка трещины, как отмечалось ранее пропор-
ционально энергии .«релаксации объема, расположенного под пло-
щадкой разрушения и оценивается как .

с г_ _ с/Р . (3.69)

слэ* с>е е

Это выражение, полученное Кргиным для скачка крупной трещи-
№• Ддя упругоплястического материала лучше использовать коэффи-
циент интенсивности деформации [1533 . Тогда, выражая К , и зна-
чение скачка трещины 7. через К • получаем:
или _

(3.71)

где А • пост ) нняя для выбранного Материала и геометрии образца.
Суммарную энергрю при раз витии трещины в вязкоупругом
случае получим, просуммировав выражение (3.68) и (3.70).

Полученные с использованием моделей МР выражения для энер-
гия АЭ, излучаемой при росте трещин в вязкоупругом материале по-
квзыЕяот, что следует различать АЭ при пластическо!) деформации
области вблизи вершины трещины и от АЭ возникающей при скачках

ЭВЛГ НР-ЭУЛГ,
трещины. Численный рпчет, проведенный с использовчниемупоказал,
что пластическая деформация наступает на более ранней стадии на-
гружения и соответствующая ей *Э возрастает по мере приближения
номинальных напряжений к пределу текучести (рис.3.23). АЭ от рас-
тущей трещины генерируется при более высоких уровнях нагрузок,
чем АЭ в результате пластической деформации(рьс Ъ2ч).

Результатом рассмотрения моделей МР, описывающих процессы
пластической деформации и роста трещины в вязкоупругом материале
явилось создание модели сигнала АЭ при росте трещины, представ-
ляющей собой совокупность физической модели формирования единич-
ного импульса АЭ, реоменных представлений структуры материала с
учетом иерархии мяссштябов структур, и, наконец, модели МР, опи-
сывающие ЦДС объекта с трещиной. Б итоге появилась возможность
теоретически рясчитать зависимость параметров АЭ и, в частности,
суммарного счета от напряжений.

В расчете необходимо было найти значение суммар
при приращении действующих няяряжени! ня некоторую величину.

г приращения няпря<ениГ был бы( рян равняй △ •

значение деформации разрушения значение порога дискри-
минации ил- 1$ М*В* Для каждого значения номинальных напряже-
ний вычислялся радиус пластической вот по шрахению (ЗЛГ) у
определяли приращение объема пластически деформирующегося мате-
риала* Каждому о в у вступившему в пластическую др; ормации со-
ответствует амплитуда импульса 'Э, которая, определяется из рас-
пределения (3.16) с помощью выборки вырябатырае»моР генератором
случайных чисел. Если амплитуд'’ рассматриваемого сигнала
превышает порог, для нее определяют число осцилляций, использу-
выражение (3.11). Значение суммарного счета складывается и; чис-
ля реоменов, релаксирующих в данном пластически деформирующемся
объеме и числя осцилляций, определяемых амплитудой единичных
импульсов.

Точно также расчитывается амплитуда единичного импульса АЗ
и соответствующее число осцилляций ст скачка трещины, используя
уже выражение (3.63) и (3.64). Рясчитннная таким образом кривая
суммарного счета приведена на рис.3.26. На этом *е рисунке при-
ведена экспериментальная кривая, полученная при испытаниях образ-
ца типе I из стали ЮПША. Видно совпадение характера кривых
расчетной и экспрриментяльноГ, что доказывает принципиальную воз-
можность. использования предло «лшой модели ’Э 1ри роете трещи-

I вязкоупругом материала для оценки процессов разрушения.
Следует отметить, что энялогичкые р<счеты для растущей усталост-
но? трещины были выполнены в [169] . Обсудит несколько подробнее
пвлученнче результаты.

ри увеличении исходной длины надреза (рис.3.2г ) кривые,
КяК и следовало о кидать, смещаются в область меньших номинальных
Напряжений. Из выражения, по которому проведены данные расчеты,
м°*но увидеть, что энергия АЭ связана квадратичной «авмсимостью с
Длиной трещины.
Выражение (3.68) справедливо для напряжений, при которых
цден, стоящий б знаменателе, меньше единицы. Нри достижении ве—
радиуса

;ич ны пластической зоны значения, разного всему "живому" сече-
ния пластины, увеличение оОЬ ема пластические де формирующрг зся
материала замедлится. Следствием этого явится то, что при
дальнейшем увеличении исходной длины трещины темп нарастания
общей энергии ЛЭ от пластической деформации уменьшится. Для
«сек трех размеров начальной трещины численным методом были опре-
делены номинальные напряжения, при которых радиус пластической
зоны достигает максимальных размеров. Трещине длиной 0,о мм
соответствует при “еденное нядря ение о,^23, трещинам 1 мы и
1,5 ми - 0,‘323 и 0/ДГ> соответственно.

Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к незначительному
увеличении пластически деформированного объема вдоль образца и
к упрочнению уле ьродечюр^ иро манного объема. Накопление поврег-
дбки.’ & области вершины трещины в конце концов приводит к обра-
зование и рязгктию мккротрещин и в дальнейшем к формирование
магистральной трещины, приводящей к разрушению образца (см.
$ 2.2.4).

Энергия АЭ, сгязяннсЯ с ростом трещин была рассчитана с
иегю/ьзо ганием соотношения (Г.70). В этом состношении механичес-
кое мапрь еь II входит в коэффициент интенсивности деформаций
Иа ркс.3,26 привешены зависимости для трех значений длины исходное
трещины: 0,Ь мм, 1мм, 1,1 мм. Анализ мрежэния (3.68) показыва-
ет, что эеьмсммость энергии от длины исходное трещины и от
йапряхвнил имеет стеленной вид. 11ри номинальных напряжениях
предела текучести энергии чЭ от образования но ’.х по—
|ерхн*>стел млля по сР*ЕНени« с энергией "г от адастмчесжой д<-
фОрМСЦИ** ДЛЯ СТПЛИ 101Н314^А, ЧТО СВ':ЗЛИ0 С НКСОИСЙ -ЯЗЫССТЫЗ
стали 1иШ^'«/А к высоким значением ! деформации рязруиения е- .
Рост трецин г Задается при провытении номинальными дефс ощия-
уи в теле образца значения предела текучести, при атом коэффи-
циент интенсивности деформаций резке возрастает л энергия А?
начиняет оыстро расти.

Расчет показал, что для пластичных материалов увеличение
зоны пластической деформации, связанное с прирященмеы трещины9
незначительно и ыо**ет не принимать ся во внимание. Зависимости
энергии з суммарно от .ллстическсГ де^ернэции и роста трещины
в функции номинального напряжения, для размеров исходных трещин,
аналогичных исцользоьанннм в предыдущих расчетах, приведены на
рис.о.<^. Зависимости имеют два характерных участка. Ня первом,
в области упругих номинальных напряжений, общая энергия АЭ опре-
деляется энергией АЭ ст локальней зоны пластических дегсрмяций.
При достижении номинальными напряжениями упруго-пластической об-
ласти начиняется рост трещины и энергия АЭ связана с образо я-
мием ясных поверхностей. второй участок связан с процессом
ускоренного рязгмтич трещины.

Таким образом, при нагружении объегтп с трещиной вначале
регистрируются сигналы ПЭ о* пластической деформации, сопровож-
даемой также образованием микротреор'н• Зата- после исчерпания
«ластической деформации наблюдаете рост трещины и регистриуются
сигналы Аз от склчко тре*1ин» • Такой характер -о имеет место
Д*я обря-ц^. МР . втяжение, когда различаются обе стадии -
мистическая деформация и ряымтме трещины. Ь дальнейшем бу-
;0т показано экспериментально, что уме в образцах типа СТ,
а такие в сосудах давления, как ара бил о, пластическая дефор-
мация и т*ст трещины происходят в одно и то е время и, со-
отгетстьс'^о этапы I и П, которые хорошо различается на
рис.3.20, как правило совпадает.

Ия практике в большинстве случае© нринзыд.-.тсл регист-
рация сухарного счета, тогда как регистрация энергии про-
изводится в более редких случаях Сю] • Подучен: ыо резуль-
таты для энергии АЭ нетрудно преобразовать в зя; дсимости сум-
марного счета о? нагрузки. Для этого необходимо энергию АЗ
перевести в амплитуду сигнала Ад, а зятем а»*лнтуду ь
суммарный счет. Детали подобных пресбраьогэыЖ приьсдены
• [I«’] •
3.. . Акустическая эмиссии при циклическом нигрумняи
объектов

В предыдущих разделе* главы были проанализированы си Тур-
ции, связанные с монотонным нагружением обьектос, с попыткой
отыскания параметров АЭ с параметрами процессе в ТТ.
Полученная картина сигналов отобря^яла состояния* имеющие место
при испытаниях объектов. В условиях эксплуатации, например,
энергетического оборудования, для многих объектов, имеет мес-
то циклическое нагружение, шзывапцее по многих случаях мало-
цикловую усталость.

Система параметров мр, характеризующая рост усталостной
трещины (РУТ), существенно отличается от системы характеризу^ей
рост "статической* трещины. Соответстгенно етоыу и характерис-
тики сигнала А$ такле различны. Кроме того, как будет показано
мк<е, необходимо ввести наше параметры АЭ слепи.ичныа именно
для РУТ.

В качестве объектов и< штаний были 1 ьбряиь мэгибные образ-
цу, которые позволили выявить ряд особенностей АЭ присущих цикли-
ческому накоплению повреждений н РУТ, а такке натурные объекты
• ьиде отрезков трубопроводов. Испытания натурных объектов пол-
ностью подтвердили основные данные, яолучвнные на обрт.цах, и
кР°*е того, позволили извлечь информацию, связанную с особенно-
Тям* конструкции.

О оасцр^дщении моментов регистрации сигналов акустической
России но нагрузке при устддостних иоцгянилУ Одной из вячмей-
их особеннойстей ^-процесса, обнаруженная п МПХ экспериментах ,
Зи*0 наблюдение, связанное с рягистрлци?р снгв**ое \ ;»рм зняче-
ниях нагрузок ня достигающих максимального значения в цикла при
усталостных испытаниях [1*23—179^ . Следует монет;ткровать, что
подобное явление было зарегистрировано независимо от нас амери-
«ансхиш учеными , однако они не анализировали и не полы*-*

тялись объяснить»его, а возможно, даже и не заметили, В других
случаях это явление связывали с трением берегов Троцким [Гъ]
Однако прямогод доказательства этого представлено не было.

Рассмотрим кратко некоторые представления МР о росте уста-
лостных трещин. Эмпирическое уравнение Пэриса [172] описывает
рост усталостных трецин в метла их, связывая скорость роста
трецкны с размахом коэффициента интенсивности напряжений следую-
щим образам:

" (3.72)

где с/е/ап. - скорость роста трещины по циклям, дк' )"\гпс<. к ' и

ц . соответственно максимальное и минимальное зна-
чение КИН в цикле, а и ™ - эмпирические коэффициенты.

Экспериментальные данные совпадают с уравнением 3.72 только
ня некотором протяжении среднего участка П зависимости скорости
роста усталостной тре.дины от размаха коэффициента интенсивности
напряжений (рис.3.27), соответствующего диапазону скоростей по-
рядка ЦТ3 мм/цикл для конструкционных сталей.

Поэтому были предприняты попытки обобщить представление
Лариса, в результате чего предложено модифицированное уравнение
(сн. «например, [170 ] :

4^-- Г2>(А

(3.73)
Рис.3.27. Зависимость скорости роста усталостной трещи-
ны от размаха коэффициента интенсивности напряжений.
1-традиционный метод измерения, 2-измерение по сигналам
АЭ.

Рис.3.28. Пример записи АЭ при усталостных испытаниях
образцов.
ГД» & ' ~?б Е ” КОэ1‘»'МЦИент, - пороговый КИН, Кс -
критический КИН. Предлагаете и друге . Ормы записи уравнения
усталости [76,168,182] • Уравнение (ЗТЗ) , позволяющее подобрать
гладиую кривую под экспериментальные денные, еще далеко от объ-
яснения физических процессов, происходящих при росте усталостной
трещины, хотя введение в уравнение (3.73) паряметря Кщ позволи-
ло получить совмещение евиирической кривой с экспериментальным*
точками в большем диапазоне л К. Для уточнения хода кривых скорос-
ти роста усталостных трещин (РУТ) были введены параметры К » —"

а также несколько искусственное представление об открытии и закры-
тии усталостной трещины последовательно при увеличении и умень-
шении нагрузки в цикле.

В результате теоретического анализа процесса роста усталост-
ной трещины получено уравнение [79] , связывающее скорость рос-
та трещины с1С/с!п с параметрами нагружения -

р I ~ +Рп с ~ | (3.74)

: " к*. - /

Для получения АЭ данных при циклическом нагружении объектов
* «явления особенностей АЭ были поставлены эксперименты. Рас-
смотрим некоторые методические аспекты экспериментов [177] .
С помощью стробирования по нагрузке, сигналы АЭ Фиксировались
только на участке возрастания нагрузки. Запись результатов реги-
страции АЭ проводилась ня двухкоординятном самописце: по оси
ябсцисс - величина приложенной ьнешней нагрузки ; по оси ординат
• события АЭ. Такая форма регистрации позволяет наблюдать значе-
ние нагрузки, при которой регистрируется сигнал АЭ. ^мплмт\дл
«я^дого зарегистрированного импульса заносилась » память анализа—
горе распределений и данные по амплитудам за определенное число
цамлов нагружения выводились в виде диаграмм ря спределени л чис-
ля событий АЗ по значениям амплитуд (амплитудное ряспрапелейна)д

Характерные записи АЭ при испытании образцов примени ня
рмс.3.28. Каедому зарегистрированному случаю АЭ соответствует
прмрьцение по оси ординат - ступенька на диаграмме. Все отмечен-
ше сигналы АЭ относятся к полуциклу возрастания нагрузки,там
хак в лолуцикле сброса нагрузки приемный канал стробировался.
Соответственно число ступенек в кладом цикле нагрухекия дает ко-
личество событий АЭ в данном цикле. До образования в надрезе ус-
талостной трещины распределение сигналов АЭ по значениям прило-
женной нагрузки не обнаруживает какой-либо закономерности. Амп-
литудное распределение для этого случая приведено на рис.3.29.
Значения амплитуд сигн юв на выходе ЛАЭ лежат в пределах 10-
100 мкВ (снизу значения амплитуд ограничены уровнем собственных
кумов регистрирующей аппаратуры). Такое распределение мо*но на-
звать "низкоамплитудной" АЭ» источником которой я шлются процес-
сы пластической деформации и формирования микротрещин,
в

Можно считать, что начальный период развития усталостных
повреждений происходит активное накопление в материале необрати-
мое «вменений, связанных с процессами пластического деформирова-
ния. На этой стадии акустическая эмиссия обусловлена шшульсшм
делением энергии ь микрообьвмах материала при возникновении
Дислокаций, их дьичении, распаде дислокационных скоплений, об—
Рвзовании микротрещин и обнаруживает характерные особенности, от
«чающие ее от АЭ, связанной с продвижением трещин [Зб^] .
Гис.3.29. Амплитудное распределение сигналов АЭ при образовании
к робте усталостной трещины, а - образование,б,в,г-рост УТ.

Л/лслуч.

кг

Рис- З.зо. Распределение по нагрузке Рдэ, при которых регистри
руются сигналы АЭ. Эксперимент на сосуде высокого давления.
С появлением в надрезе усталостной трещины распределение
сигналов АЭ по нагрузкам обнаруживает особенности, которые модно
ьидвть ня рис.3.<г• Так, на диаграмме рис.3.20,б импульсы
1акд€ распред вл № по всему диапазону знамени! циклических на-
грузок, но при некоторых значениях нагрузки сигналы АЭ отмечя»/г-
ся наиболее часто. Характерное амплитудное распределение для та-
кого типа диаграмм показано ня рис.3.29,6. Наряду с "низкоамп-
литудной** АЭ отмечаются события с более высоко амплитуде! • Эти
сигналы обусловлены скачкообразными продвижениями фронта уста-
лостной трещины и отмечаются при определенных значениях нагрузки.
На некоторых этанах развитие усталостных трещин преимущественно
регистрируются сигналы от "скачков" трещины (рис.3.23,в). Со-
отютствующее этому случаю амплитудное распределение показано
на рис.3.29, в.

На заключительной стадии РУТ характер ее развития приближа-
ется к характеру развития трещины при монотонном нагружении и
соответствующая этому процессу АЭ представлена на рис.З.26 ,г.

полученные экспериментальные данные позволили сформулировать
следующую модель РУТ. Ь результате воздействия предыдущих цик-
лов нагружения материал на кончике сформировавшейся усталостной
трещины в значительное степени поврежден. Во гремя гозрлстания
нагрузок в п. —ном цикле происходят сложные процессы упруго г
и пластическо деформации материала на кончике трещины.

Ложно представить, что некоторый объем де.ормлционно-упроч-
нившегося материала поглотивший максимально > 0€ 1 • ни<

энергии де ормации и поэтому максимально поврежденный и ох рул -
ченный, погружен в материал все еще способный пластически деГор-
^нроваться и перемещается в нем, одновременно увеличиваясь в
объеме. В тот момент, когда работа по перемещению охрупченной
эоны сравняется с критическим значением плотности <нергии детор-
няцим (предельной энергией для данного хрупкого состояния мате-
риале) «происходит когерентное разрушение материала охрупченной
зоны в виде скачкообразного продви ения трещины ня некотором
участке фронта. Когерентное разрушение упрочнившегося материала
происходит настолько *' : стро”, что оно прекращается не столько
затратой энергии на пластическое деформирование материала, сколь-
ко потерей необходимой степени норе когерентности. После останов-
ки скачка начиняется относительно "медленный* процесс пластичес-
кой деформации.

Этот скачок трещины сопровождается излучением упругого им-
пульса. Происходит перераспределение напряжений по фронту трещи-
ж и в глубину материала ня продол-ении трещины. Кри этом вовле-
каются в пластическую де;ормацию свежие участки материала. Одна-
ко, из-за малого объема пластически деформирующегося материала
и некогерентности АЭ при пластической деформации сигналы при
дальнейшем увеличении нагрузки не регистрируются, поскольку они,
по-видимому, ниже порогового уровня. ч>сли произойдет несколько
скачков трещины на различных участках в течение одного цикля
на гружен и я, регистрируются несколько импульсов * *ри дальней-
шем повышении нагрузки вше Р™» в конце конце г начнется ста-
тическое монотонное разрушение материала с зависимостью анало-
гичной зависимости н* рис.4.26.

Практически во всех наших экспериментах с 1 сигналы
регистрировались при нагрузках I □ не достигающих максим
значения в цикле, ларактерняя картина рпопределения нагрузок,
пр* которых регнетрировалясь представлена на рмс.З.Зб.
Интерес»™ экспериментальным наблюдением была регистрами
скачко» Д»УХ усталостных трещин в образце (рис.3.31)Г7з]. Ня
диаграмме самописца отмечалось два события ЛЭ в пределах одного
цикла увеличения нагрузки, причем скачки трещин происходили лри
различных значениях нагрузки (рис.3.31).

Некотррое время трещины росли с примерно одинаковой скоро-
стью. Затем нагрузка, при которой происходили скачки трещины I,
стала уменьшаться и после того, как она приблизилась к значение
нагрузки скачков трещины 2, произошла остановка трещины I. Ь
дальнейшем она не развивалась и, соответственно, прекратилась
регистрация сигналов АЭ. я связи с этим фактом можно сделать
предположение о том, что значение К оэ соответствующее значе-
нию можно интерпретировать в качестве порогового значения
коэффициента интенсивности напряжений. Количественное совпаде-
ние К^ки Кяэ, установленное в [17Ь] , указывает ня принципиаль-
ную связь этих реличин, В таком случае появляется интересная
возможность оцени гать по значениям Кчэ « полученным в
эксперименте по малоцикловой усталости.

Подтверждением выводя о том, что являются экспери-

ментальные данные, полученные при изменении мяксимальн )й нагруз-
ки в цикле, которые приводят к изменению скорости Р5 рис.3.33
и 3,34). Если мамсимяльняя нагрузка в цикле такова» что
> .(Р0,) ** постоянна, ТО скорость РУТ ПОСТОЯННА. р

(Р^) прекращается регистрация сигналов ЛЭ и рост трещины.
В случае, когда Кизменяется, оставаясь больше на-

бдадяется изменение скорости РУТ. Однако значение нагрузки, .»ри
котором регистрируются сигналы АЭ» меняется мало.
Ч----

Рт1п

Рис.3.31. "Одновременный" рост двух усталостных тре-
щин в образце. I-магистральная трещина, 2-боковая
трещина.

циклов
НАГРУЙЕНий

Ртах

Рис.3.32. Пример записи АЭ при "одновременен росте
Двух усталостных трещин.
П-103

И .цикл

Рис 3.33. Изменение суммарного счета при изменении
максимальной нагрузки в цикле. Циклические
гидроислытанин отрезка трубопровода.
Цсм.

10
О

- 111 ||||||1||1'У|к| ^-3551- З&в
- 111 м 1 1 Лккчооо®,

Рис.3.34. Картина распределения нагрузок Рдо, соответ-
ствующих регистрации импульсов АЭ от трещины в сосуде
давления, при изменении максимальной нагрузки в цикле
на различных этапах испытаний.
Приведенные экспериментальные данные дают основание заклъ-
чмть, что рост усталостных трещин следует характеризовать еле; г -
цммм значениями нагрузки , Рт,» Ртлх или соответствующими

ш значениями Кгтйп , КЯ;>> Г ^Лу , где и Кяз - значения на-

р^зки и коэффициенты интенсивности

няярядения, при которых про-

исходят скачки трещины и регистрация сигналя АЭ» т.е.

41. г(к^„, к т„ , к„).
с!п.

Снячения Раэ и Каэ близки к минимально зарегистрированным

значениям» при которых наблюдается рост трещины ^171^ и их мо -

но связать с пороговыми значениями нагрузки. В таком случае мо—
но предложить модификацию выражения (3.93):

ВМ»<г-ДКаЭ)/1.-^---------) (3.75)

с/п. 1 ^/\ Кс - Кглс»х /

В предложенной модификации большое значение имеет а _ =
К- К_а. Это связано с тем, что при натру емки до значения
Каэ происходит преимущесттенно упругая деформация в материале.

После скачка трещины, который происходит в момент достижения
нагрузкой значения ЛКа5, условия наиря> енно-деформироьяиного
состояния качественно меняются. Во-первых, произошел разрыв ма-

териала на определенной площадке» во-вторых» происходит перер с

пределение н&тряхени». в зоне разрыва» в-третьих» происходит
Дальнейшее накопление повреждений в области, прилегающей к зоне
разрушенного материала.

В этой связи нами предлагается оценивать скорости роста ус-
талостных трещин, испод и* уя физически ясный и определенный пара-
Р, значение которого легко получить в эксперименте. Гш< и
0 *ом, что Км = Км. ДО сих нор не получила прямого эксперимен-
3 не

дельного подтверждения, поскольку вполне ясно как это сдалат
Твй но моим, Даже ь предположении того, что Каэ«кор, где Ко -
моэ^*Цивнт интенсивность напряжений, соответствующий раскрытие
трещины, возможно использование модифицированного шрешения
(З.Я>) Д*я характеры; яции РЛ с использованием данных АЭ.

Амплитудное .распределение сигналив А^, полученное на равных
этапах развития усталостной трещины отражает ха рейтер процессов,
происходящих в материале на каэдом из этих этапов и является
одним из важнейших элементов АЭ портрет* объекта (процесса).
Амплитудное распределение при РУТ уже приводилось на рис.3.29.
Отметим еще некоторые его особенности.

Амплитудное распределение весьма чувствительно к режиму
испытаний (в частности к перерыву в испытаниях). В работе [ЬЗ,
17Ь] отмечалось, что релаксационные процессы, связанные с пере-
рывом, приводят к тому, что в пер на циклах нагружения после
перерыва от усталостной трещины наблюдается значительно больнее
число импульсов малой амплитуды, чем при непрерывном нагружении
и требуется пройти н которое число циклов, чтобы снова началось
развитие Фронта трещины. Ня рис.3.35 в качестве примеря приве-
дены данные по амплитудам сигналов АЭ для одной из развивающих-
ся усталостных трещин в сосуде давления. Видно, что при первых
циклях после перерыва регистрируется в основном низкоамплитудная
АЭ» обусловленная процессами пластического деформирования.1Через
некоторое число циклов начинают регистрироваться нысокоямплитуд—
нмв Импульсы, связанные с продвижением рронтя трещин. При изме-
нениях длины трещины методом электропотенцияля подтвердился
*?1кой характер развития трещин.
Рис. 3.35. Изменение амплитудного распределения АЭ
по этапам циклического нагружения. В нижней части
начальные циклы нагружения.
Использованные ’ настоящей работе термины "низкоамплитудная"
и "^с око амплитудная" ЛЭ характеризуют явление в больше? степе-
ни с качественно? стороны, Ьначения амплитуд загасят от конкрег-
ш условий измерений и определяются свойствами материала, ха-
рактеристиками преобразователей, геометрией объект» и т.д. Од-
нако, общие закономерности, к том числе и рассмотренные в настоя-
щей работе особенности АЭ при усталостных испытаниях, будут
сохраняться, и это даст возможность применять амплитудный анализ
для обнару -ения развивающихся трещин. Кроме того, амплитудный
анализ позволяет следить за процессами, протекающими в вершине
трещины, а следовательно, контролировать стадию развития и
степень опасности развивающейся усталостной трещины [277] .

В описанных экспериментах установлено, что не только ампли-
туда, но и распределение амплитуд характеризует РИ, что дает
основание считать параметры амплитудного распределения информатив-
ными параметрами характеризующей этот процесс. При равномерно./
РУТ амплитудное распределение таково, что мо<но условно говорить
о генераторе стандартных импульсов М.

Если регистрируются импульсы АЭ примерно одной амплитуды,
эт соответствует скачкам усталостной трещины одинаковой величи-
ны, что, в свою очередь сигнализирует о равномерном росте
С рис.3.23). Равномерно амплитудное распределение с максимальными
амплитудами до 1-1ОмВ, которое по мнению многих исследователе?
[зог.зчо] характеризует вообще наличие трещины, соответствует
хаотическому накоплению повреждений и росту трещины как ри
’ическоы, так и при циклическом нагру-ении. Т.о.» а ит
Распределение не только позволяет различить пластическую доформя-
и рост трещины। но и охар ктеризо ать этот рост. Е ряде
работ бь^ использованы традиционные параметры значение
которых возрастало помер- роста усталостной трещины [Г>П].

*Э при росте усталости трещин в натурных; объектах.

для контроля состояния реальных конструкций необходимо знать за-
кономерности особенности АЭ, обусловленной возникновением и ря>-

итием усталостных трещин в этих конструкциях. Объектами слупи-
ли сосуды высокого давления (из стели 12X1 №)длиной 1040 и диа-
метром 240 мы, при толщине стенок 40 мм (рис.П1.28). Трещина

развивалась от поверхностного полуэллиптического надрез длино’
250 и глубиной 20 мм.

Принятые меры по выделению полезных сигналов (частотная се-
лекция, стробирование по нагрузке и пространственная селекция)
позволили использовать максимальную чувствительность приемных
каналов и надежно контролировать развитие усталостной трецины

с момента ее заро* дения в надрезе.

Анализу подвергался массив сигналов АЭ (рис.3.37) источни-
ком которых являлась разьиьасщаяся усталостная трещина. Экспе-
римент еыяеил, что макроскопически. рост третины складывается
из дискретных продвижений локальных участков ее фронт*. Это
дает возможность по результатам локации определить не только мес-
тоположение, но и протя енность и ориентацию развивающихся
трещин на объекте. Следует отметить, что развитие трещин ।
фронту происходит неравномерно во времени - периоды роста на
отдельных участках фронта чередуются с периодами относ тельн ь
стабильности. сто видно ня рис.3.37, где приведено распределе-
ние АЭ по фронту усталостной трещины в р° личные >и 1
Циклического нагружения.
Ри(ДЗв. Распределение источников АЭ при циклических испыта-
ниях сосуда с надрезом (пунктир).

6.4301-4350 циклов.
На этапах I (циклы нагружения 3550-3700), 3 (3^50-4000),
4 (4001-4250), б (4250-4300) трещинп рязнивалась в осиовноы
свопы "верхним" концов ; на этапе 2 (циклы 3700-3850) рвзшпе
трещины идет в верхних и нижних участках фронта ; на этапе б
(циклы 4300-4350) трещина развивается относительно равномерно
до Фронту. Таким образом, пространственное распределение от-
дельных источников АЭ дает представление о длине, ориентации
трещины и характере ее развития.

Неравномерность развития усталостной трещины необходимо
учитывать при измерении ее длины и ориентации. Точность опреде-
ления длины трещины по данным локации источников АЭ оценивается
точностью измерения координат и е общем случае зависит от многих
факторов [17,39] .

В настоящей работе [174,179] экспериментально подтвержде-
но обнаруженное ранее на образцах то, что акустическое излучение
происходит не при максимальной нагрузке в цикле, а при опреде-
ленно? промежуточной нагрузке, что связано с достижением при
этих нагрузках критических условий для материала в вершине тре-
Ч^ны. Такой характер развития усталостной трещины дает возмо -
ность методически выделить сигналы, обусловленные скачками тре-
икы. Кроме того, сам факт появления сигналов АЭ при одног и
же нагрузке свидетельствует о наличии развивсющейся уста-
лостной трещины.

При оценке экспериментальных результатов необходимо учиты-
влияние изменения режимов работы конструкции, изменения
оличины максимальных и минимальных нагрузок в цикле, пуски
1 остановы, выдержки под нагрузкой и т.д. Например, снятие
вешних нагрузок и связанные с ним релаксационные процессы в
маТврмале у вершины трещины приводят к тому, что в первом кя-
гр «ним после перерыва от трещины наблюдается болея 1ысокяя
^леность АЭ» чем при непрерывном нагружении. Обняру ек/эе
явление положено «основу методики выявления усталостных трег/м
конструкциях без их дополнительного нагружения сверх рабочих

узок» Данные эксперименты показали, что регистрация
сигналов АЭ в процессе циклического нагружения конструкций по-
зволяет установить характерные особенности развития усталостных
уредин (неравномерность развития по фронту, рагрузки при скач-
кообразных продвижениях трещин и т.д.) и, учитывая эти особен-
ности, можно определить стадию развития трещин. Это важно для
разработки методик контроля.

3»6.Результаты и выводы

В настоящей главе были описаны работы, поэволяощие связать
параметры сигналов АЭ с параметрами пластической деформации и
роста трещины в твердом теле. Выполненные экспериментальные и
теоретические исследования могут послужить основой для объеди-
нения моделей физики твердого тела с моделями механики разруше-
ния. С другой стороны, полученные результаты могут быть исполь-
зованы при создании методик и средств АЭ контроля объектов.

Третьим положением проведенных исследований явилось запол-
нение АЭ образа испытуемого объекта конкретными параметрами и
их фактическим содержанием, т.е. конкретизация параметров О,
представленных в таблице в гл.II в большей степени априорно.
В результате таблица была существенно дополнена рядом парамет-
ров, которые были получены при анализе моделей механики рязру-
есния, а также как итог «экспериментальных исследований.

Наиболее существенными результатами мотло считать следую-
щие:

I.Получены данные для оценки эмиссионных сгойстб при плас-
тической деформации металлов, используемых для корпусов энерге-
тического оборудования.

^•Предло1г<зня модель ормиромния полного сигналя АЭ при
пластической де:ормчции металлов и дано объяснение формирования
экстРл<умя на зависимости скорости счета от деформации.

3.1охязлно, что параметры сигнала АЭ при пластической д.; ор-
образцов с дефектами и баз дефектов существенно различавт-
Ся’ В ла.еитных обр.зц.х отмечается возникновение ичпульсог боль-
,М! аи литугл, соот. втствуюцих растрескивание неметаллических
^сияний в неоднородном поле в зоне вершины трещины.

4.В результате проведенного теоретического янялиэя с ис-
додэовйнием моделей МР получены зависи ости ряде параметров
13, включая энергию, амплитуду и другие, от действующих номи-
нальных напряжений, подтвержденные экспериментальными данными.

5.Исследование ЛЭ при циклическом нагружении объектов шя-
яшм ряд закономерностей, которые позволили сформулировать
модель роста усталостной трещины. Введен ношй параметр - Рв>,
соответствующий значению периметра нагружения,при котором
регистрируется сигнал АЭ.

б.Результяты проведенных экспериментов позволяют сделать
вывод о том, что при наличии в объекте более, чем одной тре-
щины, в процессе циклических негру ений может происходить рост
более, чем одной трещины. При этом, каждой растущей трещине
соответствует свое значение Раэ.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ПОДО ЕНИД АКУСТИКО-
ЭМИССИОННОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ

Теоретический анализ сигналов АЭ на базе использования рядя
модый нелинейной механики разрушения к выполненные эксперименты
лмбли целью получение исходных данных для создания обоснованного
базмса якустико-эмиссионного контроля объектов.

Предварительные исследования [53,3$?] позволили вычленить
основные элементы некоторой совокупности научных предствьвений
к технических средств, которые являются обязательными для любого
метода НК. Такое четкое представление, возмо но, не являясь абсо-
двтво ноям, позволило, тем не менее, поставить конкретные задачи
по формированию АЭ метода н ©разрушающего контроля из определенно-
го набора обязательных компонентов. Следует отметить, что отсутс-
твие системы таких представлений,несмотря на большое число доста-
точно интересных и глубоких работ в области АЭ [10,30,32,38,40,
50,284,285] , в значительной степени было сдерживающим ^актором
в практическом использовании метода АЭ в промышленности как мето-
да КС.

Элементами, которые формируют любой метод НК, по нашему
иненжю, является:

I .Система научных представлений о физическом явлении.

2 .Методики контроля.

3 . Средства контроля.

4 .Нормативно-техническая документация.

^.Необходимые кадры специалистов.

6 .Ответственные решения по применению метода.

Деленная совокупность образует метод НК и.обеспечивает
практическое использование, без чего нельзя говорить о прсыыш
ленном методе НК как таковом.
лссдадоряня” динамических пропоссов в твердо? теле [бх]
^лвчая изучение образования движения и аппигмащии идро-
сколяческлх дец-ектог. решетки, формирование и трансу т аи.г.
। «оскопических Сюрмировани', по лпение и раввнтке мэкросво-
щчссклх дефектов и структур. Точхскни® того,что чгиени '
слет быть использовано дл в* всени '.'акротрепин, очагог
пластическо дедормшии и слеленн за и< ряэвв'" е? длюттоя—
чек для развития работ по пою мнению метод*» А?,как л стока тех-
ническо диагностик* и контроля объектов.

В настошяеп вое», сложились определеннее чонпеподл трп-
ДОЮН1Ш1 методов X, которые прогнут»? некие физические экспе-
рялята в прот.чшленя лтс.п|испплт-’»уег’ыг для выявления да -
ктов, их опенке и опрепелению категории объекта (бряк-годн. ).

ЛХ1 того,чтобы кякоа-яибо физическое явление,например,
взап'оде ст11 е утп трлчя коял оляч с несплошиоотт^ в твердо]
теле и определение пара» етров птой неопго 'поста по парат строг
рассеянного поля ложно было использовать для контроля пропи-
ленных обьектпп.непбхот^ о обеспечить вмполкенк** р из ( орт э-
шовешшх цебовм и . ,образующих > етод контроля.

’етодическои основе НК является набор оперзпи и прие оь,
обеспечиващич получение требуемого ] езультата, т.е- • етоднка
коитполп,( рд<> вхоинт такие оле енты, как подготовка пов рхности
пол копт роль, способ сронигювення, Р’бОр ттчг зк ского по
Т’Д. Такнил мртйк’ пу?т>тс/ средства кгчтро , >то ,
П(Н)учестЕу,определяют в болт ю степени мозг пжпостт '..япл нп
й рег’тстрпг^и дефектов.Сбпбттапп(м элементе метода К явюют-
«Я ®гмвтивно-твхническп> даку»ввмии- йсжадавм* в разрабо»-
« » сбла.-ти ермт ЛО - «очтрог и 1;Т. , прг: едет: ь следукде..
глагт.
1ЛК И В ДРУ1 ИХ кв'лОДйХ ..К, В [ ВТОДв АГ основе. лГЛ-.СТСЯ
дроиесс извд«чеяи лнпоркац,1к, заключенно в параметр/
018.1 следствии этого построение методики 1л .азнруется на
создании условий способствующих поступлению ьн< орыащш с
м1ДИдадьныма потерпи в канале передачи, ^следствии близости
!,етода А' к УЗд (носителе! ипцюрьации в ооокх методах яыслтся
упругие волны ультраз^ковиж частот) ряд методических приемов
-исвт сходные характеристики.

4.1. * дгорип. разработки . ыодик акустико-эмиссионного
неразру.а яцего контрою, •

гассмотрим систему априорно изьестних данных ,которые
.геебходимо иаеть для построения кетодики АС - контрол .

первух очередь нсобхода о и-*еть данные оо акустических
свойствах материала объекта..,, хаки сво стваг. относятся ско-
рости звука Се - продольно волны, Се ~ поперечно». волны,
Сь - водны -жва, Са - 4 0Л1гЪ4 элс^. знание скоростей воли
необходимо дд' расчета , в дальнеиие' , гоординат не очниког
Ас. 1 зазясигссти от конструкт .^херизлы,разное ысПИн А
относительно источника,видя акустическою канала, - ханпз а
источника необходимо выбрать (олреде«ыть) тип хны и про-
изводить калибровку аппаратур в соответств'.» с выбран

ЬО чШ..

Ж практисс да расчета кюрд^ни* .^жочннков . п .и ешлт
Кйляоровку нуте использования .цитатора ко ори уста от-
ливают в зоне работы . При иго; нш одни но идент^яим-
№пя строго,данные по скорое., получа . а.то: очески
«ЛШ имерешвл разняты ю грс-нпн ирк от ллтатора

• Гщ. при известно: ршпш* НАи.Как правило имеем
Врв етсш регистрацию по волнам 1 елея для сосудов с толщиной

от Д° ^00 мд । волн Дамба при наполнении уелошя
а/н ь

СдадуЮТ необходимым этапог предварительных исследование
удается спреде л > ие за хания ультразвука г атерна, к обьс ста.
Зваые затухать необходимо для оценки энергетически пара: отро
юточника АЭ:1 обще» случае необходимо знание затухать всех
тех типов волн,которые будут использоватьс для контроля.

Помимо чисто акустических параметров материала необходимо
внать специфические АЗ свойства,которые определяются ъеханиз-
нм контролируем ого динаг ичес) ого процесса (] асто: трещины,
скачка пластичессо деформации).

Одним, из АЭ - свойств,/ерактергэуипх -атериал являете*
н-исоивность ,введенная А.Поллоком [ V] • и определяемая
ш число импульсов А1, излученное при пластическо. дефор агии
единищ. объема данного материала.

(7.1)

Эгиссигность । ожет служить как А' характеристика ; атериа-
® । поз вод пда сравнивать материалы между сосо • В то ьо ре-
необходимо знать п энергетические характер..стики » прг
Двфорьадии<ч«г0 розг ожно получить пользуясь цредлож нно на в
“оделью единичного ш пульса АЭ,связьшЮце® юплиту”з гопуль-
08 с обье, о ре лаксирукнего отерла ла.

Так навивав?.Л! непрерывная А? материала он зана с ре-
адацией небольших объемов Т7 .что раньше приписка лось исклю-
'ительно пластическо дефор> апии.Анализ дефор- аьии мат^ иалох
0 «П'архичесжжм набором блокоа показал,что и релаксации каяв
объемов , связанная о образование;, системы мккротреджи также
сопровождаете нерерывноД АЭ.Цследсиши ©того, вгмесивностъ
й обобцаег. и на слуха образования ьикротредин.

Из данного расе*, отрем* можно сделать ш мжтжун. два
завода.:о-первых,образование гикротрецин не носит непосред-
ственно;. уг о: * объекту до тех пор, по/а они не объединять..
в мгистральную трещину размером кр ыткчесюп/ дд. данного эле-
мента конструкции. ^ю-вторых, нет необходи, ости различать .
случае непрерывно, о нссжм тип источника,поскольку н. пластическая
де^ормшжч ни образование икротрецлн.ни их сон. сетное дс -
ствие не влияет непосредственно на прочность конструк. и..

Однако, в обще;, случае,вдентиершшция источников АЭ необ-
ходж) л поэтог.у возни нет задача различения источников, клас-
сафижруя их на источники непрерывно# АЭ и источники дискретно.
А.. При раздаботке методики А? контроля необходимо определить
возможность возникновение источников каждого типа,воз. о.кость
и адентд^икации,оценки и определены., важности их иденть; -
кацки и влияния процессов в источнике па конструкцию, а ’ак
э^ние конструкции на процесса в источнике. При этом можно
считать,что непосредственное влияние дасштабного фактора на
параметра А г оказывается в менмей степени,чем влжлние его
на пара стрц механики раэруиеии. ^65*] • Это сьвано с те* ,что
пареиетры АГ непосредственно св ьзани только с локально я усло-
протекани.* цлнатгческих процессов.К только через них
® Условиями нйгружения ж ПдС объекта.дань. » актор упрсщжМ
перенесение данных АЭ с образцов на объект.

Т.0.,познихает задача прммритвльного ЯМММВ мтвржам
определенна характерных т.шов источник? А. описи ла ч.;'
^ер.зл я поведение материала в конструкт . По- /с. ,
Л данном этапе необхода о получить АЭ образ материала и сь зать

0 дапрааенцо-де^юрпфованны! состоянием объекта.

Имея ь распоряжении указанные в^ые данные ял: полулиь их
в собственных экспериментах,разработчик получает возможность
ставит предварительную схему размещения НАГ на объекте,оп оделить
юдичество каналов аппа атуры и,соответственно, одегь спето: ы

ювтродя.

Следупди принципиальны» моментом является создание критериев
цельного состояния объекта по параметра: АГ .Сам тип предельного
состояния определяется проектировдиког оборудование и насту-
пает при определенных условиях воздействия на объект [Ь-б] .
Разработчик методики АЭ контроля должен получить или ш.еть
набор параметров АЭ соответствующих и характеризующих заданное
предельное состояние объекта, фитерием предельного сос а ни »
ш правило является неравенст в, с о ю овл хо
некотором сочетании пара» етров АС « пари * трои I грузки.

Ьажнш самостоятельным разделом являете- разработка
длческях аспектов АЭ контроля ькличапдае сл дупдпе о^енхы.
Анализ прохождении сигналов по элементам контролируете
струкции.в частности,определение затухания звука в коне рукшж
(определение коз • «пиента передачи); калибро^лу
лет скорости звука при прохождении ит.итирупдего АЭ-спгпаш
‘•«ДУ ПА. .длж последуй рачета коордаат источав А^оц.в-
_ _ из: ерения „ ,.лга д

Ку точности координат источником л- •

Погрешности ижерения координат источников АЭ .от бить
«Иделены с использована различи методических дрпжов в
ЖИ тестов. !дпри»-ер, по мнению конфиура^ «РУ™ • «-

в центре симметрии антенной Р«е«« «
I ззс

^в» очерчивание плочади круга екьяе! .равно. .1 болъис
вяаЮ антенио» рететки и другие.

События при контроле регисадруются с некоторш ра броса
ююрдиватш. и образуют группу, по которой : <пио судить о
средних координата/ ис"оч>гш\3 .}лд оценки активности того .ли
1ного источника »то ю (до ) определение координат не
шлется обязательны’ условна .Еолее важно задаче „л. сто.
группировка отдельны^ событа. по источника!.. Как правило события
образуют достаточно компактные группы,относ.циесл к одно.,
'юточшшу. Ь св^зп с эти.* кжетеризави. собмтжг АС по источ; -
не представляет значительно трудности.

В случае .когда визуально трудно определить границы ,
относ, цегось к одному источник необходимо ввести меру которая
возводит отнести события к одно» . , либо отбросить его как слу-
чайное показание . наиболее просто^ геро и листа, рас-
стояние гевду ним’ на поверхности изделия.

Аля предварительно вязувльно* группировки полезно провсс-
п следуюцуэ пре/ зрительную обработку данных. срет.. весь
массив зарегистрщ овапных событш. и для каждого событии опре-
деляется расстояние до б лижа иного соседнего события, за та эти
Расстояния усредняйте по все*7 количеству событии и опреде-
ляете* величина с/^ . Эта величина служит цритерис; зпачи-
мостм событие. Если событие шеет ближайшего соседа па рассто.лии
< °^т<н • то оно являете., значимым и остается дл дальыей-

’вго рассмотреть^. Если с! ,то событие исключаете, лзрас-
с читается статистически незначи; кд. гакой по о к
^Жировке событи»' является эвристически! и не имеет под созо
Еретического обоснования.Однако он позволяет выделить ко?лак-
Ее,хорошо разделенные выборки . ’ообгде кржтеря рассталш-.
®*ет быть установлен достаточно произюльно.гюжот служить
|{ГврЯв1 величина среднеквадратичного отклонена .определен-
лз предварит о я м э сперш. ентов с пмттаторо. сил • :о/

Сгруппированные в один кластер события А: явь юте:. ; езудь-
л?ок действия одного источника.здесь под источников

ш попив61 область неоднородных напряжении в структуре мате -

де I ВОЗНИК

1 • иг.

е в связи с н«1 процесса пласткчесьо ДО-

дояциь и разрушения подобно тог.у,кая при ..спытан; образков
с подрезан: считае: источнике д область материала,прилега-
дего к концентратору.

Ееотемле..Ю1 частью А- - методик контрол, явд.етси пх :д-
с

«ригельное изучение шут ов, то са ого начала отличает даны:
метод о» традиционных : етодов НК, которые в ряде простых
случаев не требует данной операции

Завершается наработка г.столик А' контрол.. создание!
Юйативно-технической докутентацпи.в которую ы лчзгтс. все.
перечнелещеие выше эле енты продвар..тельных исследованш и
анализа.

Т.о», в данном разделе был проведен анализ необходима
( в осноьно: известных) элементов, состовяяпдих методику
контрол, и фактически определен алгорит • пользу сь которы:
возможно в дальне.иел проводить разработки етодпк -контро-
ля конкретных объектов, -шх конкретного объекта г ошет о: сут-
ствоватъ тот или ино, элемент "Полной” етодики.

Алгоритг ” "полно." етодпки АГ контрол ,сос
бвристическо. <йор1 е приведен • '’'гг' •

Алгоритм 1413работки обооцешкх : отодикг АГ-дотроДд.

I. Исследовать акустические свойства мтериада объект.
।

1.1. Измерить скорости звуковых волн: Се - продольно. ,
$ -поверечно!- релееюко., си- лэь'бовског.

I 1.д .мерить затухания волн: Ае - продолы»!, - по-
перечной . - рэлеевско/, -лэгбовско..

2. Исследовать А сю. стьа ? атерпала.

| 1Д« Определить огяссижость /V/, V -величина пласти-
чески деформирупдегос/ обьег а.

2.2. Исследовать пара/етры сигналов Аг от возю., сто-
чнпов АЭ в даннот /хЗтерпале : от пластическо дат< /ащти,роста
трепни.

3X1. Сигналы от пластическо:. дефоргади как па образцах,
так в моделях и натурных объектах.

2.2. 2. Сигналы кг при роста треоины: статвеадчсоко , пкли-
ческок и т.д.

2.о. ^/явление АО признаков пределых состояний оас-
са^вкации источников . н критериев опенки результатов контрол х.

з. разработка етодических аспектов АО—контрол .

2.1. Анядмз прпу-охцени.! сигналов по элемента: констр^мижи.

.1.1. Определение ко/ллексного ко^^дшиевта передачи та-
пошх элементов жонструхпли.

^.1.2. Ргбор СХМ1Ы расположения ПАО (коифн!^ранил антенном

• • Калибровка б^з ант пне реветь .

3.1.4. Анализ ошибок определения координат и определения
ииостех локализации источников А?.

• 1.5. Ане; э цяра ет;01 о .

4. разработка НТД.

контрол/ объектов
разработка элементов алгоритма обобщенной методики АЭ кон-

проводилась

нами целенаправленно в течение многих лет.

(|рИ10 1

Часа®0

систематизированном виде алгоритм представлен впервые,
алгоритм был использован автором при создании обцесооэ-

Щ [4,52.144,187.188]. которые в настоящее время

используот-

е> । тродном хозяйстве.

В соответстиш с данным алгоритмом разработана методика
контроля криогенных сосудов, которой используется в НПО Кри-

огемА! пре изготовлении сосудов давления.
[цЗрвбОТКЯ СИСТ®^’и КЛа ШСИ^НИЦИ! ИСТОЧНИКОВ ИМусТДЧССЮ.
1^*

^жосгл. и критериев оценки состоьпл.. объекта.

Одет из оснонних,принь лпжалышх г о; ентов,пре; ]^ ап их
рлескг* эксперт ент в промышлении метод крж-

адщып-в соотноыенг ,составленные из пара, стро^ ^гмиощпо-
хученнжх в результате контроля. Сритеркальные сос/в.о сш оп—
рделяют гранту двух облаете г которых кожет пребывать обьект-
обляетж годного ж брака.

Утверждения о том, что контролирует объект содержит де-
;ект, то есть имеет источник А , недостаточны для приняты ре-
шения о допуске объекте в эксплуатацию,продолжение его работы
ш проведении ремонта. В связи с эти. были предприняты систе-
итические усилия по созданпн количественных соотношения дх.
оценки степени опасности десекта на основе существупцгх пред-
стшеиир о закономерностях связи А' с процессе*.’ ’сграцег гж
овьекта [147, 1.9, 190, I >2] .

Определение признаков предельных состояний в соотгетстглг
с рлб] осуществляет разработчик обьекта.Дия >еталлоконструк-
ць. в случае расе! отрепил прочности при статических нагружена-
и 2 качестве предельны- состо нл. различают состояние наступ-
аем текучестк и состояние наступлени разрушс г^Лкатвст^юС*-
Некого хрупкого, квазихрупкого или к.зкого) т0»

Т1К другое состояние уверено регистр дрова лось в ныла экспер*.-

тх ретодо- V .

« г вознгквтюи . . оптреллрусг о.

Основным источникам г

. 1П -епчт^тгпгппа ио рабоче й натр.э-

ьедте при его иагружанжи иепгг

тпт пгнстгческая д«га^ растут

•'.ЯВЛЯЮТСЯ, в 0С10БН0Т., ПЛПСТ».'*

яявиеж* 0СТ1 вверг; 7 А. от щи-

Нина. 1 соответствии с этю »
11авой яагрузк! юлеет две характерные зоны (р,.с

5).

-и связана с пластически: десюргмрованжег в неоднородное?!
ЭД*"

|С1рй0 тридини - на ее кончике, а вторая - с

риЗВ'лТмс ;зз-

0||ОЯ.

Пр« пластической дефоргэпим ©пергжя кожет ваделлтьег в виде:
цдрер^вно. >ли дискретно/. АГ. Дискретны АС генерируете! в
результате» в основное, растрескивания не- еталлгчесг’ вклпче-

п„.

В «одели Данеганв [уЬ0] , в которой устанавливаете сызь
сухарного счета с Ж, источников АЭ считается пластически
даеормрущи>ся обье:. га кончике трещины. Поэто-.? опешг как
суиарного счета, так »• энергии АЭ .окно производить,используя
ибо первый член в вкрахепии ( .65), либо положены одели
йлемне, связывание сумврный счет с пластически деда-ируи,. -
ся объёме. на кончике трещины. Однако ото только часть э>. гии
АЭ связанная исключительно с пластическо е орг аг ие

Вторая честь связана с роста- трещин» .Пеканическаг энергия
& свобовдается отдельныии и.-пульса. и с высоким. а, п итуд.

Км одно из вцраже.ш.1 (3.70), с роста приложенного напргаен ,
•нерпы А" растет в соответствии со степени соо но е

Параьетрц зарегистрированной непрерывна я дис.р
имея от порога дискри» инапии по разно» 00 но
э.1б),псзтоиу вил криво суъыарпого 3 1

• тчительноп пере определяется выбого. порой, дискр». ига:*-.
Уловление- порога дискри: и-апи- можно избавить* от низко-

ж1 г’ кик ЭТО бЫЛО ПО! О
•‘ПЛМТудш.Х ИМПЧЛЬСОВ непРлРи1'110 • • . Т/

п „ тпт. А с конг-ептратог- (рис»^.га

®ри испытано образца из отал<

1 При годедиро: анкж П ( «с. . ) •
о гторо. области,стлзчнно. с продвижение; трецин.. иэжу-
чаиае- А д/скретного типа,практически вся делящаяся энер-
гия будет давать вклад в суммарны счет.ю/едствии этою дан-
ин участок опр дел ет вю зависимости сут парного счета от на-
грузки и п ецставл) ет накбольыи интерес длл оценки про» веса
разрушения и состояни. объекта.

лбнее • ло по! зано,что зависигосхь су?.мярного
счета дискретно: А анвлогичн зависимости анергии ни второ:
участке и 1Вл- с с пени законе: ерност ими.Ото подтверждено
експерит ентьлъно при испытание болы ого количества образцов и
моделей сосу г )в как ь даннс й работ». , хак и в раоотвх других
агторо! [.300, ЗЗУ} .

Еаиболее наглядно з*снение закономерности из енениа //
видно в случаи представления данных в логарии мческих коорди-
натах (рис. 41 - ). Ьа всех кривых имеете точка перелога,

севд е те ль с тв’п. я ня об изгенении зпачени показатед степени,
С1 идетельствушег. о смене закоког ерности разрушен; . Точка
перелома на графике соответствует моменту наступление крьт;-
ческо активности,который связан с начало: ускоренного развита,
трещины.,.анн:,/ признак может служить ицдикапиел наступление
предельного состо. ния.

1ажно> прсолеко^ является ъьбор ин /эр/ а тинного параметра
п критерий», позволяющих произвести класси^ика!. источников
АЭ,оценить капряженно-деформированноа состоите объекта и опре-
делить наступление предельного состоя!» .

Ь работах ,Онегина и др. ЗЬо] состояние объекта
°Пйсыгад0С^ заьиси! осаью суд-ирного счета от К1П . ко гстентаг и
’аеериаля и ус лови, эксиер^еита аыли коз ^инмент А ► пока-
зетель степени п . теоретических иссхедоъ !и - (§ * • •
Рас. 4.1. Образцы 1-го типа, сталь 101Н2МБА.

Связь суммарного счёта АЭ с нагрузкой.
^пользование* представлена ' ьеханики разрулены были пожу-
чены новые ряжена созывающие важнейшие параметр с
уровне^' напряженш (выражения о.6_> и Щ* 64). др ома того, была
предложено новая трактовка выражения ( .25) , Р которо вето
КИП был использован обобщенны. пара! етр нагружения Р
В качестве обобщенного параметра можно использовать,помимо
ЮЖ, собственно нагрузку, число циклов, вреья и т.д. Ото
позволяет расширить диапазон использования степенно завис* ости
суперного счета. Учитывая сказанное перепишет обобщенное
сражение для сут; одного счета в виде:

Д/= а Рп ( .2)

Сто ь-.ражение шляется законе, еряостью зппроксш ируюце
реальные записи суммарного счета и не может быть непосредствен-
но мспо/аьзоьзво для оценки состояния объекта, ’хребуетс * г оди-
шпжя "гладко " законоъе^иости, когорах при. :ен>штесь ранее в
ра огах ишегшш, Палмера и других [ Те, СЫ] , поскольку
реальны? ЛЭ процесс является импульсным, а соответстьуидя ему
мрхвея суммарного счета скачкообразно ступенчато...Прокек/ток
времени между сигнала, и и величина скачков - случайные величи-
ВД [10, 1^0] . 11в р.с. .5 при.еден участок зависимости су-
иифиого счета от пара, етра нагруженив типичный для наших экспе-
риментов*

Пользуясь обозначении.и на рис. 4.5 и де^.еренцируя обоб-
щенное выражение для суммарного счета (4.2) В’ пишет, выражение
№ скачка су! хар1 ого счета

® 1 • иомент времени ( с -е значение обобщенного п: ь
Р;

Д Л/;= П;АР*''ь р1 (
Рис. 4.4.Образцы П-го типа,сталь 15х1М1Ф.

Связь суммарного счёта АЭ с нагрузкой.
Дм ( I + 1)-го значение обобщенного параметра, которое
фвсируется в момент регистрами события л: следящего за
регистрации с - го событи; , идеей;

дД/;+1 = п д Р.-+) ( .

тек как

№н3М *лл/а1 и = Р;*д

Ко*бмнирул. выражения ( . ) получ/ неравенство,

которое можно использовать в качестве критерия оценки состолнх.
объекта, в виде:

анн;? критерий характеризуется те» ,что в не* чепользогани
зь чения суммарного счет'! п значения обобщенного параметра
нагрузки, измеренные в геяльно* масштабе времени л отобрешя?-
ние в параметрах АГ напряженно-деформированное состояние объек-
те в те сущмя момент времени, сравнив®; его с НйС в непосредствен
но предшествующи; .значащи; момент времени.Поэтому данныг кри-
тери/ был назван наьи локально-цанагическш. критериев [_ ] .

Анализ экспериментальных данных,полученг лх при испытана хХ
объектов, наготовленных из сам х рязнообрнзных ъетериалог как
металлических, так и неметаллических, погезял, что арактер
З’Ьисикости ряда парш, етров, таки к как Д' ,от обобщенного паре-
’^ра нагружения сходен для различных материалов.Основное сход-
стьо заключаете- в том,что ускоренное развития трспины,прод-
разрубен>ео гбьектя,отображается в ускоречног нара-
ст«нащ величины параметра Л/ . ^тот Сакт позволяет нвдеятся
на то.что критери (4.А) может быть использован для опенки
обьектов, состоящих из резных конструкционных г лтермалов.

Свойства материале! и их состояние отображаться,.сснояно; ,
в показателе ко ,который а образов приобретает важное
значение. Простоте критерия (4.6) по сравнению с критериям, п и-
цятйл в зарубежных ЬТ , объясняется тем, что он составлен на
базе относительных оценок параметров в два последовательных
ьоментз времени.

Нами исследовались перлитные высоколегированные сталь,
используемые для изготовления корпусных объектов (см. гл. 3).
Для этих материалов показатель и. имеет несколько значение

характеризующих соответственно различные состояния объекта,которые
будут исследованы ниже.

При больших уровнях нагрузки и в случае ускоренного раз-

вития трещины приращения значений обобщенного параметра на-
гружения при последовательной регистрации АЭ импульсов близки
по величине, т.е. д . Это позволяет упростить

выражение (4.6) и записать его в виде ^192, ^'] :

(4.7)

Возводя правую часть неравенства (4.7) в степень п-7
пренебрегая членами высшего порядка, попуит'

(4.Ь)

Показатель степени п, явл шсь случайно велич но д.»
исслед0Ш1КНЫХ НЬй|М материалов ни стадии ускореннохю развития тре-
В1Ин» характеризуется значением ^.Принимая для определенное^

значение п. «=4 , получит выражение критерия ускоренного раз-
затцд трещины в наипрстеишем виде [_1б$ * :
йс. 4.5 Типичная зависимость суммарного счёта АЭ от пара-

метра нагрузки.
Анализ экспериментальных данных показал,что стадии

катастрофического состояния объекта ,при которот величина
ускоренно развивающейся трещины достигает критического зна-
чения .соответствует троекратное выполнение критерия (4.6).
Аналогичный результат был получен при использовании последова-
тельного анализа ЬалЬда [192 ] , результаты которого будут пре-
дставлены ниже. На рис. 4.6 представлены зависимости су*.яркого
счета АЭ нагрузки для двух образцов с концентратора , аопытаиных
цо схеме трехточечного изгиба. Б нижней части рисунков точками
отмечены моменты выполнения критериев при значении к. =.. Ни-
щий рад точек соответствует критерию (4.9) .средний - критерию
(4. с) и верхний - критерию (4.7).

Из рисунков видно,что критерий (4.о,4.9) выполняются ухе
на начальной стадии роста трещины , а критерий (4.7) реализует-
ся на стадии ускоренного развития трещины.Сн является менее
"жестки? п,чем два последних и дает меньшее значение ^ерачтности
ложной тревоги и,соответственно,меньшую пребраковку.

Показатель степени и. , входящий в качестве ванного пара?, ет-
Р8 8 критерии кожно использовать для классификации
ников АЭ. Комбинируя (4.о) и (4.ч) и выполнив простые
зования .получим следующие выражение для И;

д Л/<‘ Р<
П; 5 -=-----~

Л/; д Р;

Ьедичяна и. влкдотеж случайно! к измен етс в широких

(рис. 4.7 - 4.9). ‘нап.з-ру- ’епентя от нагрузки,*окно
°Ш‘т»гГЬ ,чго п сет да участка с раз и чиг? и средн:

источ-

преоора-

(4.10)

пределах

Изменения параметра п- с увеличением нагрузки
Рис Д. 8. а.Образец 1-го типа,сталь Ю1Н2КЙА.

Изменения параметра /г с увеличением нагрузки.

Изменения параметра с увеличением нагрузки.
РисД.Э.аЛодель сосуда ТС-2.

Рис.4.9.6.Сосуд давления

Изменение параметра п с увеличением нагрузки.
зпаг.€1г-^^» —ггузке, *1ри которой из: енлется среднее значение
совпадает с жО'кно перелою,подученной при предстаглс—

!П">* ЗЭГ1С. ОСхЬ СуЬк.ЭрПОГС СЧСТЕ 02 НЯГррЭЫ; 1; ДОГЕрИ'^ ”41 ~

пл координатах.

Кб* ЬСг-г.Ь.'- «а* 1Я ЬО^ЧЯНЗ, И,

спьсш^езся

^•предс-е:... ,/з. ексн-л. пар^ез^г ьосоро.* будет свидетель-

стклатъ об изменении закономерности разрушеная. рас-

п^делень/ л. завис*.! Ох ;ункг;... чстз*' ех случайны . ель чин,
ходящих в (4.1 С) . .начала найдеь распределение случанво. ве-
лвчмнн длУдр . 4 л/ .1.с.,числа порога дп~

екрглнбДМ*«ряспрсдсДенис,ха/ 6 показано рнасе ^11?] ,’.•; сет

т /д/0 = ехр (- ЛА/)
Оо *• 4

Ермняь положение о тог , что а' являете/; пуассоновским
/

процессом, получи*, распределение интервалов лр *.свду

собнтиями ч.’ в виде:

гл(йр)= Аехр (- А др)

(4.12)
где д - интенсивность потоке шчтульсол.

Тогда плотность распределен!! 4^/4 р ,как плотностт рас-
пределения частного двух случаьнпх величин будет пт.’сть пил:

, , 5» т А

’гп^л'/лр); 77^7^ °'т)

’^кспоненгаальпость рапределеииП и^р определяет то,
’гсо их сумма будут распределены по закону • рланга ^ЬЛД .
Однако при фиксированюс , и А они буду т равно; ерю распре-
Делен л интервалах 0”^* и 0 ~ Р1 . [121] .Следовательно,
^еспрОделение отногаени.. к?, еет вид:
(4,1о) и (4.14) нРы фиксирование X' р;
пончик и® ойцсю выражения для плотности ьера.лносод рьс-
Ц^СДеХСИШ1 ЯрОкЬЬЗДеНИ.4 двух Са/ЧВ НВ, ВОЛИЧИН • 1 и-

р^ХСЬЛь.’ ДЛЯ ПЛОТНОСТИ ВврОнТНОСОД ПО С11Э8а6ЛЯ И,’.

гДННйЛ ИмТегрВл рЗСлоДВ 1^.к НИ ООСкОиеЧ *ОсхИ,ПоЭлО..у ..Ы НС
ккод яолучмть выражение Дл>. т(п) в Кмпнчиол мде.Одшмю»
&№шз выражений (4.1о - ,ЖЬ) позволяет сделать вывод о том,
VI ыц жютвоэтм распределения определяете.* е/ычиваьи ё, Д
л произведение.. т .^ла .еш,е ко&’х-ыидойти ё Оисуяда—

лось ранее ь рвадедэ Л а был сделай вывод о то .что ок не
иеняетсл я хода эксдарниента и приолизительно равен единив?.
произведение т является ямтеяшм для данного пре-
образох-ателд и юнтролируе о, конструкции.величина, которая
усеет применяться в хдде эксперимента - ©то интенсивность
пуассоновского потока А . следовательно,изменение
средне, величины показателя степени и связано с из енениек
Интенсивности потока Д ,а сш' поток льл .стоя неоднородна
пуассоновским процессог. •

йеоб/одш.ю сделать ряд замечаний относительно вывода
соотношение (4.1^. Прежде всего оть етиг, что вид распределени
принятье, для числа превиыенм. порога дискрикинапдА,. окно пр -
Женить премдущественио на начальных стадиях нагруженя. , ког-
& ботсада регастрав^ одиночных кладу льсов А.. . оа второ
стадии, после точки перегиба при таком подходе будем иметь сшиб—
Ц, К2Х 1Г>К Г'03;щсте(П-и Л , яШ|<а1;, ,, ,
в»п несколько зо-пулъсо А при „дни зи ъСи1.к Пйра, е.^и .^гружо-
вя,;,ет.'.м а л/ «»•? сумев «мамщ «роп .с СК1.^ .. ;ции
несколько ».нулуоов А. плотность распределении дни мп дол-

ОТЛ1.ЧГТ1 ® (* *Т ) (ПОДОбНиС ОДГбЮ' 213^ .Си.* _ )

Тс 1$ с« ое 1.СДНО схазатх н о распределении интервалов пара-
!/Г.рз ^грузха. Плотность РЖЦММИМПИ ДОМ млаоди п
га кхо: из пул У’-’астхоь заздсижссти #(р) свис получить
13 эиспериг^чтэиышх дзинрх.Тосполтзуегся результата» жсп.:-
таюс с-ггз’о с концентратора г.опгаеяндт рапсз.Га рис.4.10
пр57ст.чгл»нк эг<д|; т оск с плотчоота распропеле лк. л. ка пер-
во- г второе участках кагружекия соответственно, в влде гнето-
ггохю интервального р да частот, рстогр^ ^1щрэкс-д.лроьались
мспояенгляльтл и зав?- |ь»ост;шм:

. ( .- е)

означенна’! ^,'0,99, :(г= . Соответствке э-дкричеоиого

распределена в ;...борке распределению генеральной совокуп-
ност! проверялось с по; оцью критерия согласия Пирсона..ьчис-
ленпе значения де* д^ первого участка даьт величину II,; 7,
№ второго эе’ * 11,^5 .При урсьде зяичимосгн о1 • й,С5 к
степени сгободц 6 и II, критические 8начеши длл двух
Гастхоь ссстаьл. - 12,6 к 19,7 соответственно. Так как полу-
ченкие значонь. <3?2 меньше критически., с заданной вероятностью
оюЕбкЕ । сжпо считать, что эксперт витальные даннье не противо-
рс^зт виспонеяььалыи»» миом распредедс1йи с найдеим дара-
**тр&л
Эмпирическое распределение параметра /г на Л-ом
участке нагружения.

Эмпирическое распределение параметра п на11-ом
участке нагружения.
Сба-. иг" а ээкити процессов резрушвши,» также того-
дагеянье »хсп«ри витальна даиита.полуэеав» как « имах кс-

:’-Ч ® ЛССДеДОГаКИЛХ -’че’УХ'.'луЧиЫ.^, ПркЬсД ИЗ С К

взводу.что в основу приникла оценки состою ,.ы: объекта по па-
рв?етрв* А необходимо положить с:.евз закона •раостм пропесса
разрухе^-. ^^ш:о те?; значениям. обобщенного пар^м стра раз-
рувсяк4- .которшс соответствует изменение закоЕс<..сриости в ва-
ВССЕ.ЮСТ/Х парзчетрог А" .соответствует и с: спз закономерности
процесса разрушении. Пр и атом,как указывалось шше, важно вы-
дгть наступление предельного состс нкя,названного нам полно-
вштабно! (или глобальной) катастрофе? [>?] и сличить это
состояние от локал; и..* кзтастро”, связанных с локальны пере-
определение- нппр. хепн; в объекте.

точка;. Ъифурыщш .соответствун-цих сгеис закономер-
ности, а следоьагет'. нс па; ат сягров раз уцени.,1.зг екястсл харак-
тер <!аы.сест;; парад етров А ,.гто е/с; причине того,что
I. основу классификации источцрыоп .'.С подохеяс испс ьзоваи е
Еомазетедя стспею. гь ,г* не ксоф^злхента "а” в завмсююсти
(•.г;.

шдЬ..с1.га.*ен..;. пог^збд,,т*о . случае,

когда значение го Ыкдое единицы, заимскдссть сухарного счета
°т нахрувки, опис:.’га»ч &• степен я*г соотнеаекнет приникает ха-
гШхр несадения,ссответствуицсго закален..г процесса раэру; е-
Такой источник будем классифи; Асгят’, кек п .сслвн.. < ^сг-
зиычение и- , еет ^еялчмк^ пор-. дХ ( инти .процесс А.
аРвдсгав4,х»г собой однородна яуа .ссвогсклй потея постоянно,
^йьедлиостьг А .Тако лсточпик б>д о ... ать нктиашг .

Ьоврастьнвв .. гепсианостж сеток» кмцксов АГ А ) ь
^Де аьгружвимя сыаотедм.^зт оо ускорении развита.
лроивссо! разрушонн • о ‘о* импульсов АЛ транс ,ор ируетс
неоднородны пуассоновский процесс.Тако источник А: будс
считать критически активны:, .которые переходит ь катастрофически
цсткшк источник А <1а последних стадии разрушен/ • Р ’ г>
Мрагетр гъ увеличивается до значение прелшашкх и> 6.

Анализ аксперигентальных записи*остеы параметра гъ от наг-
рузки» с виде!, разрушения в которое также проводилось актогра—
ическое сопоставление А за, -сиь.осте позволил установить соотно-
шения для классификапии источников А , которые пригедег. в
табл. 4.1.

Таблица 4.1.

" " ""' Пара, зтр гс г ' Класс источника
п < 1 пассивный
п 1 активин.
1 < и < С критически акгивны
п > Ь ка астройически активны

Ьялое накопление повреждение в объекте соответствует пас-
сивным источника! АЭ. После достижени. критических коппентрац!
в то,-либо зоне объекта и образовали- та? макротрецинн,источ-
ник АС переходит в друго* класс.Один и тот же источал ожет
развиваться о пассивного до катастро лческ * ак во:. ги-
_ СОпг^*с с-пдил/

веки и катастрофически акт вные источники,пр чс каю 100“
часки активны, источник соответствует яаступлен по предел! ого
состояшы (глобального). Проподура опенки и стало енл
Р^щего правила, по кото1Ю1чУ проводите.! классикикя, и. псточ-
^ВА, яспользующа ряспределени •
методах математической статистики.Критерии оценки источников А
ноСЯт статистически характер.

Критерии оценки источника л .

Ни один > етод НК и диагностики не может бить использован дк.
контроля пром л ленных объектов .если по существует кргтерис.,
до котора приводится опенка результатов контроля.Б ппедиду-
ци разделе была установлена классификация источников АЭ, в
основу которо было положено использование парапет а класси . -
нации и. .Поскольку значение является с луча но величине ,сгс
использование для составлен_1 критерия бракоь-ния возможно только
в статистическое смысле.

Сто предполагает установление принадлежности выявленного
значения гъ тогу пип ;шоту распределению из системы (4.16) при
соблюдении определенно статистической устойчивости.Кроме того,
следует учитывать то, что указанные операции должны проводиться
последовательно и в реально:.' масштабе времени.

Как ранее было установлено, значения ъ могут принадлежать к
одному из распределений системы (4.16). азлдешие принадлеж-
ности п. какому либо распределению будем вести с погощью по-
следовательно. процедуры Ъальда [194 » Трудность прш енени..

этого подхода в нашем случае состоит в тог,что последовательны
анализ предполагает неизменность распределения г исследуемо
Морке. Это условие в обще; случа । не выполняется,так как одна
стадия возрастания суммарного счета сменяется друго при нег.з—
•встног значении обобщенного пара; етра нагружении,вслсдст1 ии
^•го исследуемые выборки будут санаиватьс *.(Определение значения
са ш етра ннгруженил» которое приводит к из еиенмю расщ гполо-
являете зпесь основное задаче установив крито;л ,ОП11-
Деюлци., наступление второ/, стадии и дожча^ись ее вступления
Ж**1 начать анализировать выборку, т.е.,проверять пито-
тезу о то , что лдя нее спаведливо второе распределение из
свстег (4.1 ).Такой подход вынужденно опрелел стоя тт , что
сдачей контроля является отыскание источника с крлтическо
шл катастро^ическо. активностью.

Последовательная процедура являете оптгл ялык>] с точ-
ки зренш. оьета выборки [1943 и>следовательно,обеспечивает
заданную достоверность оценки при минимальных затратах.

Поста. I задачу получени с помощью последовательного ана-
лиза таки> крите^ 1 е ,которые позволили бы наг, отличить к идеен
пассивных и активных источников А от классов критически и
катастрофически активных источников 19^ .

Для ы.полно! ил процедуры опенки установи некоторое пороговое
значение для величин и < I , маловероятное и имеющее до-
статочно высокую вероятность для критических и катастрофических
источников, определение значения, и ышо/нь ется в р^де неза* -
сикых опытов,в каадо из которых определяете. ,происходит иди
нет событие Е , заключэ’*»’;ееля в превышении установленного по-
рога.В результате па необходимо по значение п установить
принадлежность его к тог. у или иному распределен .

Показателе! изкеьенд типа распределена от первого типа
ко второму будет) считать I. олеит первого превышена. значенл.
установленного порога.* соответствии с проверяемо гипотезо

•' событие Е происходит с вероятностью Р• .для альтернативно,
гипотезы На : Е происходит с пероятностью Р, ( Ре Р.)
должно удовдетвор. ться условие не превышения заданных ьсро.. -
воете; ошибок первого и второго рода о/в ‘ о/, «г о о .’бки
первого рода связаны с принятием альт ер нативно; гипотез, н,
( Л не принадлежит )»когда справедлива проверяетал

гипотеза Н<? . Эаыоки второго рода - это Припяти» пров< ь о
гипотезы» о а н, *ведлтва альтернативная• нашет случае,так—
К как в традшдаоннил »«топах НК [ 195^ ошибка первого рода
•омет привести к необоснованному допуску иадеж в эксплуата-
цию,а ошибки второго родя к пег ебпяковке издеды.

широко применяемым в ПК критерием для проверки двух
гипотез являете; Бе«1есовсков отношение правдоподобк [т^С ]
Для последовательно процедуры также окно воспользоватьо эт;
критериев и определить Правила процедуры следуюдиь образе [гз

I. Если Рок /РцсЬв, то принимав л гипотезу Но ?

2. Если 4 А » то прияи аеь гипотезу Н.>
а. Если < В .приниве решение о продолжении

наблвденю в пределе. обье< а выборки К .

Значения Я и В приближенно выражается через значения

перо.хтносте ошибок:

д _ о/г> Л г 4~оЛ>

/’-тчг • (4Л7)

Ь случае,когда значение и. превыЕ1ает порог,необход/ о

произвести выбор между квут > возможными значеи даи вероятности
А» и Р) события .сатег выполняете.* последовательность
независимых опытов по вычислению при каддог сигнале ,
в которых определ етс.** происходит или ист событие с .
Значение вероятносте Р® и Р\ находит из внрахени дж

плотности распределен. •.

ро( И 5 И и)-' г ( ”

(4.1^)

Р,(н >"») = / Л‘ [П)С/П

(.!-')
га» п„ - установленное пороговое значение, ларактерисичес-
иислуча .на. величина или ивдикатор собитхч Л' гогетп и-
лп> два значени..:

Г 4, если Е
если Е

происходит в € -о
не происходит

0ПЫТ?4. X)

Ьероятности появления интересующего нас собити..

с| раз при к независимых опытах, в кахцог из которых ве-
роятность пО/ Влени.1 события равна Р , вычисляется по формуле
бинол 1 сального распредели л 1:

РЦЧ^Р^-р)^,

сЛ О, /,.... к

(I. I)

Еэвдая выборка значений к. расскятривается как результат
независим ях повторных изыерени. . При этО1 п,, пЪ/... п*
являются ьзаю во независим ш случа нгв.и величина? и с плот-
ностью распределения ,котора>\ называется ^ункцие, правдопо-
добия,После дроведенмы к опытов функцию правдоподобия, г о-
ано записать как :

Отношение правдоподобия - есть отношение функпии правдопо-
добия для выборки с вероятностью событп.. А, к ^ушиши для
Сборки с вероятностью события Р,

Обозначит, число опытов среди первых /< »в которых про-
„дало событие Г через ;к=у, .Относонме првдвио-
добия прш ет гид:

(4.::4)

Подучеиыое соотяоше-е иополыуен для установления правил про-
седа,описанные мае, и с учете. (1г) подучж. после ло-
гвриМромк*: систему неравенств ддд осуществленая процедуры.

то принимает. р = рО;

то приник е: р = р,,

3. Ес пи

Ь. 26)

1 * <*»/ СР,(1'Р^>)] I сл, /'

то продолжает опыты.

Протедура классификации ь«ожет быть представлена п?ас*и-
чески на плоскости, в координатах ( К, 2« ). Плоскость

) разделяете, пагаллелыпки лини®и,получешгми ю
систегд неравенств ( 25)~( 4.27):
ватРи облас ( • . I ;; -1. , - обедать р.^ДСХС(о

квве линии о. , II - область, лежащая между ЖВММ1 а к <Г ,
III - область расположенная ваше линии сГ .вабадеш^ продол-
дается до тех пор,пока точка ( К’/'а*) лежит л области II
>.ежду паралельннмм линиями а и <Г .При выходе точки ( *',?**: )
88 ПрвДвЛЫ ОбЛаСТИ , ВЫНОСИТСЯ РСЯС1Ш8 0 Пр!Иг.1'1'ХТ: Т17ПОТ-. 3
Н5 ибо Н, .

с использование? указанно,! процедуры била прол едена об-
работка больного ьлссива зкеперш^цталъкых данных,получеи-
йы при испытаниях образцов, ь одело*. сосудов высокого даьленц
и натуральных конструкта [3 7, 340, 342 , 344, 51, о55 ] .

качество порогового зна юния дскиьалвля отеденл! . ылс вибряио
п. « 4.

Вероятность помвленип событд. Е ,вычисленная по (4.1'.)
составляет о, , а вероятность события Е 1*а второ, участке,
определенная по (4.1и),равна С,27. Величины собой первого п
второго рода устанавливаютсл в завись ости от цел и кссдсдоьания
[ 1-6, 19 ] . л-7 перазрудаздсгс контроля отечбстьенкыз
Объектов вероятность псребракоьки <А ,кзк правило г.ожет быть
установлена вкп.с,чи вероятность прописка опасного источи*ла

• Ото сьхзано с тек,что после перебраково есть ьозюз-
яость проконтролировать дефект други! и цегода: я верозрудащего
^онтродг .Поэти а ,цгй опр^ теленлости были выбраны значений
А • 0,01, а и, 0,05.

Пр:!* ери иллазстрярупцио прг> енение описанной процедуры дл.
енки актитосш ..сточциго. А* на образцах и ьодех сосудо;

вило о то , что источник Л является крктжческ. пли кат. ю—

I
Рис4.II.а.Образец П-го типа,сталь 15х1ШФ.

Пример последовательной процедуры оценки источника АЭ.

Пример последовательной процедуры оценки источника А).
о 4

Рис4.12.а.Модель сосуда ТС-2.

^04.12.6. Сосуд давления

Пример последовательной процедуры оценки источника АЭ.
ЗР8

;Лчес1И актлыг: . принимаете^ при вх-оде тощи ( кг,?'к )

В облаем II. о^аиичсньой джл а к 5 » ворхкво оолас,
лиалаг и обработка эксперт енталышх даипих показал.что

иЖ точка ( к-1'. ) в область III, когда ираши-аотс , *-

аенис об опасности данного источника,как правило, реализ; -
ется при третье :ш* четверто,, осд абытия Е ,т.е.

9Ш ММШ подтверждаете;-, утверждение, дривсленное ьыдс.о
ш.что троекратное выпсдвндс критерии (я.7) при озна-
чает то,что разм ер ускоренно разяжьащеШсл трещины соответствует
зезчо»... с К| гичсскс величины дя .'.энного объекта ,щ. КО-
ГО. О* ПрОДСХС ..р^ДКбо |.НЗ^уыснлс

Га с смотрим. связь нагрузки Р&> ,которая соответствует ьо-
иеиту д^И1х*._. рс^ы., оо опасности данною де*с^та/катастро-
фически активна источник .) с нагрузкой соогветствупце
разрушению Рр объекта, о анализа используе. результата ,:с-
Плгаюи образ он первого типа из ст. Юс усталостна и трещм-
1Ш.

Эксперимента,...но установление связь геящу нагрузко
в ыоцадьгз исходно уоталсстьо! трецгвд ^т/» «которая была
определена дссле разрушения ооризьов приведена на рис. 1.1 .

Эвязь ь.ежду значение! нагрузки соответствующе, катастро-
мчески активно* у источнику и площадью трещины соответствует
известное из ыеханмхи разрушени/. сн зи критического значения
•зпр^сюи и длс'но. трещины,представление в виде:

к । с

(4.2 )

где - геолетрическил гактор.ныяяи^сл константой в м
Рис.4-13. Связь нагрузки с приведенной площадью уста-
лостной трещины для образцов 1-го типа из стали 10.

Рис. 4.14. Связь между нагрузкой разрушения и Р»? для
образцов 1-го типа из стали 10-
лих експерю ентах. характер зависимости (4.^ )соответствует
диду експерИ) снталъко. криво., на рис.й.Ь. теки о ?азо; ,
8ТЯ данные указывают па связь значения нагрузки соответст .у. л
по/ззанию катастрофически активного источника А с нагруз-
ке разрушения, т.е.

Роэ ~ а Рр^Р- ”

( . 0)

гдеоис -конецзшц, пр.’-чс: а-Х. Виртам (4. 0) пред-
стагдяст сооо прямую диядю .представленную на рис. 4.14.

Полученья нН! и [Г^9, Хм«С-> ХЭзД и описанная выше св-
ете! я классификации источников А и критериев бракования рз-
1работаьа для : ат риалов типе корпусах стаде обладаю, их
высоко, пластичвостко и разрушагмцихся вязжш. образог .для круп-
ках ыат€хяллоь и в другш< случаях .когда критически!? разг.ср
тредены веска г.ал, скорость роста Г1>адны велика и посау
критерия бракована по параметре АЭ должен и. сть друге вид.
В этом случае А. регистрация начала роста трепкця соответству-
VI катастроф ачсскс. ситуации С ^о, о5СЗ и требует пре-
кращения нагруженАЬ!.
4.3.Применение ыиодя екустичесхой емиссии для контрол,,
моделей и прокляленных объектов

Описанные в предыдущих разделах главы методические прием
к критерии класси икации источников АЭ разрабатывались как с
использованием доступных литературных данных, так и с данными,
получениями в результате наших экспериментов с использованием
образцов металла, моделей и натурных объектов. Результаты испы-
таний образцов, которые, в основном, носили хярятктер исследо-
вания первичных параметров. АЭ изло-еныы в главе З.В настоящем
^разделе будут приведены результаты некоторых характерных испы-
таний натурных объектов и их моделей с целью иллюстрации приме-
нения основных методических приемов, пр-еденных в 4.1 и 4.2

При испытаниях натурных объектов, проведенных в течение
более, чем пятнадцатаяетнего периода ставились задачи отработки
основных элементов метода АЭ-контроля и опробация этих элемен-
те . В частности исследовались реимы ня гр- ения, включая ско-
рость нагружения, шдерхки, сбросы нагрузки и последующее их
увеличение. При усталостных испытаниях проверялось влияние пе-
регрузок ня последующее поведение источников АЭ.

Концептуальным моментом в данных исследованиях было требо-
вание доведения испытуемого объектя(при малейше?’ возмотсности)
до разрушения для определения поведения источников АЭ ня всех
стадиях <изни объекта. Это позволило получить существенные д*»н-
использованные впоследствии для разработки критериев оценки
источнике! АЭ. Представлялась так<е возможность обоснованного
^°ря ин ормяти!ных пяряметрог сигналов базируясь нч зребогя-
ни*х информативности и устойчивости параметров, анализ которо
нроьеден в [148] .

Кроме того, существенным являлось няконление дянных для
установления достоверности методя АЭ кяк метода контроля. Посколь-
щ испытание натурных объектов с доведением его до предельного
состояния яе ется уникальным испытанием, стятисти: санных
накапливается с трудом.

В качестве характерного примера ЛЭ контроля натурного
объекта приведем результаты испытаний отрезка трубопровода Ду 850
АЗС блока РБМК [199,333] . Трубопровод изготовлен в ПО "Ихорский
завод" из стали 22К (Се =440-530 Ша) с наплавкой из стали
0Х13Н1ОТ, диаметр 848 мы, толщина стенки 42 мм, толщина наплав-
ам 5 мм. Механические свойств* материалов в таблице П.

После изготовления и термообработки часть трубопровода дли-
ной 1600 мм была проконтролирована с использованием радиогра ии,
УЗК и ЦЦ, после чего к торцам были приварены крышки для обеспе-
чения возможности проведения гидроиспытяний. Внешний вид, получен-
ного таким образом со суда-трубопровода, приведена на рис.

П1Л-П1.7.

Данные трубопроводы изготавливаются из полуобечаек и имеют
два продольных сварных соединения. В процессе испытаний с помощью
тензометрических измерений контролировалось напряженно-де, ормм-
роЕанное состояние трубопроводов. Акустическая эмиссия регистри-
ровалась системой типа 1032 (^ирма Данеган/Эндевко).

Параметры ре сима работы аппаратуры
Число используемых каналов
УсиЙе каждого канала, дБ
Уровень дискриминации, В
Полоса пропускания, МГц
Разрешающая способность,сигналов/с
Расстояние ме’щу датчиками, мм

0,6

0,3+1
102

7ь0
для определения координат источников Аз на трубопровод
усМнявлИЕались две группы датчиков по схеме равностороннего
^угольника с центральным датчиком. Эти группы датчиков услов-
но делят трубопровод ня две симметричные частя. Каждая группа
и четырех . датчиков контролирует половину трубопровода. Ня рис.
4.16 показан участок трубопровода со стороны продольных сварных
еов I и I. Здесь е приведены схемы расположения датчиков АЭ и
результаты локации сигналов АЭ. * естоположение на трубопроводе
каждого зарегистрированного источника сигнала отмечено точкой.
Точки за пределами трубопровода обусловлены аппаратурными ошиб-
ками определения местоположения. Эти ошибки в нашем случае воз-
никает при наложении сигналов от разных источников! что приводит
к регистрации докных локационных серий [^39] . Результаты регист-
рции АЭ приведены после овятельно для нескольких значений внутрен
него давления в трубопроводе: 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 кПа. Определе-
ние координат источников ЛЭ дает возможность провести анализ
данных АЭ по сему трубопроводу, по отдельным элементам и по от-
дельным зонам. Рассмотрим таким образом результаты, приведенные
на рис.4.15.

Интегральная оценки поведения сосудов высокого давления пр*
гИдронагру ении. Ня рис.4 .16 представлена суммарная ‘Э, заре-
гистрированная за весь период нагружения трубопровода. Данная
зависимость построена по всем зарегистрированным сигналам, неза-
висимо от местоположения источника А2 нп трубопроводе, якой
Анализ дает интегральную характеристику состояли трубопровода
1’фоцессе нагружения. Появление сигналов АЭ свидетельствует о
НаЧ|лв локальных пластических де ормаций г конструкции. При ло-
щении нагрузки р *^00 кПа регистрируется интенсивная АЭ,
Рис.4.15.Распределение источников АЭ на от- Рис.4.16.Диаграмма деформирования (а) и суммарная
резке трубопровода Ду 850 при различных АЭ (б), соответствующая данным рис.4.15.

значениях внутреннего давления.
указывающая ня пластическое течение материала трубопроводе. Это
емдно при сопоставлении диаграммы де|ормирования трубопровода
(рмс.4.16) и суммарной АЭ (рис.4.16,б).

При ступенчатом (со сбросом давления) нагружении сосуда
видно, что акустическая эмиссия при повторных нагружениях начи-
нает регистрироваться по достижении максимальных нагрузок преды-
дущего нагружения (э, ект Кайзера). Следовательно, мо^но сделать
вывод, что при нагр5 ении механические шумы не влияют на резуль-
таты контроля, то есть вся зарегистрированная АЭ связана с про-
цессами деформирования материал я. Такая проверка является важным
методическим приемом при проведении контроля методом АЭ сосудов
гысокого дагл -ния и трубопроводов. Рассматриваемые результаты
получены при испытании трубопровода», предназначенного для экс-
плутации при внутреннем давлении рабочей среды до 1,0 кПа. Из-
мерение ЧЭ и диаграммы деформирования в различных зонах конст-
рукции показывает, что прг рабочей нагрузке в трубопроводе нет
концентратов напряжений, приводящих к локальным пластическим де-
формациям, то есть нет опасных дефектов, которые могли бы ин-
тенсивно развиваться в процессе эксплуатации трубопровода.

Дальнейшее повышение нагрузки приводит к появлению в тру-
бопроводе локальных пластических де ормаций, к общей деормации
к в конце концов, разрушению. После интегральной оценки трубо-
°Р°вод^ необходимо переходить к оценке его элементов.

Анализ акустической эмиссии по элементам конструкции. Дан
^локализации источников АЭ (рис.4.15) показывают, что в ос-
новном источники сигналов локализуются в области 1 родольных
Парных швов трубопровод- . Не рис.4.17 приведены зависимости
Варной АЭ, полученные отдельно для каждого из сварных швов
Рис. 4.17. Зависимость суммарной АЭ от давления
при испытании отрезка трубопровода Ду 850 РЕЖ.
а.Суммарная АЭ для сварных швов I и 2,
б.Суммарная АЭ для трех зон шва 2,
в.Суммарная АЭ для пяти зон шва I.
ООН ОО€ ОО? 00»

I к 2. ТякоР анялиэ позволяет оценить вкляд отдельных элеиентов
инструкции в интегральную зависимость и выявить наиболее опяс-
до элементы в конструкции.

Из рис. . ридно, что поведение сварных ‘Ов при нягру’е-
ним качественно одинаково. Количественные различия связаны с
Различной микродец ектностью сварных швов и различием пластичес-
ких неоднородностей, тобы оценить степень опасности различных
участков сварного шва следует перейти к анализу АЭ по отдельным
зонам» которые являются активными источниками сигналов.

СЦенкя отдельных зон сосудов давления. Из рис.4.17,б^, вид-
но, как последовательно, при разных уровнях приложенной нагрузки,
становятся акустически активными различные участки сварного сое-
динения. Нагрузка, при которой та или иная зона становится акус-
тически активно”, может служить для сравнительной оценки степе-
ни опасности зон накопления повреждений, так как появление сиг-
налов АЭ свидетельствует о наличи локальных пластических де.ор-
ивцмй, накоплений по ре дениГ или подрастании де. ектя. Для де-
фектов, приводящих к более высокой концентрации напряжений и де-
формаций, АЭ регистрируется при меньшем уровне внешне нагрузки.

Более детально можно оценить накопление повреждений, анали-
зируя зависимости параметров АЭ, построенные для каждой из зон
трубопровода. Вопрос о выборе зон решают, исходя из данных ло-
кации с учетом хярякт р распределения источников АЭ по конструк-
ции. в случае явной концевтряции источнике» АЭ выделяются тде ь-
зоны, как это сделано на рис.'.15 для сварного ива/(зоны 2»,
* 5}). При более ряжоиерном распределении источников 'Э,
например, для сварного ива 2, выбранный элемент разбивяет-
Ся на равные зоны (ня рис.4.15).
На рис.4.17 приведены зависимости суммарно; АЭ, построенные
для каждой из зон 5, , & и Д>з . По характеру этих завмсммос-
т I наиболее опасна зон . Этл зона становится акустически
активной раньше других (при Р .1,7 кПа). Следующей по степени
опасности идет зоне ,( становится акустически активной при
р <1,85 кПа). не о гасна зона «^(становится акустически
отменой при Р*2,05 кПа).

Рассмотрим аналогичные зависимости для зон АрА^ сварного
вея 2 (рис.4.17). Видно, что наиболее опасной является зона V .
Затем в порядке убывания по степени опасности идут зоны Ь, Аг,
А2» Ар Анализ поверхности разрушения трубопровода показал, что
разрушение началось от межслойного несплавления в зоне А_ СЕер-
кого шва 2. Это согласуется с оценке г, полученной при анализе
данных АЭ для различных зон сварного шва 2.

Из этих АЭ-испытани; вытекают следующие выводы, которые бы-
ли использованы в дальнейшем при создании методик АЭ-контроля
м интерпретации его результатов.

Объект, не содержащий макроскопических дефектов не проявляет
КЭ-актиЕности вплоть до наступления плястическо:' деформации со-
ответствующей предельной нагрузке (в данном случае равной 200
мг/см2).

Сварные соединения обляпают(по сравнению с основным метал-
лом) большей неоднородностью, причем неоднородные участки более
когерентны. Вследстгии этого, несмотря на большую степень пласти-
нкой де. ормации основного металла (рис. ) большую АЭ-яктив-
*®оть показывягт сварные соединения.
активность источников АЭ измен ется в процессе нагружения
до разрушения таким образом, что может измениться показание
наиболее опасного гсточникя, при этом изменяется класс источни-
ков и перераспределяется степень их оиасности.

Непосредственно перед разрушением источник ЛЭ соответствую-
щий дефекту, приводящему к разрушению превалирует над всеми дру-
гими источниками АЭ.

В качестве информационного параметра сигналов ЛЭ был вибрж
суммарный счет в соответствии с данными предыдущих разделов.
Кроме того, данные источни испытания подтвердили проведенные ра-
нее абстрактные рассуждения относительно фор1 мрсвания полного
сигнала АЭ и образа объекта. Е данном случае из образа объекта
шпали черты, связанные с пластической деформацией основного
металле. Это можно объяснить свойствами аппаратуры, а именно
"мертвым" временем, требующемся ня обрябстку одного импульса
АЭ, в течении которого другие сигналы не принимаются. При этом,
км правило регистрируется только наиболее мощные импульсы.
Сигналы ст пластической деформации могли такле оказаться ниже
порогового уровня.

Т.о.перед нами всегда стоит задача по искаженному АЭ обра-
щу объекте составит представление о его напрякенно-де|оргирсвян-
ном состоян?!. Считаем, что отсутствие ЛЭ-смгняла (но не про-
пуск сигнала) несет информацию о состоянии объекта и поэтому
Шлется элементом его образа.

Исследование влияния дефектов сверки на конструкционкув
^ошюсть плакированных трубопроводов РБМК из стали ,?2К. кспл
«’ациокняя надежность трубопрогодсв АЭС определяется работоспо-
собностью сварных соединений. Возникающая при свсрве неодноро -
кость свойств металла, неоднородность напряженно-де. ормировянно-
г0 состояния и различные концентраторы, в том числе де.екты
(непровары, шлаковые включения, поры, трещины и т.д.) приводят
х тому, ЧТО в процессе эксплуатации разжигаются усталостные тре-
щины. Это часто является причиной преждегребенного выховя из
строя конструкции

Для оценки конструкционной прочности трубопроводов с де сек-
тами в сварных швах и основном металле испытытвались секции на-
турных турбопроводов (рис.П1.4-П1.П).

Качество материала и сварных соединений полностью удовлет-
роряло требованиям ня штатное изделие. Выявленные при УЗК свар-
ных соединений де екты ремонту не подвергались, а проводилось
наблюдение за их АЭ-актибностью при выполнении испытаний.

Для инициирования распространения трещин в различных зонах
сварных соединений (наплавленном металле, в зоне термического
влияния сварки и в основном металле) ь трубопроводах Фрезерова-
лись надрезы (рис.П1.4-П1.П). Полуэлиптические поверхностные
надрезы имели глубину 0,25 и 0,35 толщины стенки и соотношение
полусоей 0,1 (рис.4.18).

Для определения момента начала развития трещин, их место-
положения и кинетики развития использовались методы акустической
миссии и электрического потенциала. Последний использовался в
иячостые арбитражного метода. На рис.П1.6 г качестве примера по-
кьзбно расположение датчикет акустической эмиссии и элек р I с их
контакте, для измерения потенгиал*» у надрезов равно величины.

Трубопроводы испытывались повторно-статическим нагру ение*<
^ранним давлением. В процессе испытания регистрировались па-
0) аадрсз зоаа термического влияем сварка

в) еадреэ в еаплавлаеаои металле

Рис. 4.18. Распространение усталостных трещин и разру-
шение при статическом нагружении для разных зон трубо-
провода Ду850 (РЕДОК). 1,11 - эона роста УТ, III - зона
разрушения при статическом нагружении.

Рис.4.19. Дефекта типа шлаковых включений в зоне сплав
ления основного металла и антикоррозисн наплавк
выявленные при АЭ контроле.
рчм.тры внешнего нагружения (максимальные и минимальные знчче-
ии переменных нагрузок, скорость Нагружения, длительность ис-
щляний и т.д.). Программа нагружения одного из трубопроводов
вкльчала ряд этапов: инициирование трещин от надрезов (максималь-

нее номинальные окружные напряжения составляли 0,8
основного металла), повторно-статическое нагружен; е

О'о.г ***
внутренним

двыениаы разно величины для установления зависимости скорости

роста трещин от приложенных нагрузок. После 7750 цикло г нагруже-
ния один из трубопроводе ? бы раорущен однократным статическим

нагружением снутреияка давлением. Разрушение произошло при давле-
нии 315 кГс/см^ ь виде течи в результате распространения трещины
ао основному металлу ня все толщину стенки ст надреза глубиной
0,35 толщины.

На изломе были выявлены зоны усталостного роста трещин при

циклическом нагрусепии и зона разрушения при однократном нагру-
жении (рис.П1.8-П1.П). У сварного шва, где надрезы имели глуби-
ну 0,25 толщины стенки, трещины распространились на равную глу-
бину по основному металлу, наплавленному и зоне термического
Шяния сьярки (рис.4.18).

Отяпы возникновения и развития трещин в разных зонах свар-
кьк соединений при циклическом нагружении приведены I табл.4.2.

Парше нагружения трубопровода при испытаниях ня ловторно-
татическое нагружение внутренним давлением выявили значитель-
на концентрацию деформаций в области продольных сварных соеди-
®ни И надрезов, что сопровождалось интенсивным излучением
’ККтической эмиссии {.19$! •
Дожация акустическое эмиссии позволил» непрерывно наблодять
38 развитием трещин в трубопроводе на разных этапах циклическо-
го и статического нагружения вплоть до окончательного разрушена ;.

При статическом нагружении трубопровода до разрушения рас-
дространение трещин отмечалось задолго до того, как возникла
утечка (раскрылась трещина) при да ел ении 315 кГс/см2 (разрушаю-
щие напряжения составляли 31,0 кГс/мм2) в основном металле у
одного из сварных швов.

Измерения методами акустической эмиссии и электрических
потенциалов, показали, что зарождение трещин сопровождается появ-
лением АЭ высокой амплитуды: формирование трещины от надрезов
одинаковых размеров, расположенных в разных зонах сварных соеди-
нений происходит после различного числя пиклов нагружения, Мень-
шее число циклов требовалось для зарождения трещин от надрезов
> основном металле, затем трещины возникли от надрезов в зоне
термического влияния и в наплавленном металле (различие соста-
шло от 200 до 300 циклов).

Кроме того, в более глубоких надрезах (0,35 толщины стенки)
трещины возникли ня 1500-2000 циклов раньше, чем в надрезах мень-
ей глубины (0,25 толщины стенки) табл.4.2.

При максимальных номинальных окружных напряжениях 170 мПа
(0,8 С $ основного металла) при размахе напряжений 130 м4я
(размах коэффициентов интенсивности составлял от 150 до 200
мгсым’3»2) в надрезах глубиной 0,35 толщины стенки средня- ско-
рость роста трещин составила по основному металлу 4,0*10 • по
««плавленному металлу 2,7* Ю"3 и по зоне термического влияния
2.9* Ю 3 мм/цикл.
Таблица 4.2

Возникновение и развитие трещин в различных зонах
сварных соединении при циклическом нагрукении трубопроводе
ранг

Сварной ИОВ Зона сварного соедине- ния Глубина, длина надреза, мм Глубина трещины в конце цикличес- ких ис- пытаний мм Кол-во циклов до воз- никно- вения трещины Кол-во циклов до окон- чания испыта- ний
основной металл 10/100 13,0 5800 7750
I наплавленный металл 10/100 13,0 6300 7750
з.т.в. 10/100 13,0 6000 7750
Основной металл 14/140 24.3 3000 7750
2 наплавленный металл 14/140 18,8 3390 7750
3 Т.В. 14/140 20,8 3200 7750
аьб

ДМ «числения коЭЛ-ициентов интенсирности напряжений ис-
подзовались известные соотношения для поверхностных полуэлип-
тичесхкх трещин в пластинах [153] . При этой ,е ряэмяхе напряг-
ний« но при максимальных номинальных напряжениях на 20-25% ал-
ее пределя текучести основного металла (сталь 22К, как показали
исследования, склонна к деформационному упрочнению) средняя
скорость роста трещин составила: по основному металлу 1,62* Ю""^
по наплавленному металлу 1,0*10 и по зоне термического влия-
ния 1,4* ПГ3 мм/цикл.

Скорости рост трещин в соответствующих зонах сварных сое-
динений у надрезов глубино 10 мм имели значения, близкие ско-
ростям трещин у надрезов глубиной 14 мм. В то же время, мк у*е
отмечалось, период зарождения трещин в этих надрезах был длитель-
нее на 1500-2000 циклов, что в значительной степени связано с
характером распределения напряжений по сечению стенки трубопро-
вода (напряжения от наружной поверхности к внутренне? возраста-
ет, следовательно вершина более глубоких надрезов оказывается
в области больших напряжений).

Известно, что в об ектахПродольными сварными соединениями
напряжения существенно меняются по периметру [ 200]. Наибольшие
напряжения на наружной поверхности имеют место в области основ-
ного металла и могут превышать напря<ения в наплавленном метм-
*• и зоне термического влияния в I»! -2 разя, что так а оказало
<яни ня условия зарождения и распространения трещин в различ-
ив зонах. Испытание модели трубопровода РКК, отвечавшего всем
б ваниям качества штатного изделия, закончилось хр

Р енмем, описанным г предыдущем разделе, при давлении ,00 кГс/см'
(среднее окружные напряжения 39,3 кГс/мм2, что в 2,3 разя пре-
пваяет допускаемые напряжения). ] ричино был сравнительно неболь-
шой сварочный дефект. В настоящих испытаниях разрушение трубо-
провода с системо. трещин произошло при давлении 311 кГс/см2
(напряжения разрушения 31,0 кГс/мм2) и закончилось возникнове-
1010*1 течи в ыесте распространения одной из трещин по основному
металлу на всю толщину стенки (остальные трещины при этом твк-е
подросли).

Этот акт представляет интерес в связи с тем, что для
прогнозирования прочности и долговечности конструкций необходи-
мо предвидеть не только время и место возникновения разрушения,
но и характер самого процесса разрушения: спокойный (возникнове-
ние течи, свищей) или хрупкий - катастрофический. Оказалось, что
няличие больших трещин не привело к хрупкому разрушению трубопро-
вода, в отличие от хрупкого разрушения, причиной которого явил-
ся сварочный дефект, при статическом разрушении "-безда.ектно-
го’сосуда.

В описываемых испытаниях значительно меньшей активнос-
ти регистрировалась из зон расположения сварочных де, ектов,
обнаруженных традиционными методами контроля. Для идентификации
этих дефектов после испытаний эти места были разрезаны и про-
йдены металлогра ические исследования. На рис. • I представ-
лен темплет с характерным сверочным-дефектом типа шлакового
включения. Металлогра ические исследования не выявило тред ин,
Р^З'ирпц здся от шпак прыг включений. Следог ятельно, наличие
относительно крупных сварочных дефектов округло»1 ормы кдо 0,3.••
толщины стенки сосуда) в данных испытаниях да в при дли-
ууьном циклическом нагружении высокими номинальными ияпр че-
нхями не приводит к существенно г концентрации деформаций и ис-
черпанию пластичности, не отражается на работоспособности тру-
бопроводов. При тех <е условиях нагружения от поверхностных
дефектов (надрезов) возникают и распространяются трещины, при-
водящие к отказу.

От надрезов глубиной 0,25 толщины стенки трещины распрост-
ранились на 3 мм, а от надрезов 0,35 толщины - на 4,5 - 10 мм.

На рис.4.20 представлены результаты регистрации ДЭ в раз-
личных зонах сосуда в зависимости от давления вплоть до раз
довения наступившего при 310 МПа» что * почти в 2 раза пре-
ашяет допустимые. Хорошо гидно, что АЭ от распространяющихся
трещин начинает регистрироваться при меньших давлениях и имеет
большую активность, чем от сварочных дефектов. Полученные дан-
ные были использованы при создании критериев оценки источников
АЭ. 1а рис.4.2.1 показано распределение источников АЭ по повер-
хности сосуда. Ложно 1Идеть неплохое совпадение кластеров источ-
нике! ДЭ с положением надрезов, из которых развивались усталост-
ные трещины..
рис. 4.20- Зависимость суммарного счета от давления для
трубопровода РБМК с дефектами, а.Трещины, выращенные от
надрезов: 2.1-в основном металле, 2,2-в зоне термического
влияния, 2,3-в металле шва; б. Сварочные дефекты.

Рис. 4.'21. Схема размещения надрезов (а) и расположение
кластеров источников АЭ (б) на контуре сосуда РЕ.
АЭ-мспытание .биметаллических иентроб|йо3литьрс труб,
метод оказался полезным инструментом для исследования конструк-
ционной прочности при с е изделий с использованием но шт
технологических процессов. Были проведены '«Э-испытдния (с учас-
тила В.1 • /Р чока, А. .Рябова, • «.Еремина) отрезков биметял-
даческих трубопроводов, изготовленных по технологии центробе -
кого литья. У одели трубопроводов представляли собой участи/ цент-
робеднолитой трубы длиной 1300 мм, диаметром 429 мм с толщиной
венки 41 мм (толщина слоя антикоррозионной наплавки составляла
6-7 мм рис.П1.20-П1.24). К торцам трубп приваривались плоские
днища с использованием электродов УОНИ 13/45.

Для оценки конструкционно/ прочности при наличии дефектов
проводили испытания модели трубопровода с полуэллиптическим над-
резом на наружно^ поверхности глубиной 1/3 толщины стенки, дли-
ной 200 мм (рис. ГН ДО), ждолнонного фрезерованием.

Для исследования характеристик сопротивления статическому и
усталостному разрушение испытывались призматические образцы се-
чением 40x40 мы, длиной 240 мм с надрезом в направлении поперек
толщины стенки труба. Образцы вырезаны из натурных прямых участ-
ков биметаллических труб диаметром л 26 мм с толщиног стенки 'I мм
Размеры образцов, надрезов и порядок испытаний соответствовали
Рекомендовяиным стандартами СЭВ (Металлы. Методы испытаний. Оп-
ределение вязкости рчзрушения К с при плоской формации. ЭВ,
& 3642-72 и др.)

испытания образцов проводили при 3-х точе чно и 5е и э
универсальной испытательное установи е "Автограф - 7Г . ко-
Р°сть перемещения активных захватов испытательног. машины сс
теряла 5-Ю им/мин. Точность поддержания максимальных и мини-
ильных нагрузок - + 2 .

В процессе испытаний измерение длины трещин проводили на
поверхностях образцов > лзуально с использованием микроскоп*. Точ-
ность отсчета длины доставляла 0,05 мм. эсле разрушения образца
длина трещины измерялась в ряде точек ^.ронта, как рекомендовано
стандартами, а также регистрировали электропотенцияльным методом.
Пример записи результатов измерения представлен ня рис. 4.22.

В результате испытаний определяли зависимость длины устало-
стной трещины от числя циклов нагружения при разных режимах ис-
пытаний (максимальных и минимальных значениях приложенных нагру-
зокэ. По этим зависимостям опрщйяли среднюю скорость роста тре-
цин на некоторой базе циклов и размах коэффициентов интенсивнос-
ти напряжений. Сценку вязкости разрушения проводили в соответствии
с [201,202].

Для оценки параметров предельного состояния трубопроводов
при нагружении внутренним давлением проводилось тензсметрированме.
С этой целью ня наружно" поверхности в среднем сечении по длине
модели устанавливались тензометры типа ПКВ-5-100 для измерения
главных деформаций (в окружном и осевом направлениях на двух ди-
аметрально расположенных образующих). Для регистрации покязаниГ
^ен оыетров использовались тензометрический усилитель 6*Н и двух
диетные самопишущие потенциометры НДС- !1М« ' очность состав-
ляя 5 измеряемой величины.

Измерения проводились в процессе онотонногс о р
^Утреннего давления вплоть до разрушения модели. Н ЦП - 12К.
Рис.4.22. Изменение длины усталостной трещины в зависимости
от числа циклов нагружения по показаниям электропотенци-
ального метода.
„роЮДИМСЬ ЗАПИСЬ кривых Д^ОРМИРОВАИИЯ. По рвэультятм измер,
Я’ определялись главные д.^рмяции и напряжения. При циклйгч.с
их испытаниях трубопровода с нядрезоы измеряли смещения у
основания надреза.

При статическом нагружении модели без надреза были предпри-
няты попытки определения предельной нагрузки трубы. Разрушение
произошло при давлении 118,5 МПа в результате распространения
трещины в кольцевом направлении по наплавленному металлу свар-
ного ива со стороны линии сплавления с днищем (рис.ПТ-22-П1.23)
к носило характер катастрофического разрушения. При этом труба
получила значительное формоизменение, максимальные замеренные
формации ня нару ной поверхности составили: в окружном направ-
лении от 3.10 ** до 1.10 I осевом - до 3,3.10~$ отн.ед.

По расчету при разрушающем давлении (Р«П8,5 МП») главные
напряжения в среднем сечении трубы составили величину: (У,ж
500 №а ; = 230 МПа ; С, - -50 МПа.

Приведенные напряжения: С, - б\ « 270 МПа ; -

«280 Юа; (5, - 6*3 = 550 МПа.

В соответствии с нормами расчета на прочность номинальное
допускаемое напряжение принимают меньшим из двух значений:

~ или [6^] х , где пе -2,6

* П о,х

Тогда при б*е - 650 МПа и - 500 МПа

Г?о,2, > •

- 250 МПа

ЬЬ

При поверочных расчетах это допускаемое напряжение исполь
К щя сопоставления с небольшим значением приведении/, недр/ -е-
нхй:

Приведенные мембранные напряжения при давлении разрушения
в 2,2 разя превысили допустимые, определенные по пределу проч-
ности и в 1,Ь7 раза, определенные по пределу текучести.

©скольку причиной разрушения явился некачественный свярно
шов приварки днищ», то несущая способность центробежнолитой тру
бы не была при разрушающем давлении полностью исчерпанной. Поэ-
тому разрушающее давление для материала самой трубы должно быть
йше и может достигнуть предельного, определенного по пределу
прочности.

Измерения показали ,что ЛЭ, связанная с процессами пласти-
ческой деформации и с развитием трещины от сварочных де. актов в
различных зонах трубы начала регистрироваться при различных дав-
лениях. Па рис.23 приведена суммарная *Э в зависимости от дав-
ления. Видно, что в области основного металла АЭ начала регистри-
роваться при высоких давлениях (около 40,0 Ша) и и^елч малое
значение вплоть до давлений порядка 100,0 Ша. Это говорит о до-
заточно высоком качестве центробежнолитой трубы и отсутст:ли
существенных дефектов в основномштялле. Е области же кольцевых
С1йркьх швов уже при давлениях 7,0-10,0 Ша регистрировалась за-
ветная *э интенсивно тюэрястяющая вплоть до разрушения.

Последующий анализ поверхности разрушения (рис.П1.22) жя-
значительное число сварочных дефектов, которые шились г
развития трещин и окончательного разрушен* . Р|гистряци'
13 позволил* определить развитие трещины при малых нагрузка/
задолго до разрушения. Это можно видеть и по тряно юр^ации
амплитудного распределения сигналов АЭ (рис.:.24).

При циклическом нагружении модели трубопровода с надрез ом
по режиму “ 100» О ЛЬ разрушение произошло после 50 цикло
Разрушающее давление составило 101,0 МПа (окружное напряжение
- 440 МПа). Рязр троизошло по сварному шву приварки днищ®
(рмс.ПТ.ЗЗ). Причиной явились сварочные дефекты типа непроваров
1 шлаковых включений.

У основания надреза на металлографических шлифах была гыяв-
лена трещина длиной 1,4 мм (рис.ПТ.24). При номинальном напряже-
нии 442 МПа коэффициент интенсивности напряжений у вершины тре-
щины и:*еет величину '95 кгс.мм^^. Сто более чем в 2 раза
превышает критическое значение при температуре испытания.

Наблюдения акустической эмиссии показали, что в зоне рас-
оло.'.ени/ надреза сигналы кустической эмиссии интенсивно ре-
гистрируются ухе в период первых 30 циклов нагружения. Рас-
пределение источников сигналов АЭ на поверхности трубы в 30
«
Циклях нагружения приведены на рис.4.24 (сигналы ЛЭ регистриро-
здись только при -озрастении нагрузки).

При нагружении трубы с первых циклов интенсивно регистрирова-
ть сигналы АЭ от сварных швов. Наиболее интенсивная кустичес-
•мисси-; наблюдалась зоне сварного шга, разрушипдего ;я осле
циклов натру ения вследствие развития трьцин от сварочных
а^йстот. Высокая чувствительность метода кустическсЛ эмиссии
п°з?олиля пр/ испытаниях трубы задолго до ее окончательного
Разрушения шлвить зоны наиболее интенсивного развития процессо
Рис.4.23. Суммарная АЭ зарегистрированная при испытании
модели центробежно-литой трубы. I-АЭ со всего сосуда, 2-
АЭ от зоны разрушения, 2-АЭ от основного металла сосуда.

Рис.4.24. Амплитудное распределение АЭ при различных
значениях давления: I - 50,МПа, 2-60 МПа, 3-90 МПа,
4 ’ ЮО МПа, 5 - 118 МПа.
риишения. Регистрация сигнале« ЛЭ показала, что наиболее
Мясн*и по условиям прочности и усталости являются зоны сварных
совдинени' труб. Эти зоны могут оказывать определяющее влияние
Н9 эксплуатационную надежность трубопроводов.

/Э-^исслсчдСг ание ^пр^гельных нагрузок щтямпо-срари< арма-
туры. Характерной особенностью акустической эмиссии при плас-
тической деформации гладких образцов, изготовленных из корпусов
сталей является ^орлиро'ание максимума скорости счета при дости—
.-ении материалом образца предела текучести. После прохождения
предела текучести наблюдается спад активности *0, связанный с
и
уменьшением амплитуды сигналов соответствующим уменьшением чис-
ла зарегистрированных импульсов.

Увеличение суммарной 'Э при кластической деформации мо»:ет
дослужить .фвдлосылког для выявления уорыирования пластических
зон в раэллхлос объектах. П случае, если предельное состояние
объекта задается «о признаку достижения в стенке объекта по
>сему его сечению пластичес»иого состояния,представляется возмож-
ный Определить наступление предельного состояния по параметрам
акустической эмиссии.

Для оценки возможности использования акустической эмиссии
при определении предельного состояния по пластической де;орма-
Ц*и и определения предельной нагрузки, соответствующей достиде-
предельного состояния было проведено исследование пяраь *ро
сигналу^ акустической эмиссии и сопоставление результате о ре-
ЭДени.я предельной нагрузки методом якустическо эмиссии и тр -
Анионными методами нахождения предельно нагрузки <исследоъя-
ироьодились оошестьо с 1.Н.. ишкиным и с.Б.Рудаком).
В традиционных мето чах определения предельной нагрузки измере
до пер 1Й пре >во > с по ощыо механических к- икятсро I.
По характерным точка в зависимости величины перемещения от на-
грузки (цявл определи т реличину предельной нагрузки. Другим
дироко распространенным методом определения предельной нагрузки
является использование в качестве датчиков перемещения - тензо-
«Ткиггв.

использование механическхх индикаторов перемещения и тензо—
датчиков имеет ряд существенных кегсстятков. Основным является
то, что указанные устройства позволяет определит1 1 развитие
иастическоГ деформации только в тех местях, в которых располо-
жены указанные датчики. Р связи с етим при контроле крупногаба-
ритных и сложных по ,-орме конструкций предельная нагрузка опреде-
ляется с большой погрешностью. Заргнее невозможно установить
песто, ня поверхности объекта, в которс начнется выход пласти-
ческой деформации на нарушу^’ поверхность объекта.

Исследования показали, что для контроля объектов, выполнен
«их Из корпусной стали типа 16ГС, 18Х1У I и др., размеры которых
не прввншрот 1,Ь-? м (рис.П! 18) достаточно использовать один-
два преобразователя акустической эмиссии.

В качестве информативного пар*1 етрасигналов якустическо
миссии, отобря ясщих процесс пластического де нормирования метял-
был выбран сумкярвпгй счет акустической эмиссии. Регистраци
суммарного счете проводилась с использованием д1лтскоорцин°тного
садоаисца модели Н-ЗС6. На вход соответствующий оси ординат пода-
йся сигнал пропорциональный суммарному счету, а ня х о
о^етстЕуощяр оси абсцисс лочпвялся сигнал пропорциональный
^утреннему дявлению в задвижке.

Ня рис.4.20 приведены графики зависимости суммярного счет*
от внутреннего давления дня задвижки Ду250 и тройнике при испы-
уянии на продольную нагрузку. Хороню различимы различные участки
графика суммарного счета соответствующие участку упругого депор-
тирования и участку пластического де ормирования материала сосу-

Участок графика, аппроксимируемый прямой, проходящей через
иячяло коорпинат, соответствует области упругого де армирования.
Другая часть графика, отличающаяся более высокой скорость» на-
растания суммарной эмиссии от давления- области пластического
деформирования.

График зависимости суммарно акустической эмиссии от давле-
ния мо’шо характеризовать темпом изменения суммарного счета, со-
отЕетстг’-ргсего производной по давлению. Поскольку ррр^стание чис-
ля зарегистрированных импульсов пдоисхопит скачкообразно и нерав-
комерно, следовательно иокно говорить о некоторое среднем
значении скорости нпрастгния.

Сроднее значение скорости нарастания суммарной эмиссии опре-
деляли к«к тангенс утла наклона лплровсимирутщеГ прямой, проведен-
ной до точкам, соответствующие суммарному счет$ яхустическо эмис-
сии н« квягом уровне нагрузки, к оси абсцисс. Для исследованной
мдвитки (Ду и о) срегнее значение скорости состарило

Р.4.102 —-

г КП.

*иялиз загисимостей суммярного счетг акустической • иссии в
фикции ьнутреннего давления при испытаниях сое < о

<в1«я и сопоставления характерных точек этих зависимостей с зна-
ниями внутреннего давления позволил предложить способ опре влвнмя
Рис.4.25. Распределение источников АЭ по поверхности
трубы в зоне надреза после первых 30 циклов нагру-
жения.
Рим.26.Зависимость суммарной от давления при испытании
не предельную нагрузку: а.Задвижка Ду 250, б. ро
предельной нагрузки и» соответственно, прочности контролируемое
юделмя [203] .

для определения предельной нагрузки необходимо зярегистриро-
рлть число импульсов акустической эмиссии соответствующее вели-
чине внутреннего давления при пластическом деформировании матери-
ям, определить среднее значение скорости нарастания числя импуль-
сов от давления, е предельную нагрузку определить по гормуле:

Рн - Р * (4.32)

где Рн - несущая способность сосуда давления, Р - некоторое
значение давления в области пластического деформирования мат ем

рша» Д/ - число аврегистрированных импульсов акустической эмис-
сии, соответствующее значению давление Р, (С/=> - среднее
значение скорости нврястания числа импульсот от давления при пла-

стическом деформировании материала.

Воспользовавшись значениями величин, входящих в выражение
(4.32) из экспериментальных данных» предстятленных на рис.4.25,

тно рассчитать несущую способность исследуемо! задппки. Для

испытанной задвижки

(рис.4.25,б) имев}' (Ыр«2.4.10^

имп

МПя

&РбД€лиь для некоторого уровня нагрузки в области пластического

Де;ориироЕания металла задви'лки Р«1С0 МПа соответствующее ему

Мело зарегистрированных импульсов «4.1.1 » найдем» используя

*«риеииа (4.32) значение несущей способности задатки, которая
указанных величин оказывается равна Рн®^3 Ля.

Определенная с использованием метога якустическо и
бодики рвзр^ботчиной при выполнении длиной работы еличиня не-
способности ЗЗДЕИЛ.К Ду-2о0, Ду-350, Ду-400, Ду-500, я так
’’ ’ройников соипадяет с значвииам, полученными традиционными
втодями» основанными не регистрации перемещений и де,ормаци7
его нервней поверхности. По результатам проведенной работы
составлена етодика. Определения предельной нагрузки штямпо-
смрюк корпусов по параметрам акустической эмиссии, внедренная
НПО дат "Л при выполнении работ для Чеховского завопя энер-
гетического машиностроения.

*Э-испатэние .труб. \икл исследований АЭ

боль огоо объема был проведен при испытаниях отрезков натурных
паропроводов, изготовленных из сталей типа ЮТ, Сталь 20,
15ХШ5 (таблица П. '). ьнешний ыд разрушенных в результатах
испытаний объектов пригоден на рис.Л1.ХЧ71.23* Проводились ста-
тические и циклические нагручения 2 целью зыявления особенностей
параметров АЭ в зависимости от условий испытаний. Для статичес-
юа испьтаииГ харе верны зависимости параметров аналогичные
зависимости, приведенным за рис.4.16, 4.17, полученными для
трубопроводов болыгого диаметре.

При циклических нягру: ениях отмечались особенности для без-
ДМктных и дефектных труб, приведенные, например, на рис.1. .

В первых 7 циклях нагружение трубы (рис.П1.?с) без надреза Э
регистрировалась при давлениях У'в плде ЗСС кг/с . * ояно отметить
Ь4ект Кайзера. После нанесения надреза ЯЭ начал'» регметриро' ть-
Ся ПР*» давлениях т ТО раз меньких. Особенности ’к при цикличес-
ких нагрревиях описыпяетсг в разделе 3.4.

Для определения возможности *Э-контроль сварных с<един ний,
‘‘••‘ОАНйнных контактной стыковой срярко были протндеьм гидро
«елмтанк.я отрезке. трубопровод (рис.ПТ.С?), оторые покадмм.
Что ри выполнении процессов сварки со значительными чдо *'0г*)
Рис. 4 .З^а висим ость суммарного счета от давления
при циклическом нагружении трубы без над-
реза и после нанесения надреза
гонениями режимов прочность сварного соединения препарат
прочность основного металл» труб. АЭ контроль затруднен связи
с тем, что регистрируется большое количество сигналов АЭ, свя-
аанных С отрывом металлических боызг ня внутренней поверхности
груб,появившихся в процессе сварки.

Испытание моделей корпуса реактора. Опытные сосуды моделей
реактор* В-1000 наручный дигиетр 600 мм, толщина стенки 73 мм,
длине 1Ы2 мм) были изготовлены ня ПО "Ижорский за:од" из двух
шуобечяек листовой стяли11>Х2Нп^А, сваренными продольными элект-
ровлакошми шеями и двух сферических днищ с толщиной стенки 80
ш из той е стали (рис.П1.1?-П1.17). Сосуды подвергались тер-
мообработке по ре иру: нормализация Т«920-930°С, гремя выдержки
-4 часа, охлаждение - воздух. Отпуск: Т«650-560°С, время выдерж-
ки - б часов, охлаждение - юздух. Сосуды изготавливались по
ватной технологии изготовления корпусов реакторов, включая опе-
рации НК. Выявленные дефекты не удалялись. На одном из сосудов
йии выполнены полуэплиптические надрезы - имитация дефектов
(РМС.П1.13).

При испытании сосуда /I/» заводской У 80020284020-2, в ко-
тором при контроле УЗК был обнаружен дефект условной протя ен-
н°стью 100 мм г основном металле разрушился при давлении А И1я
пр* Действующем налря ении «29 Па* Разрушение имело хруп-
характер (рис.П1.12-П1.15)* Химически? состав металла, мех.
С|°йствв к значения Кс приведены в тябл.П 4»2). Следует отметить
П0Шаенные значения и Со,о. » п также большой разброс зняч^-

Ударной вязкости. Низкое значение 1П4Н - 101>»5 жПя.м при
^•ратуре 20°С /при обычном значении превышающем порядка
132 и Достигающем значений 250 МПя.м1^/ говорит о

крушениях в технологии термической обработки.

Отклонение в мехсвойстгех металла сосуда, а также зн«чи-
,мьивя величина да*ектс1/100 мм длина и 18 мм глубина/ привела
Iхрупкому разрушению сосуда, произведшему при давлении 75 м я.
Р0ЯЛИЗО”ЯВШЯЯС’ в тгиой ситуации возможность ЛЭ контроля почти
идеального случая хрупкого разрушения позволила оценить возмож-
ность ЛЭ контроля таких ситуаций и получения необходимых при
этом рекомендаций. Следует отметить также -остаточно близкие
значения КИН, полученное при испытании сосуда давления К|С»74,6
НПа.м1^ /при разрушающей нагрузке Р«75 МПа, окружном напряже-
ния 6^ « 298 МПа, параметре формы О «0т#5г1,27, параметре
длины М» 1,17 и глубине трещины '-=18 мм/ и значении, полученном
при испытаниях образцов СТ-2 /К^=91,8-113,2 МПа.м1^/. Расчет
КпН проводился по . ормуле [1533 .

г^=—1
м г— / 1/0

(4.33)

Зависимость суммы импульсов от давления для сосуда ТС—I
носила линейный характер и приближение сосуда к разрушение не
характеризовалось существеннъиии изменениями формы зависимости.
Изменение картины распределения источников АЭ на проекции сосу-
А® весьма наглядно подтверждало наличие существенного де акта в
контролируемом объекте /рис.4.28/. Нас отря ня заметное рассея-
ние координат источнике событий, достаточно хорошо вкрисо^м-
^ется поколение и размеры (в плоскости) дефекта. . зменениа об-
Р83* дефекта по распределении исто^никоя в зоне распяло
Генной ре.иотки до море яерастания внутреннего давлены .ред-
^аьлвно на рис.4.29.
Р-75О&&

^•28. Изменение картины
Распределения АЭ источников
Зоне дефекта при увеличе-
Нии Давления.

РисА. 29 Картина распреде-

ления источников АЭ на
контуре сосуда ТС-1 в мо-
мент разрушения при дав-
лении 750 кгс/слГ.
Данный эксперимент позволил сформировать представление о
РЯ1ИТИИ повреждаемости при наиболее опасной ситуации хрупкого
рзруиения по параметрам АЭ. Показал возможность полезного ис-
пользования метод» ЯЭ в этом случае. Действительно, де.ект
выявляться уже при давлениях, составляющих порядка 30-35%
о? разругаетнагрузки (рис.4.30). Концентрация источников АЭ
н«глдпн° подтвержгаля развитие этого леректа и фактическую под-
готовку к разрушению. Из этих экспериментов мо-но также сделать
ввод, что, чем в более хрупком состоянии находится материал
контролируемого объекта, тем больше информации о состоянии
объекта может дать представления ЖР. Т.о., при контроле методом
«5 необходимо иметь данные позволяющие использовать ДМР .для оцен
хм состояния объекта.

Обработка картины распределения источников АЭ позволила
определить среднее значение координат центра дефекта: х =«20,
21 см, у « -1,03 см, с средней• яцряткчными отклонениями о/х=
-5,18 см,о^= «7,77 см. Различие отклонений связано с протяжен-
ности) дефекта и может характеризовать этот параметр в случае,
если ня распределение не влияют факторы, связанные с конструк-
тивными особенностями объекта.

Второй сосуд ТС 2 /заводской М 80020284020/ был подвергнут
Шоческмм нагружениям при максимальной нагрузке в цикле 66 МПа
8® десятом цикле сосуд разрушился /рис.ПТ. 14). Источником р°з-
РУ1ений послужил дефект в сварном шье с размер»•’« 06 цлино
*22мм глубиной, представля'цщис собой неспл°вление пос е р
Леиного ремонта сварного шва (рис.П1.17). Для данного сосуда
составил К™.74-3 ЬПя.м /2. Указанный дефект снизил конструк
а

Рис.4.ЗйЗависимость суммарного счета (а) и числа
импульсов АЭ (б) от давления для сосуда
тонну» прочность по пределу прочности б 3.2 раза, по пределу
деучести в 2.7 раза.

^контроль .мосторого крана. проводился после выполнения
ремонтной заварки усталостной трещины. Целью работы являлось
определение технического состояния крана опытного заводя НПО

ИХ»-4 П55, грузоподъемностью 5 т. Главная балка кра-
на оо ермала усталость ую трещину длиной 250 иы. п октябре 1935г.
5ыд проведен ремонт: трещина заъаренэ, наложены и приварен
неталлическиг лист рязиеро- 550x360x3 мм. Зыло проведено три
да нагрумения, - подъем контрольного грузя, задержка в на-
груженном состоянии в течение I мин, снятие нагрузки и шдерккщ
к разгруженном состоянии в течение I мин. После прогона крана
с грузом вдоль цеха, были вновь прозелени 3 цикля нагружения,
гюультаты зчписм числа импульсов /'Э приведены на рис.4.31.
?й€ньш€ЯИ6 числа зйрегистрхроьйнных импульсов при каждом новом
нагружении сг,1дзтел.>стьоьсло о том, что развивающихся дефектов
в контролируемой зоне крана нет. Все зарегистрированные источни-
ки сизаны с релаксацией остаточных напряжений в сварном соеди-
кэдии. Повторный контроль данного крана проводился в «ьгусте
*$Эбг. и ..сказал отсутствие дефектов развивающихся к онтроли-
РУВ-40Й зоне.

.43 обследовяни ? эткл< но. возов производства Японской фирмы
"Кассади" было проведено в иене 19Я5г. Этиленовозы в количестве
^рех штук проработали 10 дет, после чего должны были быть осеи-
ДвШьстБов^йщ г соответствии с "Прякилами” Госгортехнадзора.
® соответствии с коиструктигными особенностями (внутренний со-
для этилена находился в аяхуумной рубчике, выполнены без
ЛЬКа* бедствии чего допступ к внутреннему сосуду был Аадосту-
рис. 4.30. Накопление суммарной эмиссии при циклическом
нагружении мостового крана опытного завода НПО ЦНИИТМАШ

4.31. Зависимость скорости счета АЭ от времени при

^Держке давления в процессе испытания задвижки Ду 250
ОСМОТР сосудя ашолнить было невозможно. Сбсладс.нио с
1(аммом«ивм методе АЗ помелело, что итилеиово.ц, шиодятся я
^отосоособн состоянии возможна и дальне шал их эксплуатация

^обследОЕАНИе пдропро.ьодов на Новоярославском не; тапере-
„ином за»оде /НПЗ/ в сентчбре-октлбре 1931г. Контролировались
дарив стыни паропроводов I 500 ш, ншолиеншх из стэли 3 КП.
Зил проконтролирогяны паропроводы рег. 227, 2"", 248, 267,

а. а7-

Ас обследование корпусо в реакторе в 3-1000 проводилось в
процессе разработки отраслевой инструкции по 13 контролю сосу-
дм давления и трубопроводов (Приложение П4). В процессе работ
во обследованию корпусов реактсрог был? продсдены работы на ПО
’йсшаш" в процессе гидрсиспытанкГ корпуса реактора зяе.*' 1.1,
черт.ПЬ2.02.7С.СС0, изгето ленного для Хмельницкой ’СС, блок I
(юнтрохь проьсд/лся е А>ГСС(? 1§с6г), я также контроль корпусе
рейтера ддн; < блока Залаксгсксй АЭС е процессе гидроиспытяний

СО "Ижорский завод” ъ икн ? 19Хг.

4.4. Результаты и выъоды

1 .Несмотря на большие усилия многих творческих кодлек-
**20*, работающих ГО области АЭ» отсутствовала систематизация
данных, обеспечивающая формирование отдельных олс/ентов и
Т)Дйн в промышленный метод диагностики и контроля ответственно-
го оборудования.

2 .На осноео анализа структур методов НК с учс и
явления 13 первые разработано прегстаыоние о методе
методе неразрушяющого контроля и создан огритически»

Чг°рмтм метода. Адовритм позволяет разрабатывать конкретны
ДОДИКИ для контроля широкого круг» промышленных обьекто
, вхлюиает следующие основные злемениы: исследование якусти-
|<с1их м д9 свойств материала о^.ехтя и его конструкции, раз-
работку методических приемов "Э-контроля, разработку НТД,
^Ор параметров контроля и соотгетствухщие средства контроля.

З.Разработана системе классификации источников АЭ с ис-
дохьзовяяием параметра " гс " и получены критерии оценки со-
евый контролируемых объектов, ь соответствии с которым
ьромзЕСдится опенка ряботосдссооности объектов, отнесение их
Iгруппам годных, условно годных и бракованных, отличительной
чертой системы классификации и крлтеоиес является и?; количест-
лшш характер, б- зирущийся 1а параметрах механики разруше-
ния и включающий .шрязетрп сигь лэьДС и параметры нагружения.

4 .С использованием последовательного анализа Вальдэ про-
йдена статистическая классификация оценки наступления прегель
кого состояния объекта но признакрегистрации параметров ис-
точника ЛЬ соответствующих не менее чем троекратному удовлет-
ьорънно критерии катастрофимески активного источника.

5 .Представлены результаты многочисленных /-с’-ис-^тани
Сделай и натурных оСгьектон, данные которых были исиэльзогчны
Мя «рорьботки элементов Ад метода контроля и создания смет
^асс^икации источников Ад.
ГЛАВА 5.ИССДВД0ВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ /
НдалтаНТС-ТЕХНИЧЕСЖ ДОХУ ТЕНТОВ ПО ДИ'ГН СТИКЕ
и КОНТРОЛА ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 1ВЛЕНИН
акустическое ъ:.и;ссии

Базовыми элементами любого промышленного методе НК явл ются
гяняческис сревстг* и нормативно-техническая докзментагия. По~
среястЕяым контроля мы понимаем здесь принципиальные матери-
ке составляющие, связанные непосредственно с приемом, обра-
боткоП и регистрацие!’ сигнал*», определяющего и особенности кон-
кретного метода. Выполнение этих особенностей поз роля ет сосредо-
точить витание н» принципиальных моментах и отлонить рассмот-
рение второстепенных элементов. К этим в» ным, но не носящим
^ундвментяльного, спек и ического значения, особенностям могут
быть отнесены такие моменты, как «етокативши процесса контро-
1я м сбрчботки информации, включая и вопросы адаптации вычисли-
тельна техники, вопросы схемотехники и построение средств кон-
труя и ряд пругих, гло 'ет быть га ных, но не лерЕОочерецных
вопрос о в.

Доказательством определенной вторичности подобных проблем
Цлет служить то, что, например, первые экземпляры: устан к
00 приему и обработки сигналов АЭ были скомплектованы из ста) ,«р-
приборов, я перше представители специализированных пркб
**) никак не учитывали особенности сигнал- не ен

3 "Рхеояппярятуря 60-х годов была необходимым этапом, позеолир-
сделать последующие шаги по рлзьитию метода АЭ.

'^о касается нормятивно-технич^скоГ док} ентяци « чК
Началось любой физический метод исследование материале
срегр^чеТСЯ Ь нРомыаи1енный ыетод диагностики или НК только в
случае, когда имеется соответствующая нор14ятивно-техниче( -
^ддаентясич. Можно констатировать, что в квялк нкяционных
рвотах» предшествующих оформлению настоящей, практически пол-
...тьв отсутствовали необходимые с ношей точки зрения разря-
ди соответствующей НТД |44,45,о<,233-245^ .

Особенностью настоящего раздела является то, что исследо-

^НИ| положенные I основу описываемых в настоящей главе сред-
ств контроля и НТД базировались на представлениях о сигнале
13, приведенных в предыдущих разделах. Кроме того, поскольку

«лте вопросы имеют самостоятельное значение, в данном ряз-

:ые представлены только те моменты, которые включают, по
шенмг автора, либ. принципиальное физическое, либо мртодол -
гическое содержание.

5.1. Преобразователи акустической эмиссии

Преобразователи АЭ (П^Э) играют принципиальную роль не толь
и ич техническое средство, обеспечивающее преобразование
иехянических колебаний в электрические, но и к°к элемент электро
готического тракта существенным образом влиягщией на количест-
во передаваемой полезной информации.

Конструкция ПАЗ, условие его использования оказывают влия-
®в **• интерпретацию принятых сигналов и в конечном итоге ня
Оценку результатов контроля.

Возможны классификации ПАЗ, 1 основу которых положены раз-
йи°брлзные принципы. В нашем случае, при базировке на информя
Зонные характеристики элементов канала передачи АЭ-сигналя,
подход, связанный е изучением частотных хяряктеристик
(ЛнХ* Б основе лехит представление К.Геннона [112]
об лн.^яиИОННоГ пропускной способности канала, которая мохет
Зить пряжен» в виде:

с = д Р&дх/>+ -рг) (6.1)

где 4 ” полоса пропускания, Рс/ - отношение мощное

г, емгнял/шу •

Ориентация н₽ положение К. ”еннона прел определила кляссии-
сгпго П*Э ня широкополосные, полосогые и узкополосные [10 ] .
р этом предполагалось, что широкополосные 1РЭ передаст уякси-
де т<ормяттии, но облапают более низко? чувствительностью, чел
^молосные ПДЭ. Полосовые хе ПЯЭ обляпают достоинствами обеих
Ш01 преобразователей, что привело к выработке рекомендации
ао юс преимущественному использованию. Следует сразу оговорить-
ся, что технические сложности создание указанных П^Э и неразра-
ботанность теоретических положени" помешала широкому использовп
пв полосовых П*2 ня практике. Поэтому основное снимание уделим
н*лизу первых двух типов.

Существующие монели "Э аппаратуры в подавляющей большинс -
И случаев используют пьезоэлектрические П*1 . Зто связано с
10гиш| причинами, включая традиции использования пьезокеря ики
° ее широкое ее распространение, технологичность и т.д.
^острикдионные преобразователи практически не используете ,
31 включением редчайших случаев ^347^ • Емкостные и лазерные
п₽еобрязоЕчТели используются иногда для калибровки г зео рл
1чТелей И исследования ^ормы *'П-сигнялое /^17,303} .
з связи С сказанным, рассмотрим более подробно цдо, ис-
д01ьЭуедие Б кячесТбв преобразующей среды пьезоэлемент.

5.1.1. Исследование и разработка пьезоэлектрических преоб-
рзов-зтелсй акустической эмиссии.

Несмотря ня весьма обширную литературу по пьезоэлектричес-
ки преобразователям (со-ерательные обзоры даны в [_34,3о,204}
ря:моментов, существенных с точки зрения «Э-применения, в них
не стря ен. Это потребовало рассмотрение работы пьезопреобрязо-
г«теля [20Б,2Сб1 с тем, чтобы получить ряд требуемых для «на-
до ПДЭ параметров.

Рассмотрим пьезоэлектрический преобразователь (рис.5.1) в
иге тонкой глястины поляризоханной по толщине и совершающей про
родные колебания [205] .Ь этом случае можно воспользоваться

дернениями для пьезоэлектрической среды

б следующем виде [Зб2

(5.2)

5*3 “/$33^3

(5.3)

где 7^ - механическое напряжение в наира тлении х ;

5*3 “ деформации в направлении эс ; ^7 - напрг-енность

метрического поля ; - электрическая индукьи’7 ;

“°№ упругости при постоянной индукции; И3з - пьезоэлектри-
^кая константа, связывающая изменение электрическ й индукции
с изменением механического напряжения ; ” ДлэлектРичсск

П0СТОяиная. Ддя пьез^керамики типа ЦТС, эта постоянная обратно
п 3 ' //«Г5

₽0°ориионяльна диэлектрической проницаемости / 33
уьнейавм для упрощения индексы опустим.

Зодногое уравнение для л ских еолн , распространяющихся

и^ряглении

е среде с потерями, мото записать р виде

(^.4)

у — плотность среды , - смещение точек среды ;

С - модуль упругости среды без потерь ;

’рягненнт (5.3-5.1) определяют прэпесс распространения у.з
р пьезоэлектрической среде с потерями. Ре пение ролнового
урчания с учетом пьезоэлектрических сеойсте среды, задавае-
ма урягненирми (5.2-1.3) и для определенных гряничных условий,
403М1МТ *мчислить ьсе необходимые ням параметры 1ВЭ.

Полученные решения (подробности р приложении 115.1) пали-
мы в гиде следующей системы уравнений

гь Г=?5(?,^г) -пг?лЛ?г?А) 5. +*<? . (1фЬ)

п тг= 2{&. (5>6)

(Ь.7)

Система уравнений (5.5-5.7) описывает электроакустические
процессы в пьезоэлектрической пластине. Коэ4 гиииент обеспе-

®Евет возможность приравнять электрическую величину V - на-
^ение ня обкладках пьезопл^стины механическим величинам, стоя-

Е правой части уравнений: - характерны?, импепянсям,

- колебательным скоростям поверхностей пластины. Поэтому
цело считать коэ^ициентом электромеханической треде, ор«-
0. В соответствии с положениями электромеханической аналогии
^ебятыьняя скорость чястиц твердого тела эквивалентна току
,метрической цепи, следовательно, коэ^ициенты при скорости

|КРЙЕ«лентны механическим импедансям.

Используя уравнения (^.5-5,7), можно составить эктивялент-
цую схему дьеэопреобрязовятеля (рис.5.2э), вычислить механичес-
ки и электрический имяедансы, я также чувствительности (по
вденхю или по напряжению) пьезоэлектрической пластины.

Выражение для входного электрического импеданса пьезоэлект-
рической пластины получим из уравнения (5,7), используя (5.5)
1(5.6) для того, чтобы сумму выразить ь-ерез

штрическое напряжение и механические импедпнсы:

Коэффициент передачи по напряжению получении* из системы
(5,54.7.) имеет вид:

1 2с т 2а.

И. 2/?с

(5.9)

Коэффициент преобразования по току имеет вм;

(! .10)

К режиме холостого ходя ]_ *0 из уравнения (6.7) имеем
В режиме короткого замыкания ( 14 = 0)

К1= П^ + Е,,2г I <5.12)

•у, установить требовяние заторможенности задней поверхности
у,стили . тогда

= - и

(5.13)

_ и-

что говорит о том, что в этих условиях форма электрического то-
11 покоряет форму колебательной скорости ня всех частотах (при
дох потерях в пьезоплястине, т.е., когда п- - действитель-
ная величина). В других случаях связь фор^ы механических и элект-
ртеских сигналов более сложная.

Рассмотрение работы пьезолпастины проводилось в рямкях мо-
дом пьезослоя. ’нялогично мс гно получить необходимые параметры
ди пластины совершающей радиальные колебания . Отличие
остри только в том, что при выводе должен использоваться пьезо-
модуль с13< .

Анализ выражений имдедянсов пьезопреобрязовятеля [206 ] ,
>чпе коэффициентов передачи показывает, что они являются сло5*-
комплексными величинами зависящими от частоты возбуждения.
этом они принимают значение 0 н® частотах резонанса и Ос)
^частотах янтирезонянса.

К<мплексный коэффициент передачи пьезопреобрязовятеля
костью определяется особенностями, в которых он принимает
зн,чения О (нулевое значение при р г Р-’ ) или бесконеч-

Н°СТь (полюс при р~ р/ ) [2073 • Выря сение для коэ44ициен-

(^Дячи можно представить в виде отношения гюкинсиов
цв

(5.14)

р. 8 фЦ + 3 иэ; ’ комплексная ЧВСТОТя.

При рассмотрении положения нулей и полюсов ня комплексной

цосюсти оказывается, что полюса располагаются в левой полуплос

1Ссти, нули располагаются по всей плоскости, но сюшетрично от

сительно вещест енной оси.

Кое^ициенты передачи выражаются также через модуль и

•ргумент (фазовый угол).

*(*>) = |кг«)|е-'ф^)

|р|К((р)1 ~ амплитудно-частотная, (с^>) - *азо-чястотняя

нрвгтермстикя преобразователя.

В случае расположения нулей К в левой полуплоскости, преоб-

р130Еяталь м хно считать минимально-фазовой системой, которая
Лйдеет следующим свойством [114] : амплитудно-частотная и *>я-
зо-ччстотняя хяряктерисЛ<и связаны ме^дУ собой преобразованием

Пьезопреобразователь можно отнести к цепи лмнимально-млзо-
типа в некотором диапазоне частот, поскольку его эквивалент
схема может быть представлена цепью лестничного тип*', с
из последовательно и параллельно включенных Д|ух пол^с
"й‘ (рис.ь.2). иго спр»мдли»о, поскольку можно пренебречь
Рис. 5.1. Двухслойная колебательная система, включающая
пьезопластину.

Рис. 5.2. Электрическая эквивалентная схема пьезоэлектри-
ческого преобразователя акустической эмиссии.
^руодмм активной состяглявщей Обусловленной внут-

потерями ь пьезомятерияле. Наличие сопротивления потерь
|3Ж1чает полосе и тел самым изменяет тип цепи. Однако в случае
^осмтвльно мало , величины потерь * для ЦП и е особенности
цчрця, мохвм считать льезонреобрязователь минимально-,пзоюй
^.в. Это поло ение спр«Ее лито в няиболы.ей степени для хиро-
г клользуемых резонансных 1ВЭ.

Принципиальным моментом является то, что 1РЭ представляет
еобо! «снструкимо сод ер сащую помимо непосрецственио пьезоэлеыен-
р це ряд к нструктигных элементов. Практически число слоев
I, ет достигать 1 и более. Прямое расчет выра ений тина (5.Я,
5.14) мо'ет пивать ряд неразрешенных вопросов, связанных, на-
:рмер, с н«личиеи лопсмнительных резонансов на ряде частот [305
’.мтиму проанализируем । начале частотну» характеристику более
..?:стоР - 2-х слойной системы (рис. .1).

Из [ОЗ] известно, что входной механический импеданс 2-х
и -'Мой системы негру’внной ня среду I имеет гид:

г;е у ~ с. г.

' ' т - акустический импеданс с. -ой среды,

- ^язовьг набег е слое /у т-; среда 2 -
^пространство (для воздуха О ), среда I - пассивный
• ерв^я 0 - пьезоэлемент.

Из Ифа ения (ЬД7) еидим, что
^ункижн фазових нябегов в слоях 0 и I й представляет, по-
У^сгву. поверхность в координятях \рО) .

НяЯдв- соотношения, связывание Ц>с и <р, , при которых

1)ЛЯя обращается I ноль ши в бесконечность.

зчписыряется р виде

-о

т Ьд (А>

(5.19)

«ц точек с коорлинятчыи

(Ь.20)

Г:1 К- 0,1,2,...

П- 0,1,2,... Добавляется условие

1-пт^(р.-ьдЧ:’|

(5.21)

Грчпи зависимости рСч’о, Ч3,) , для различных при-

•е:ены ня ржс.Ь.З.

т. = I
ГПа. > I
ГЛ? < 1

•иоме равенства Р ('-Р, ) = записывается в виде

1 - гл!§ V. Ч3, = €>
® *очек с координатами

(5.22)
Рис.5.3. Распределение резонансов в дзухслойной системе,
а - на фазовой плоскости, б - по оси частот.
I Т0Ч8К

(5.24)

где

п — о,I>2,•••
К = 0,1,2,...

добвниется условие:

О {5.

Ерше ЗАВИСИМОСТИ 1=/У'о, Ч}) = СО ддя различных
и еяи на рис.5.3, где ил , = , т* < /, >-г?? ><

при-

Кривые рис.Ь.3,ч позволяют построить распределение резонан-
се! системы в заменимости от толщины слоя или значений рабочей
цвет ты (рис.5,2,6).

Д1я примеря ня рис.5.4,я показано рас 1ределение янтирезо-
мнеов в зависимости от частоты (точки пересечения пунктирной
прямо! линии с кривыми о).

Очевидно, что няклон сплошной трямой линии ня рис.1.3,я задает-
с с!

ся величиной отношения -% и не зависит от значения рабочей
Со «/
частоты.

Из рис.5.3 и 5.4 видно, что резонансное состояния 2-х слой-
но$ системы негармоничны, т.е. не следует через одинаковые про-
Лки базовых набегов лля одного слоя (ратные П). Причем при
Мнении рабочей частоты в некотором диапазоне частот резонян-
® следуют ре^е (точки I и 2), в других диапазонах резонансы
с^й’®ны (точки 2 и 3). Этим эффектом объясняются непонятные для
$°роь ^3097 "дополнительные" резонансы многослойной системы.

ареальных условиях мы имеем, как правило, более сложную,

* сдойнал система. Для трехсложной системы условие резонан-
а-

Рис.5.4. Распределение антирезонансов ® ^°оЯ сис_
системе (а) и резонансов в р
теме в фазовом пространстве.

0, ОДЯСЫЕЯ0ТСЯ 3-х мерной поверхности. .язоим набего. л,
дойной системы - поверхностно в 4-х измерениях. Соот,ет-
сееино графически. анализ возможно проводить только с испольо
гЛШ сечений, устанавливая требования константности рядя пере-
до. Аналитический анализ мошо проводить, используя шр» е-
(Мдля входного импеданса (5.8 и 5.17). Для примера ня рис.5.4,6
приведено ряспределение нянсо в разовом объем*? для трех
сдобной системы.

Хяряктерные зяхисимости распределения резонансов для 4-х
сдобной системы, Еключяющей пьезоплистину толщиной 0,5 м^, сл >я
протекторе - силиконовой плястины 0,5 мы, стальную пластину тол-
пой ~ 4 мм и слоя воды, изменяющегося в диапазоне 0,1*2,5 мм,
предстйЕленя ня рис.5.5,б. Эти экспериментальные данные подтвер-
дит, во-первых, характер изменения резонансов многослойной
системы (в координатах ), пред ст п тленных ня рис.

5.3 (д координат) ; во-вторых, особенности распределе-
ния резонвнеов. Например, если зафиксировать толщину слоя кон-
тактной среды значением I мм, то получим резонансы ня частотах
5,-2,9 МГц, Щ =2,74.Гц, -2,1 НГц и Д-2,0 ЬГц.

им что промежутки ме ду резонансными частотами различают-
а:$г$г’Л1_, =0,16 КГц, Л 5,. =0,64 :.Гп, Д =0,1 . Гп

Выявленные теоретически особенности реального ПАЭ» подтгер-
лбиие е эксперименте показывают, что амплитудно-частотная хя-
₽чктеристикя ПАЭ имеет сложную систему резонансов и без специяль-

е не может считаться однорезонянсной смстсио!. АЭ ^ирмы
А^егад для подавления дополнительных резонансе, исполь Р _
Мясные фильтры, в иде катушек индуктивности, состяеляящ е
^те с дикостью пьезопластины резонансны контур.
Более сложная ситуация имеет место в случае ПОпытак соз *>
вмрокополосных пьезопреобразователей. Наиболее часто р„
полосы рабочих частот пытаются достичь пут^ демп ирова-
^пьезолл «стины. Однако полного демпфирования обеспечить не
рвется, в результате чего имеет место значительна; неравномер-
ность амплитудно-частотной характеристики (рис.5.6).

Неравномерность АЧХ преобразователя, использующего пьезо-
пистину можно в определенной степени уменьшить, используя дтя
ентячных ПОЛ [2о*3 • Один ПЭЛ используется для прием*» сигна-
ю> «3 ПО обычно? схеме, другой включается в цепь отрицательной
обратной связи (рис.5.7). На рис.5.8 представлена АЧХ, получа-
ем при ислольоо!ании данного предложения.

Сложность колебательной системы ПФ, обладающей нескольки-
м тилями колебаниг и, соответственно несколькими системами ре-
зонансов (для пьезоплястины, например, это резонансы по тол-
цне, по иИяметру и т.д.) ставит ряд проблем. Среди них такие
проблемы, как калибровка ПФ, представление параметров ПФ и
ряд других.

области калибровки мо гно шделить задачу определение час-
тотных зависимостей (АЧХ и /IX) ПФ. Е большинстве случаев при
сити, например, АЧХ возбуждают ПФ непрерывным сигналом пере-
ел

^иамой частоты [40 . ,фугой подход, как ням к« ется более
Штемы - это импульсное возбуждение ПАЭ сигналом имитирующим
Р^ьнцр сигнал ф. Данная рекомендация связана с тем, что в ко-
втел нзй системе с несколькими типами колебаний (в просте шем

- двумя) в зятисимости от силы связи ме ДУ типами колеба-
й с уровня возбуждение мо ет реялиэогы-аться либо моду
^^нмые колебания (когда возбуждаются оба тип»), либо сто

1. ПъсзолсменГ ОЛмм

1. Поотегтор 05мм

3 ВоЭа 0.1 + 2 5 мм
А/. Сгапь Ч.Омн

,Четырехсложная колебательная система. Толщина слоя 3
водь, изменяется от 0,1 мм до 2,5 мм.

Распределение резонансов четырехсложной систем?’.

с,--5. Распределение резонансов (б) в четырехсложной
дельной системе (а) при изменении толщины одного
Из слоев.
кол*б»нии (хогдя происходят случяйшв возбудили в
^,0! спектр* частот).

в связи с этим МО «ио рекомендовать кялибровку П'о в рваше
ИВВМ или повторяющем р’бочис ретин П»Э. Следовательно, необхо-
ра проводить кялиброгиу П«Э установленным ня контролируемом объем
„ С приенением имитяторя повторяющего пяраметры реального «3 »-
„ОСТ, » частности можно использовать источник *Э . су-Чильссоня.
.ршденные ня рис.5.6 данные получены при использовании именно
!ТСГО источника.

Из рис.5.6 видно, что *ЧХ пьезопреобрязогятелег имеют весьма
иошуо, можно даже сказать, стохастическую структуру. Вслецстши
этого ням представляется невозможным проведение аналитических
расчетов прохождения сигналов *Э через подобные преобразователи,
оосюхыу отсутствуют адекватные аналитические ыряжения для коз.-
доентоБ передачи реальных ПЭЛ. Это предопределяет необходимость
«еденного анализа прохождения сигналов через ПЭП с применением
ЗН.

Пьезоэлектрические преобразователи широко применяющиеся при
«устмческом неразрушающем контроле представляют собой еловые
мектроыеханические колебательные системы. Принятые для оценок
Расчетные модели и эквивалентные схемы [34,35,204] не в достяточ-
^мере отражают реальные процессы прохождения сигналов чарс
ЧРвобрязог^тель. Сложность частотной зависимости теряктерис!»
^Лрязогэтелей связана е первую очередь с применением ограничен
4,1 По размерам пьез о актирных элементов и конструктивных эле < нт в.
^ольэоБянме преобразователей имеющих гладкую широкополосную

характеристику коэФч-идиентя передачи (емкостных, толстых
^ничено из-за их малой чувствительности, или ело-нести
Рис. 5.6. НарнцроВоннля АЧХ и^ЧХ
широкополосного ПАЭ
^отоыения преобразователей данного тип* и нестабильности их
с,ряметров-

В значительной степени вид частотной зависимости козлищ-
^8 передачи ПЭП зависит не только от его конструкции, но и от
условий нагружения. При этом оказывают существенное влияние
лустнческий импеданс контролируемого объект*, а также импеданс
|Толршы переходных слоев, включая контактную среду. Конкр*г»*г
щ частотной характера стики коэффициента передачи зависит от
методики ее определения, в том числе и от вида источника сигиа-
юв.

Няприьер, ня рис.5.6 и 5.9 приведены для примеря 'ЧХ пьезо-
преобразователей, использующихся для приема сигналов «кустичес-
юй эмиссии, полученных различными способами. Чэсткпные характе-
ристики (рис.5.9) были получены следующим образом. ПЭП у ст а ня в-
нвяки на стальной блок в гиде куба со стороной 800 мм, что
цитировало полупространство. Поверхность блокя ня расстоянии
100 мм о? ПЭП возбуждалась широкополосным генератором якустичес-
их сигналов, в качестве которого использовалась вращающаяся ме-
тылическая щетка. При трении и соударении стальных проволочек
В1етки о поверхность блока возбуждался широкополосны? (по крайне?
мере до I .4^) акустический сигнал, используемый для оценки 'Ч .
В экспериментах по снятию АЧХ использовались нами также электро-
йсхроше генераторы, излом стеклянных волокон, падение шарик*
и 2 мм и другие. Во всех экспериментах характер 'ЧХ осте пл-
Ся подобным, основными особенностями которого были весьма еыс -
йя степень "иэрезанности" АЧХ, что свя «но с наличием резонанс-
** явлений в сложной колебательной системе: пьезоэлемент -
°иструктиЕные элементы-персходноГ слой - объект. I хяракте-
Рис.5.7. Схема включения пьезоэлемента, обеспечивающая
выравнивание амплитудно-частотной характеристики 1-рабо
чий ПАЭ, 2-вспомогательный ПАЭ в цепи обратной связи
усилитель.
Рис.5.9. АЧХ преобразователей, подученные с использо
ванием щеточного возбудителя. Параметром
кривых является величина индуктивности.
Р1СТМ*

ПАЭ (АЧХ, ЛЧХ, импульсные характеристики)

• полученных

Р*

ЛИЧНЫМИ способами приведены в П.5.2.

Естественно ожидать, что при прохождении сигнялог через

^ряэомтели, частотные хяряктеристики которых дредстяыены
м рис.5.6 и 5.9, параметры этих сигналов претерпят значительное

вменение.

Поэтому бяхной задачей является не только оценка изменения
аарвметров сигналов прошедших через ПШ, но и выяснение видя
зависимости изменения параметров н« выходе ПЭЛ при контролируе-
мом изменении параметров ня входе ПЭП.

В связи с этим возникает необходимость выбора многообразия
регистрируемых параметров АЗ наиболее устойчива к внешним еоз-
воздействиями или таких, у которых зависимость от этих воздейс-
твий имеет простой и легкоопределимый вид. Для сравнения устой-
чивости различных параметров АЭ нами были проведены расчеты сиг-
илов ня выходе ПАЭ, АЧХ которых приведены ня рис.5.6 и П.5.2.1.
(Расчеты выполнены совместно с В. ‘. чиргазовым).

Для расчета прохождения импульса ГЭ использовался сигнал,
форме которого описывается »ф« гениям»; еиед (2.96), (2.100).

Поскольку мы имели ЙЧХ преобразователе?, необходимо было
перевести сигнал в спектральную область для чего выполнялось
^образование Лурье. Затем спектр сигняля"пропускялип через
преобразователя, после чего восстанавливали временную
М сигналя ня выходе ПЭЛ.

На выходе ПЭЛ по временной форме сигналя опрсделялисв.
верный счет Л/ и длительность сигналя, я тяте максм-
сЧьнме значения сигнялог на выходе и на входе ПЭЛ. 1 ровни диск
Р^иациг изменялись б зависимости от амплитуды СИГНАЛОВ и выби
роись рягными 0.5 от ывксшмхьной «шиитуда. Кзиенеяеииы
„е,рои АЭ юшульс. быля его длительность (ямплитудя), хотор,я
„рцфомлчсь и дияиязоне ] мхе - 7 мкс. Это позволило иер. ирмт
^ересую^ няс диапазон частот 100 кГц - 1.0 мГц.

Полученные в результате расчетов данные позволь т провести
рассмотрение закономерностей изменения параметров единииного и -
пульса Ю при прохождении его через ПАЭ.

Ня рис.5. -о.13 приведено ряд зявисимосте парлметро! «о
кедлься' прошедшего через ПАЭ. Расчеты параметров проводились
дя реальных преобразователей: широкополосного преобразователя
с ИЧХ и /ЧХ (рис. 5 & ), полученными в [321 ] и узкополосного
дреобрадовятеля типа Д.9202 фирмы Д/Е. На рис.5.10 приведены
зависимости энергии сигнала на выходе широкополосного ПАЭ от
анергии сигналя ня входе (я) и зависимость амплитуды сигналя
м шходе от амплитуды ня входе ПАЭ.

Зависимости носят монотонный характер для всех использо•, вян-
нщ моделей ДЭ-имп^льсов. ?.’омно отметить ли^ь некоторую "нели-
нейность’’ зависиостей при относительно больших значениях энергии
। амплитуды. Эта "нелинейность" ня представленных "динамических"
зависимостях связана не с истинными нелинейными характеристикч-
в преобразователя, я с трансформацией спектра исходного сигня-
й после прохождения ПАЭ.

в большее влияние ня параметры импульса называют спе1
№ьные характеристики (*ЧХ и ФЧХ) узкополосного преобрязовяте-
(рис.5. Ц , Здесь можно отметить не только умень ение наклон”
^сииостей, но и уменьшение энергии и ямплиту;ы импульса ня ш-
,0Аа при увеличении этих параметров ня входе П\. Этот э^ кт

рнс. 5.И. ^цнАмичесние харайтдостицй ЛАЭ ДО
а; во энергии , 5) по Илш’ амплитуде,
ся-н. ед

Рис. 5Л2. ДнчлмичЕоинЕ харан-терцстяни
оЛах) : а) СУММАРНЫЙ счет ,о?цее число импульсой ;

5) ЧИСЛО ММПУАЬСОВ ФРОНТА .
Й5м (ИКС)

Рис. 5.13. Динамические - “~

^!№чг о.б1^^ .- а) число (лнтольсоЬ спаЗа
§} алшшность
та<е объясняется фильтрующим действием ПЛЗ. А именно, импульс,
малую амплитуду имеет также мелкую длительность и. сле^
цова*вльН°’ ШИРОКИЙ спектр, ри увеличении амплитуда (длитель-
восп) энергия сигнала растет, однако г спектре импульса все
больяе преобладают составляющие более низкой частоты. В резуль-
,лв ^ильтрупцего действия ПАЗ ня его ыходе энергия и амплиту-
д может уменьшиться, т.к. для энергии составляющих спектра,
проходящего через *ильт уменьшается.

Расчеты показали, что изменение длительности и ямплиту и
водного импульса приводит к изменению суммярного счет» и дли-
геьности на жходе широкополосного П*Э (рис.5.12 и 5.13). При
этом для данного набора параметров зависимости суммярного счета
I длительности импульсов ня выходе ПАЭ для рядя ч-орм импульсов
веют максимум, а тяте участки нарастания и уменьшения значения
счраметров. Так же, как и в предыдущем случае эти эффекты можно
объяснить особенностями взаимодействия спектра сигнала с АЧХ и
ЙХ преобразователя.

Суммируя данные численных расчетов прохождения сигналов АЭ
через ПАЭ, мохно констатировать следующее. Зависимости парамет-
ров сигналов на выходе ПАЭ от ПАраметроь ня входе носят неменотон-
ЧЛхарактер. Причем, кривые имеют максимум для определенных
Течений параметров (сч.рис.5.11-5.13)• Наиболее ярко этот
^кт проявляется для узкополосных, резонансных ПА с и связно
и°» к выше объяснялось, с действием преобразователя как узко-
по*осмого фильтра.

Насчет и измерение шумов ПЛЗ», Важным ,Актором, определяющем
1 вечном итоге продельную чувствительность ПЭ контроля являот-
Ся ветвенный тепловой шум ПАЭ [14,233] . О определяется актмв-
и „стлмямег кш1Эдй«сл пьезоэлеыент». зямст от его лмжос-
Я1, «М от пярчметров линии связи П»3 с усилителен и пчр,-
иерлии усилителя.

При проектировании малошумящего усилителя ДЭ необходимо
еодасовять усилитель с источником сигнала по шум*»,, т.е. 10_
биться наименьшего влияния шумов с системе "источник сигналя
.усилитель". Для этого необходим следующие меры: выбрать тип
цгивного элемент I. выбрать схему включения первого каскада и
доследацих» выбрать- оптимальный ре*им активного элемента в п р-
и каскадах и типы обратных связей, охлаждение первых каскадов,
ыбрять схемы согласующего четырехполюсника (входной цели), ко-
торый ставится метду выходными зажимами источника сигналя и вход-
ной зятиками усилителя. Для правильного выбора мер позволяющих
подучить наибольшее отношение сигнала к шуму необходимо знать
мрвыетры источника сигналя и условия его работы.

Источником сигналов и шумов в аппаратуре ДЭ являются пьезо-
электрические преобразователи. Нами были проведены измерения эк-
ымлентного сопротивления пьезоплястин из ЦТС-19 и датчиков
^готовленных с использованием этих пластин.

Нэ ри с. Ь. 14 приведены частотные зависимости активной Я. )
реактивной ( с ) составляющих импеданса ненягруценного и няг-
РЛвнного кристалла ЦТС-19 диаметром 7 мм итолщиной 6 мм.

Из рисунка видно, что величины активной и реяктигио состяв-
свободного кристаллп сильно зависят от частоты, ПрИЧР‘
реактивной составляющей изменяется ; параметры демп^иро *ж-
11ОГо Металла меняются в меньшей степени. Эквив^лентняя схем
^ка с зядемп^иро ванным кристаллом монет быть представлен в

® ’рзллельно соединенных Я и С •
Рис.5.14.Частотная зависимость активной (I) и реактивной (2)
составляющих импеданса нагруженного (б) и ненагруженного а
диска ЦТС-19 диаметром 7 мм, толщиной 6 мм.

ч -

г •

I________

Г~—-----г-------,-------,-------г—--—--

Р 150 200 2$о 300 350 7, хГц

^С,5-Р5.Частотная зависимость спектральной плотности щума
эквивалент ПАЗ - расчетная зависимость, 2 - эксперимент.
445

Теплоте иуми * пьезоэлектриках полностью опись -> -
^риулой Цайвистя [2093 :

где

(5.26)

- эквивалентное сопротивление зумов

I - постоянная Зальцмана. Изучение шума преоброзовптеле’’
сводится к изучению шума их эквивалентных схем.

Зная параметры этих схем, я, следовательно и их шумсше
сюЯства, модно осущест.ить меры по повышению отношения сигнал/
/щум. Няилучшего согласования по шумам можно добиться только г
относительно укког полосе частот. Причем, для слабо демп$ировян-
шх кристаллов эта полоса 6}дет уже чем для сильно демпфирован-
ии кристаллов вследствие значительного изменения величин активной
I реактивной составляющей импеданса с частотой.

В юирокополосвих системах применение согласующего четырех-
пиоснйкя ме ду пьезоприемником и усилителем неприемлемо. В этом
случае, в зависимости от выходного сопротивления пьезоприеыника,
Чдоо правильно выбрать тип активного элемента, схемы включения
первого и последующих каскадов, выбрать оптимальны? режим актив-
ного элемента в первых каскадах и тип обратных связей.

Важной шумовой характеристикой акустического преобразовяте
является отношение сигнал/шум ня выходе пьвеоприамникя без
пумов приемно-усилительной аппаратуры). Подключение усили-

х выходу пьезоприемникя будет в то? или иноГ степени <мень-
**ь отношение сигналя к шуму за счет собственных шумов си. вл -
ЙОГо Мм*ала. Собственные шумы усилительного канала опр делаются,
1 °сво ном, входным каскадом усилителя. При этом важное значение
правильное соглясогяиие входного каскада усилителя с пье-
^амнихом. Критерием правильного согласования м > ет служит!
„„мвиьиее ухудшение отношения сигнял» к шуыу ня иаодя ПЬк10_
црИИИКЯ.

в [34] показано, что, если индикатор реагирует ня средде-
1вядрятичное значение сигналя, являющегося стационарным случяй-
дл процессом, то целесообразно рассматривать следующее вырже-

йв отноыения сигнали к шуму пьезоприемника:

7 г г I /<^02 )

'и Не ?с

где

(5.27)

- колебательная скорость на возбуждаемой поверхности
пьезоприемника.

- энергетический спектр входного сигналя.

Д1я примера были рассчитаны -у-пл входного каскада приведем-

те ко входу усилителя при использовании во входном каскаде
биполярного и полевого транзисторов (КГ325Б и К11303В). Выходное
сопротивление источника сигналя было принято К. =10 кОм и
С«600 ар. При этом напряжение шумов приведенное ко входу усили-
теля в полосе пропускания 0,1+1 мН; при использовании биполярно-
го транзистора получилось равным 3,о мкВ и при использовании по-
левого транзистора 2,9 мкВ. 1.о. шумы усилителя с полетим тран-
истором ня входе при сопротивлении источника сигналя К »10 кСЫ
1С » 600 пф в 1,25 раз меньше, чем при использовании бип л рн
го трчнсзиторэ. Причем, с увеличением активной составляющей это
Говение увеличивается.

помощь© селективного микровольтметра с полосой пропускания
‘2 измерялось напряжение шумов ня -«ходе предварительного
)с*Иителя при включении ня его входе либо пьезоэлектрического
^^вдда, либо яктишого сопротивления и емкс сти» имитирующих
^«Дэнс датчика.
№ рис.&ЛЬ приведена расчетная кривая I распределения
сейрмь"01 плотности шума ня зажииед параллельно включению
,, [0 кО и с б0° эксперияентяльняя кривы 2 представляю-
до доы усилителя с подключенным пьезсдатчиком, нагруженным
м мвССИИ*ЫЙ блок.

Напряжение вумов приведенное ко входу предварительного уси-
дуыя при подключении данного пьезокристалла измеренное с по-
юсьв милливольтметра В 3-5 в полосе частот 0,1+1 Тц равно
3,3 киЬ. я при подключении имитатора датчика - 3,5 мкВ.

Расчет спектральной плотности шумя ня эквивалентной
цвете проводился по следующей схеме.

Действительная чисть импеданса цепи, состоящей из параллель-
но омоченных Я и С , выражается так:

Йе 7 =------------тг (&.23)

нре/?/-

Таким образом штектрпльняя плотность шума такой цепи еы-
рязктся следующим образом:

Н Ум _ /_^±--------------- (Б.29)

= /лГ *

Из сравнения кривых I и 2 рис.5.15 видно, что спектральная
мотность шумя, приведенного ко входу предварительного усилите-
ори подключенном преобразователе висе спектральной плотности
на зад илах параллельно включенных « 10 к^ы и С =600 пУ
88 некоторую величину. Это объясняется действием собственных
генераторов шумп входного каскада предварительного усилителя.

Рассмотрим несколько подробнее влияние эквивалентных па
Растров П/'Э и входных цепей - емкости и сопротивления, подклю
^енн^х ж я->б (рис.5.16) вход* усилителя, где Сп -

'"«сть преобразователя, - ^осяъ соед*я»мы,ого мбм"
,ЯОДИ"Я ««ость прибора, кп - сопротивление хярчиеризуо^,
^дввшые электрические тепловые шуш преобразователя.

Преобразуем схему к более простому ацду, гдв ж<яоч_
шумов Е^д, обусловленный сопротивлениями Г?п и ж

ШМ1«т*в параметры равны К, = > С^С„,Се/.

^датуишонных шумов, определяемая активным сопротивлением
Ц, , при температуре Т°К и в полосе частот д , шра^ется
ивестной формулой Найквиста, диалогичной выражению (5.26):

1 (5.3С)

где Ем - ЭДС шумов.
Непосредственно использовать формулу (5.30) для нахождения
мпряхения шумов ня входе приемника нельзя, т.к. она определяет
ижвядрят напряжения, я квадрат ЭДС источника с внутренним со-
протшенмеы /?? . Поэтому параллельную цепочку /?? - Хэ

,'где х?= -~^г ) преобразуем в последовательную цепочку,Для сха

последовательного соединения эквивалентные параметры имеют ащ:

' V ^2---

' Л/? ^/2^

(5.31)

Пряжение напряжения шумов ня асоде прибора (точки я-б) будет:

-----—------------- (5.32)

-е Х?

°првдешения напря жения шумов в полосе пропускания прибора не-
водимо проинтегрировать выражение (5.32):

(5.33)
лвгрьро !чнИе ДЯ0Т

С1пх^

И + Г^ТГ^РэС^

(5.34)

X -

1X4 77 Сэ

х = Я^Т- ССпс-Ьа ^>с/-
77С? О р?х_^ у*

(5.35)

л 4-

где Ж--?" ~ относительная полоса пропускания прибор*, кроме
ЛО . Г

ТОГО При ЕЫЕ0Д6 ПСЛЯГЯЛИ, ЧТО 7С - эх , где И -
грянщы полосы прибора.

На ри с. 5. 17 ариг^ены также рассчитанные по формуле (5.35)
крмгзые зависимости напряжения шумов от эквивалентной емкости пре-
образователя для частоты 200 кГц и о/ =0,1. Параметром для кри-
ва служило сопротивление /?э • Как и следовало ожидать, няпря-
инке шумов уменьшается при увеличении эквивалентной емкости пре-
образователя. Значения сопротивления Рэ взяты в соответствии
сданными полученными в эксперименте (рис.5.14).

Заыиияость напряжения шумов от эквивалентного активного
сопротивления ^э- легко проследить по выражение(5.32), график
зависиыости приведен ня рис.1.17. Для

й₽я ения шумов возрастает с увеличением • Ддя
^ряхения шумов падает с увеличением з • 470 связано с
ае₽ерасд ределени ем напряжения шумов на сопротивлениях и /э
’’Х что при возрастании ЭДС лумов с увеличением напряжение

Ог на входе прибора уменьшается.

Зависимость напряжения шумов от чри глпоте
веский случай) приведена ня рис.5.17,в. Кривая напряжения ап
Рис.5.16. Упрощенная эквивалентная электрическая схема
ПАЭ (а) и зависимость напряжения шумов ПАЭ от
собственной емкости (б).

рис.5.17. Зависимость напряжения щумов ПАЭ от эквивалент
емкости и активного сопротивления.
„„истчет при увеличении . т.км жв> прт(ври,ъ 3,мсмность
^ется при ионечном ыялом значении С $.

Общий БМД зависимости напряжения шумов от м С Пр^_
«я рис.5.17». Данный рисунок позволяет шбрять власти
„ р и г « соответственно, и с о

лишений 1<э и Сэ ", ’ п , для ко-

да напряжение шумов не прев мает заданной величины. Хорою
лцзо, что с ростом С? напряжение шумов уменьшается. Однако спе-
рыьно увеличивать Сэ путем увеличения не рекомендуется,
1.1. это приведет к уменьшению чувствительности. Увеличение
полезно в том случае, кодця 12>>Х.Эс . При этом уменьшается
напряжение шумов и увеличивается коэффициент передачи но напряже-
яв.

Для подтверждения проверенных рассуждений были измерены
собственные тепловые шумы ПАЭ, результаты эксперимента приведены
м рис.5.18. Измерение проводилось с использованием селективного
микровольтметра Вб-б. Диапазон частот 604200 кГц. Полиса анализа
-91П1. Пьезозлемент из ЦТС—19 имел размеры: диаметр б мм, высо-
ту - 6 мм. Расчитанное значение напряжения шумов для резонансной
шоты кГц составило Ц^=3,о мкЬ, измеренное значение

Чц®2»7 мкЕ, что по порядку величины близко к рясчитянному эк.я-
ениа.

На рис.5.18 приведена также частотная зависимость няьря ения
ДОв прибора со свободным входом (в режиме К.З).

Напряжение шумов прибора находится в диапазоне 14м I, 4 ,7
Напряжение шумов ПАЭ превосходит шумы прибор" ня реэснянсн
’чстоте и вньше вне полосы пропускания П^Э» Т.о.» характер час
^^ной зависимости активного сопротивления 1РЭ (ня рис.5.14 с
рис.3.17), для которой характерно минимальное значение
^с.5.18. Частотная зависимость собственных тепловых
шумов преобразователя акустической эмиссии
(I) и шумы прибора со свободным (к.з.) входом. (2).
Ш резонансно>и чистоте и увеличение при отклонении частоты „
^омисног, отри < >ет изменение собственных иуыо. ПАЭ от ч-стоти
6,1.2.0ц*®" предельной чугстгительности приборе!

акустической эмиссиям

Чувствительность определяется величиной энергии быстрой
упругой релаксации при скачкообразном аодрастянии трецмны. в те-
м превосходящей энергию собственных тепловых шумов П^Э.

Релаксация сопровождается излучением когерентных .ононов в
аде минимально разового импульсного сигнала. Рассмотрим этот
процесс на примере скачкообразного подрастания трещины нормально-
го отрыва? в результате чего имеет место единичный акт ПЭ.

Потенциальная энергия, накопленная в единичной связи и рав-
мя работе К = / СТ /х выделится в виде кинетической энергии
о

перемещения частиц тела. Данное возбужденное состояние было
нззеяно *рпктоном и интерпретировано [_2ЮЗ в качестве
кйзичйстицы. Количество выделившейся энергии акустического изле-
чения рзьно объему релаксации: для однородного жесткого мятери*»-
й. сто будет весь объем тела: для неодноро ного материала об- эм
связан с объемом неоднородности.

энергия единичного акта АС примерно равна
у г»

<5-3б)

где V - о<Нем релаксации (неоднородности^ - поверхности*»я
Сергия.

&1енкы минимальный объем релаксации, который может быть
приборами аав использующими пьезопреобр'': вль’

дельность определяется собственными талловыми шумами пьез пр
15 >

^ОМГМИ, чястотноя эямсимость которых для Пр«*р.эомтмя

, щ«эоэл*ентом из ЩС-19 диаметром б мы и .ысотой б ым прелСТя
рисЛ.13- Спектряльнчя ш&нсивность ,луктуяоИ энной ад

Ц1 энергия тепловых шумов, определяемая из формулы Н*йкг&а

ЛЛг-=кЧГ» при комнатной температуре составляет
ЧКЬ 3

Положим, что мы можем обнаружить сигнлл АЭ С энергией

оревосходяще энергию шума. Используя формулу Нак в&а и экспери-
иеитуьные значения 4,г< кк ,д $- = 30 кГц, э ектиж ,е

сопротивление (активная составляющая входного сопротивления
дрмборя) Я « 18 кОм, получим «0,3.10”^ Дх. Электрические
задние каскады обладает тепловыми пумами, характеризующимися
комментом шумя. Характерное его значение6 дБ. Считывая
его, получим 0,7.Ю“^Дж.

Ввиду неполного преобразования в пьезоэлементе механической

энергии в электрическия для ЦТС-ГС коэ*гигиент электромехани-

ческого преобразования составляет к~ 0,43 , предельно обнчру иная
-?0
кехянмческая энергия составит 3,3’10 дт.

При прохождении ультра звуковых колебаний через границу ряэ-
ия чисть энергии не понадает в преобр^зовятль из-за отличия
сто акустического иынецанса от импеданс’ объекта. Коэтгицмент
прохо.«дения зависит от многих ^акторов и может изменяться в пре-
мих от десятых долей " до СС-9СУ. Примем для определенности,
4,0 в преобразователь из стального изделия через слой и-кости
‘'Мчцит 0,С1 энергии *Э, тогда 2» Я •

поскольку р-со атри»пется^Э минимальных размеров, длитель-
Нссть сигналя *э, определяемая линейным размером источник* у
^относительно малой. Следовательно, в диапазоне частот д
спектр сигнала рягномсрен и простирается до частот поряди
^„100 МП». Регистрг.рувмип прибором сигн-щ &
и «ой «чети спектря.которм проходит через полосу пропуск», к
врибор" “ сост.ынет для нашего пример. 30
ийвдсмния д-ст энччение энергии Е = г -5о, .

. 1(3.1(ГИ Л».

лялыЛ размер ист оч з Э таюке влияет на умен! шемие оли
энергии в дальней зоне источника и н* уменьшении ее при рас-
пространении из-за геометрического расхождения. Бриме/, что ।
результате влияния этих .акторов, на приемник попадает 0,01
часть излученной энергии, это д*ет ГЭ.-„ТЬ(Г =1,3.ю“12Д; . V
унергия единичной втомной связи в металле составляет
(МлУ19,^. Приняв для энергии *р«ктоня значение равное
& от энергии единично* связи, получим ^7г/~З.Ю”20 Дж. Отсюда
получим общее число средяксироваеших связей Е^кТиг -

3 .10“*$
"4.10$. Считаем, что эти связи заключены в объеме ~У~ .10$,
линейный размер которого составляет 0-~~\]У = 4.10г 700.

Вен принять параметр решетки равным 5.10” см, то минимальны
ишейный размер источника АЭ, который может быть шяглен в соот-
ветствии с приведенными гыше опенками состятт 700.5.10 «О.Зсмим.

Поправка ня У весьма мяла, так как ее относительное гли -
не определяется селичиной (I- , что для 700 евнэе* составляет
величину меньше Г .

Таким образом, проведенные рассмотрения показывают, что при-

ЛЭ м >гут гы являть релаксацию неоднородности с линейным р-
порядка долей ЫКЫ ИЛИ площадь подрастания трещины раз ерс

•щХ Это говорит о том, что метод и приб)ры *Э м гу вы мя’
кование и рост микротрецин и дает нам пр°го говорить о весь

ОСОКОЙ ЧувстьИТСЛЬНОСТИ метода АЭ, что Т*к « П 1Т ♦ р
в₽*ботв [273] .
5.2.Разработка приборов акустическо эмисси

Основным назначениям аппаратуры АЭ являете, обнар
агнаов, усиление, обработка, выделение параметров и регистра-
цдя. в зависимости от назначения и сложности конструкции яппи-
рчтуря ю делится на три основных класса [10] :

Т.Системы контроля. 2.14нога.ункпиональные приборы, З.Спе-
щяизмрованные приборы. Развитие средств вычислительной техни-
К1 сближает различные классы и в ряде случаев трудно разделить
систему контроля и многофункциональные приборы, причем последние
«чего используются усе как специализированные приборы.

«дпяратурв мо ет классифицироваться таксе по области при
мнения, например, - для контроля сварных соединений и процессов
сварки, для контроля корпусов, для контроля трубопроводов, строи
тыьных конструкций и т.д. Как правило, в настоящее время в ука-
зание областях применения используются одни и т^:е приборы. Од-
нчко это нДльзя считать правильным и доказывает, что приборы АЭ
находятся ня первом этапе своего развития. Он характеризуется
Це тем, что » все приборы АЭ работают при больших отношениях
мгнял/пум, обычно составляющих порядка 3-5 раз (по амплитуде)
ан СфЗС по энергии.

ото обстоятельство связано с малой изученностью си 1 мала
’отзрый является, в общем случае стохастически нестя!

^многомерным случайным процессом параметры которого завис 1Т
ШН0<естБя факторов. Среди этих ^акторо» имеются "п ле: ныс ,
’••• Изучаемые или контролируемые, а такте "мешающие , кот ры<
с**адвт интересующую нас ин,ор» ацио. К таким ^акторам мош
^всти инерционные и стохастические свойства кпндлп р^с ростр
леьия сигналя, внеаниг условия и ряд других. 1лиинмем этик «*.
трЛ можно объяснить дяхе принятое разделени дэ на непрерыЕ-
нув а импульсную (что противоречит ,изике работы источника

усложнение" сигнала ". связано кяк^сло костью" процесс*
радрусенже, тяк и с "сложностью" якустико-электроннопо кян«ля.
дод усложнением ш здесь понимаем увеличение энтропии традсрор-
мящеЯ когерентных процессов е стохастические. Примером мо ет
иуать отклики акустико-электронного канала на воздействие
^-импульса (рис. 1.19). Грубо говоря единичный -импульс
ряспчдяется ня множество волновых узлов и единичных колеб®ни
с ЪзА'ИЦиентом рязмно ения" зависящем от геометрии канал* и за-
тухания звука в материале. Вид сигнала в значительной степени
определяет построение оптимального приемника.

Основными задачами оптимального прием* сигналов являются
обнаружение, различение, оценка паро^етров, .ильтрация, разрепе-
ме сигналов [121] • _ Они тесно взаимосвязаны друг с другом
1 раде случаев сливаются. Задача обняру ения сигнала связана
с принятием решения - присутствует или нет сигнал 43 в совокуп-
ной реализации ня выходе приемника. В оперший различения необ-
ходкмо отделить сигналы с определенным значением параметр* от
ДИтих сигналов. Более сложной задаче является оценка пяр° । гр
отняла, поскольку при этом долнно извлекаться большее количест
•о информации. Фильтрация заключается в определении поведения
^Р’иетря или параметров сигналя как случайного процесс. Сгя
11еРвходит в задачу оценки параметра, если он за врем 1
Претерпевает изменений. И, наконец, рязрвиени* сигнялог дол--
0 Дять правило выбора интересующего нас сигн*лп
^•стье других сигнялог акустической эквисии.
Рмс.Ь. 1^.1 Пример! от -таков к импульс!; х характеристик) <иустико-электронн. х
каналов при возбуждении их <Г - импульсом. а) Со суд 4* Х«в м» б5 — а о ы,
Ъ - 12 км, изготовлении из А2Аго, расстояние методу источником и 11&
2 м (а), 3 м (б).
сл
<о

Рис.б)Соеуд<Ф 500 мм.

±, - 80 мм (материи - сталь), I-источимк вблизи ПЛо,

-источник диаметрально противоположен ПАо.
в соответствии с положениями теории оптим.льнэго прием, иеобхо.т
* ^мнение требоьпния, чтобы приемник был соглчсовад с сиги,
поскольку наибольшее респростренение получили еремеии,
спектряльн»-’ форы* представления сигнялог, соответствен,
зрлеьник дол ген быть соглясовян либо во валенной облясти, либо
, спектральной облясти. В последнем случяе для оптимального об-
кар виня необходимо чтобы ямплитудно-частотнач характеристика
приемника повторял« характеристику сигнал*».

Частотная характеристика (аЧХ и фЧХ) ^ильтря долги я с точ-
ностью до постоянного множителя опредлляющего сдвиг сиг-
ми во времени на ё , совпадать с комплексно-сопряженным
спектром полезного сигнала. Данное условие записывается так:

| Н (] I - | 5» ( 5 кэ) |

(5.37)

И = ~сса^ I

В случае временного представления необходимо, чтобы пере-
ходная характеристика приемника была зеркальной относительно
*ормы принимаемого импульса. Поскольку иллульсы АЭ являются слу-
ч ними по форме сформулированные требования можно только удов-
хиворять в среднем.

Дкя приема и различения сигналов мо*но использовать не толь-
хо его частотные и амплитудные характеристики, но и форм]/ [ДП]
Цемник, который позволяет различить сигнал по форме содер мт
РЭД генераторов, формирующих степенные функции, устройств* для
армирования опорных сигнялог, умножители и интеграторы. В У
°ртогонялизях;им степенных ,ункций, момно получить полинош

^ндря, чвбышегя. Л.герря и Эрмит, и -руги*. Подобный приемник
,0’** бить песьи, простым по гыполнв1ию, олняко его гибкое ь
шая. Целесообразно рязрчбятшять и использоветь подоб-
ав пр»е«»"'и № цвлеЯ "ситроля появления смгнчло. «й с теми
п,р«<егР"“*. т «о»°Рие нестроен дяиный приемник. Няпример, жог-
в процессе росте трещины знячение скячков увеличивлется,
этом увеличивается длительность импульса и его амплитуд,.

^достижении этих паря.етров определенных заранее установлению
гоячин, приемник, заранее рясчитянный ня импульс опре елейной
срж и ня опре еленное знячение параметров вырабатывает сигнал
о достижении импульсов АЭ рярянее установленных параметров.

Поскольку АЭ-процесс пред ста гл пет собой стохастический
иульсный процесс,основой которого является единичный импульс
й, оптимальный приемник должен быть построен с учетом этих
принципиальных сообря ени . Техника приема и передачи сигналов,
I особенности радиотехника исторически развивалась ня базе пре-
доставлен* я СИГНЯЛО1 тары нически ;и .ДИКЦИЯМИ. ЭТО было связа-
но» не со свойством решения урявнени '.шксгедля в гармонических
трпщмях, я в исторически ело мвпикся причиняв использования
резонансных приемников рп] . Гармонически фильтр проще в
юготовленим, чем «ильтр видеоимпульсов и несинусоидяльных
ЕСЛИ.

Такое развитие техники привело к тому, что наиболее рязви-
т оказалась и теория узкополосных сигналов, в том числе и к -
косных случайных процессор.

Весьма перспективным направлением для приема ошпульсных
скалов АЭ является использование приемников, пост >енных ня
нищие разложения сигналов н* дискретные рпзрыгные гункции

«УНгамй Уолш», Рчдоияхеря, Хяярп и других [П4, I . Л] •
^Мкзоин,. рязло ения сигналов ня дискретные несинусои яльные
>11ЯЦИИ икеет преи.ущество и совершенно естественно д», систем
’дан-рияитных во времени, в отличие от г.рнонических ин.лриин-
|Д|Л систв •

Поскольку, единичный импульс *Э Армируется поеродстг и
и^ивярмнтного во времени процесс" распространения ряэрня, в
гирлом теле ая исключением весьма редки/, случаев, полный сигн.л
ц является потоком единичных импульсов »3, которы" тякяе гене-
рируется твердым телом, представляющим в данном рассмотрении
систему неннЕяриянтную во времени. Б таком случае вполне естес-
твенным, дя, побалуй, и наиболее правильным будет строить прием-
ки сигналов ЛЭ с использованием разложения сигнала по неинвя-
рмнтнш по времени пункциям, типа функций Уолша.

Следует заметить, что абсолютизация применения гармоничес-
ки *ункциГ основана лишь ня базе исторических факторов и прм-
вгсех. Разложение импульсного сигналя по синусам и косинусам не
имеет преимуществ перед использоганием других Функций. Ивяриянт-
ные во времени сигналы тиля гармонических вырабатываются инвярм-
8НТНИШ устройствами, которые е принципе не могут создать ин-
торкдции. Поэтому необходимо даже при использовании гярмоничес-
ИК функци внесение неинварканти?гс> ] ", •• гни в щ ния по-

СК01ьку только оно создает ин^ормяцик. Ьследст1ив этого является
•Явственным использование разрывных неинЕяриянтных ункций для
Шиза сигналеI ЛЭ.

В этом отношении необходимо привлечь внимание к мспользов*»-
Функций Хяяря, которые по нашему мнению наиболее п дх
^дстявления сигналов ЛЭ. пункции Хяяря зядяютсг еле у»
Аразом;
На^=

№пр->

0 при всех остальных значениях

I п.-о.1,г,. ; т^‘>.2',...^;т^/т г

ГГ^-р^С^

Несколько первых реализаций модмрицированшх ;ункций <яя^
представлены ня рис.5.2 . Из рисунка видно, что первя'т гункцмл
йяря пред ста гл яет собой постоянное смещение. Вторая фум^ид

ШГ1ЯДИТ в виде прямоугольного знакопеременного импульса н«
отрезке времени - 1/2 4Т< 1/2, вне этого отрезке времени
знячение сигналя равно нуле. Знячение импульсов соверпяет скач-
п между -I и Эти функции является ортонормированиями, по-

скольку интеграл их произведения ряген нулю, я интеграл при
умножении функции сяиу ня себч равен I.

Следующие две функции Ха яря получаются при умно ении аргу-

мента времени ня двя и соот гетствующем сдвиге пз оси времени,
кап это видно из рисункя 5.20. В отличие от ункций Уолш*, ко-
торые для всех своих номеров являются глобяльными, т.е. заданы
на всем интер яле разложения, ,ункции Х»яр« глобальны только
для первых двух номеров. Последующие номер* ункцм Хяяр* яв-
ляется локальными, т.е. имеют знячение отличное от куля только
в заданном интервале времени. Данное свойство позволяет прово-
пить разложение сигналя ’Э с необходимой степенью сходи
интересующем нас интервале времени. частности мо но яня-
измрогять сигнал *Э более тщательно только в проке уток ьре-
мени следующий непосредственно после прибыти им* улье продоль
Ной коаны, исключая из анализа многократные тр ени
^УКЦИИ.

Другим полезным свойством данных ункци является
радость проводить обработку сигналов с йен -льзогчнием ц»«Р
•Я ’осники, содерпцИ только логические элементы. • пер-шии
кг(0,8)-------

кг(1.6) |-----

кг(2.В)-------

(гав)1--------

±4?/кс(5.6}1-------(:

| 41Г>ег(6,В)------

42Ьег[7,В)-------

-ЪегЩВ] А~

^кг^В)-
^кг^.В)-
^кг^.В}-

-112

О 8

Рис. 5.20. Первые 16 номеров модифицированных
функций Хаара, которые могут быть использованы
в качестве базисных функций при анализе сигна-
лов акустической эмиссии.
^ДМЗЯ СГОДЯТСЯ К оперяция . СЛОЖИЛ И >ЫЧИТанИя И другим ло-
^есж» операциям. ирокое применение «числительной тедиикж
кепренеяно приведет к переходу в анализе сигналов от р.;Л0_
|<яя по гармоническим функциям к рвало ени по функциям
цм подобный базисным функциям. Образ источнике АЭ буд« Тряс ор-
ыяровян из одно? системы базисных ,ункциР в другую систему.

предложенная нами глобальная модель сигналя АЭ, содер яца
циничные элементы типа (2.96), позволила сформулировать подхо-
дя я построение оптимального приемника АЭ и выбрать систему
683ИСНИ функций.

Ня начальных этапах разгитил метод*» «Э, в отсутствии иоде-
11 сигналя АС и данных о свойствах акустико-электронного канала
основными направлениями при создании средств контроля было удов-
1етьорение требо1?»ния обеспечения по-возможности неиска енней пе-
редачи сигналов Еыделения и регистрации параметров сигналов.
Были разработаны многочисленные модели АЭ приборов, отличапцие-
ся Аукцион ал ьным и и принципиальными схемами, испольхзуацю и раз-
«шые технические решения [10,17,38,39,ИО,236,287} . Сле-

да констатировать, что все эти приборы были рассчитаны ня ра-
боту при отношениях сигнял/шум превышающих, как минимум, два
рязя (по напряжению).

В НПО ЦНИИТ^А^ под руководством и при участии автор было
РЭДчботяно ряд приборов, в которых реализованы некоторые ориги-
*ыыые технические решения |213-2; '] .

Для контроля процессор сварки роторов типа К-1 -6</1

^Разработан прибор «РД-34. Прибор и методик*’ контроля были
,спользоьдни для про» едения контроля в условиях * г* лрь
10|)‘ На рис./712.1представлена фотография этого прибора. Сн еыпол-
1,8,1 * *де настольного прибора и имеет бес футлярную к метр
свак«* ЭТОГО прибор, были исследованы и показаны вози, тоста
сварных роторов в процессе сварки. При гриценю, ротор.

,Морч сигналы помех регистрируется, одн.ко возможность обн.-
рреивя трещин сохраняется. измерение шумов вращавшегося ротор.
ЛУМОВ сварных процессор покязядо, что они не могут оказать
шественного влияния, имеется возможность гыялять е*вктные ли*
с использование метода “Э. Измерение затухания сигналов распро-
с^ряяяхдкхся по сварному ротору позволило 11.'брать мест’ гля уста—
поим преобразователей ЛЭ. ри выполнении одного проход’ сварно-
го ш (около 7С мин) преобразователь ЛЭ необходимо переставлять

(т.е. мере кя ые 120°).

(/цикм из .1 ер тиа акустико-эмиссионных приборов, разработчи-
ка в НПО ЦНИИ*!... Ли. был прибор * Щ-С1, г веский вид которого
Злодеи н а рис.П5,2Л и использовался для контроля процессов
разрушения металлов и исследования динамических провесов в
тверда телах. Внедрен в 1978г. в ЦНИИЧгрыет. Экономическая аф-
^етвиость от применения п] иборя составил’ 5Ь тыс.рублей в год.

Прибор АРЦ-01 имеет следующие основные технические харак-
теристики:

- Резонансные частотыгреобрязоьятелвй 0,025 ; 0,125 ; 0,525 ;
и,-2,1 МГц.

" Коэк ициент усиления измерительного канала регулир,
^«енчато через 2 дБ от +40 до +120 дБ.

- Полоса пропускания канала регулируется фильтрами верхних
1Мйнжх чютот в диапазоне 0,02 ♦ 2,2 НГц.

" Емкость счетчика импульсов ДЭ - I

* Дяя отсчета числя импульсов ЯЭ мо ет быть • и Л1

‘Р^звольно/ участок цикля Н’Гр *ения образ»

" Емкость счетчика числя циклов нагружения

- Прибор имеет «хода ня встроенный ЦИ;рОвой иядкк«ор>
звуковой монитор м ня двухкоординятный самописец.

- Гяберитные размеры приборя 530x260x460 мм.

/ Масса приборя 17 кг.

Примером специ.ализиро ванн ого приборя может случить ах
чвскмй регистратор дефектов *РД-41, созданный для измерения
пкорди развивающейся трещины в сварном шю [(01, деяний шд
которого показан ня рис.П5.23. Соотношение между числом импульсов
13 и площадью развивающейся трещины является индивидуальной ха-
рактеристикой, зависящей от свариваемых материалов, конструкции
сварных соединений, режимов сварки иоохл едения. Прибор имеет
три нелинейные опсялы, отградуированные на определенный материал
к размер конструкции, и одну линейную шкалу. Для контроля других
материалов и конструкций требуется дополнительная гр^дуирогжа и
создание новой шкалы. Градуировку проводят линейным измерением
размеров трещин при пословном шлифовании.

Основные технические характеристики прибора АРД-41.
Резонансная частот® преобразователя - 450 кгц.
Полоса пропускания усилителя - '00-1200 кГц

Коэффициент усиления с регулировкой через 2дБ в пределах

- 40-100 дЗ
прение площади развивающихся трещин по шкале, мм* ; ' - 2 ♦
10°;В- 2 *170;С - I < П0;Д - I - 370.

Парадные р«,зМерц _ 360x160x31 0 мм

ксв - 7 кг

•рибор ’РД-41 внедрен в ПО Калужский турбинный завод с мкономи-
вСХйМ з $ тыс.руб.

гМкациЯ ЭТого прибора, выпущенного с маркировкой РД- •
1нмрен, в ИШИмехчермет для строки методики чкустикоэыисси-
иисго контроля кожухя доменной печи в ПО "Криворч.стяль".

Определенно местоположения источников *а неподвижно уст,-
№ыеип“и прообрчзовчтеляыи реализовано в измерителе линейных
воордмнят ИЛК-1, разработанным для обнаружения и определена
(оординят резвивяюцихся дефектов в линейных сварных ивах в про-
весе сварки, в период остывания и во гремя •ыле-ки изделия.

Принцип определения координат источников ДЭ основан на изме-
рении розницы времени приходя сигналя Д5 ня дья датчика, ряспо-
ло енных н« концах линейного сварного ива. прибор вклзчает е
себя двухкянальныи при емн о усилительный тракт, устройство измере-
на разности времени и схему швода результатов измерения (в
процентах от расстояния ме ’ду преобразователями) на цифровой
вндикятор и самописец. Прибор также снабжен контрольным устрой-
ством (имитатором сигналов *Э), с помощью которого проверяется
работоспособность прибора и калибруется шкала прибора в зависи-
мости от длины сварного шва. Ня цифровой индиклтор выводятся
результаты измерений при каждом акте АЭ. При большое частоте
повторения импульсов ’Э визуальное считывание результатов с
иодилатора затруднительно. этом случае, для более достоверно-
го опре едения местоположения дефект*, используется регистрация
113 самописце.

Основные теснические характеристики прибора ! (-!•
К°э»*к;иент усиления - 100 дБ.

^овоса пропускания приемно-усилительного тракта - 210*2000 кГц.
^ССТсяние ме»ду преобразователями - 0, —«м.

Гениальное количество измерений координат - 20 за секунду*
^’ритные размеры прибора - 530x490x2
Ьсся - 12 кг
Пржбор ИЖ-1 щедрей в ПО “Кадухския турбюп,^ аввод. ,
19оСг. Д>" жонтроля качество смрных швов метямохоиструюш!. .
работа технологического режимл яргоно-дугоюй стярки.

Дянные о местополо снии источника, определенные по рознице
^ени приходе сигнала ПЭ нч преобразогятели, имеют вероятност-
ей хар^ер. Это обуславливается многими ;акторами, ГЛАВНЫМИ
в которых являются условия генерация и распространения сигналов
’Э по телу и поверхности контролируемого объекта и отношение
агнях/хун» Поэтому для олер тивного определения координат мсточ-
ниов наиболее выгодно , ормирор«ть гистограмму зависимости холм-
ист?' актов «Э от линейной координаты.

Для обнаружении и определения линейных координат источников
К бы разработан прибор РД*-52, реализующий накопление данных
в армирование гистограммы местополо ения источников. Внешний вид
прибора приветен ня рисхПрибор содержит два приемные канала, каж-
дой мз которых включает пьезопреобр^зо^ятель, предусилитель и
бюх приема, состоящий из блока фильтров, линейного ирокополос-
ного усилите^/ с регулируемым коэ'-гукниентоы усиления и порогово-
го формирователя импульсов. Нормированные по амплитуде и длитель-
ности импульсы с «чхода блоков приема поступает ня блок ьчмеле-
*ия координат, г хе по разности гр смени прихода сигнале;

ня разнесенн» е датчики начисляются координата рчзги’якуде-
Г0Ся дефекта и производится накопление данных ь оперятивн » ।
блока. Гистрогрямма местоположения источнике!. Э выводит
Ся Нп дисплей для визуального наблюдения за ;ин’ кико;. де^ектооб-
Р’зоеяпия в реальном масштабе времени. Б кячест с «я *
Исп°Льэо»пн практически любой олектрспнолучэ! зй оецмлл р
^документирования результата к нтрод. ин/р^ция м>од|Пси
в ;в>хжоорлинятныР графопостроитель. Вывод информации иох«
осуществлен как ручищ , так и автоматически до достижении

! дабой ИЗ 10О каналов н.копител данных определенного числя
событий, предварительно установленного оператором. По оси орди-
нат на диаграмме самописца отклядыьается кодичестм событий АЭ,
Л ПО оси абсцисс - номер канала накопители, причем но^ер -
соопетстБует расстоянию от датчик, первого приемного канала г
процентах от базы между датчиками. С выхода одного из блоког
прием* нормированные импульсы подявтся тякхе ня блок счетя им-
$льсое, в котором осуществляется измерение параметров сигнплоь
«V, я именно: число импульсов АЗ ал интервал времени наблода-/<,
суммарный счет Ъз за интервал времени наблюдения, активность *С
I скорость счета А;. Результаты измерения параметров АС регист-
рируется ня встроенном цл^рово. индикаторе и ня гр* опострсите-
ие, на вход •у* которого подается няир ение, пропорциональное
«эмеряаюму параметру, * ня вход "Xй нянря-ение, линейно измсняе-
ееся во времени, 1араб*тыЕяюи,еесл г блоке временной развертки
приборя, или пропорциональное параметру нагружения (давление»
Шерятура и т.11.).

Для слухов го контроля ^кустико-вмиссиснного процесса при-
бор РДЛ-52 содер.ти звуковой монитор, состоящий из детект р~ и
Мотеля низкой частоты, выход которого соединен со 1стро^'<ным
Г₽ь*хоговорителег. ля проверки электро, кустическог тракта лрм-
боР” и для калибровки в рекиме измерен» • координат прибор сн«б-
й имитатором сигняло! *3. Импульсы имитатор” подается игре.

на ньезопреубрлзоьятедь с магнит м прижиме I, работ. АН

1 Режиме излучения.
конструктивно акустический регистратор дефектов РДА-&2
роднен в гиде моноблок». Ручм прибор» имеет нвсжожько даси-
рстишх положений и, кек подстевкя, пооюдяе» устаюмимть
прмбор не столе в удобной для работы положении.

Основные технические характеристики прибора РДА-02.

дояп°зон рабочих частот - 1ОС-1ООО кГц.

Резонансная частота приемных преобразователей - 240 кГц.

Коэффициент усиления при одного тракта - 100 дБ.
прибор снабжен выносными датчиками ня магнитном пригиме, еклю-
«ндиыи предварительные усилители и пьезопресбрязо ятели. Длин»
соединительных кабелей между датчиками и прибором - 10 м.

Накопитель измерители координат содержит 100 каналов емкостью
1000 событий АЭ каждый. Аппаратурная погрешность определения
юордяняты источников АЭ - + 1% от базового расстояния меяду
^тчикчми.

Визовое расстояние меяцгу датчиками - 0,5 ♦ 5 и.

Уровни порогов для автоматического еыводр гистограммы координат
ня самописец - 16, 32, 64, 12€ и 256 событий АЭ.

Частота следования импульсов имитатора сигналов АЭ - 5 Пь •*-
митуда регулируется ь пределах от 0 до 20 В.

Бремя развертки блока временной развертки прибора - I, 5, 13,
ЭД и 60 мин.

Гвбчритные размеры прибора - 360x210x340 мм.

^сся прибора - на более 12 кг.

Прибор РДА-52 внедрен в управлении "Цветметналядка г
$23 г. с экономическим эффектом сме ЗэЗ тыс.рублей. Приб р
1спользуется для акустико-эмиссионного контрола метяллок
РУ’Щий мостоеых кранов в процессе их периодического об д
имя.
для контроля качества замкнутых сварных «сов (кольце щ,
101 обечаек, СОСУДОВ Давления) разработан акустико-эмиссионный
рфгисгратор развивающихся дефектов РД Л-61, внешний вид которог
да.МН ИЯ РИС.П5 23.

Прибор содержит четырех! анальный приемноусилительный блок,
да счета и ди блока измерения линейных координат, аналогичных
вдохам прибора РДА-Б2. Оба блоке измерения координат идентична
могут работать либо самостоятельно, либо совместно. Совместная
рвботя блоков измерения коррдинят исполвдотся при контроле замк-
нутых сварных «вов, для этого они соединены между собой через
устройство сопряжения, Ь котором ВЫряб*ТЫВ'”ПТСЯ импульсы блоки
р ли, запирающие годные цепи второго блока измерени координат
после прихода сигнала на один из входов первого блока и наоборот.
Сто необходимо для устранения ложных из иерений при контроле
Ленов с замкнутом акустическим трактом. Прибор выполнен в ви-
де блочной конструкции на основе стандартного конструктива типа
’Ьжя’’ и содержит 5 блоков: блок усилителя, блок счета, два
блока измерения координат, блок питания. Каждый блок представляет
собой законченный функциональный узел прибо] я. Пред зрительные
усхлитеди прибора *нппинены в виде выносных моноблоков, по бокам
вторых устно влены магнитные пружины. В центре доныикя блока
усыновлена подпрукинвдляя головка льезопреобразовятеля.

Основные технические характеристики прибора РДЛ-61 аналогии
* характеристикам прибора РД1-52. Виустико-эммссисыный регистр-
Тс₽ Лектор РДА-61 внедрен г 19(55г. ня заводе Тяжпромармятуря
сэконо ическим фактом 49С тыс.рублей, получаемым при совмест-

^3 и Уз контроле объектов. Прибор используется Л>* контр
^честьа замыкающих с парных швов корпусов запорной яры туры

давления в процессе ги 1роиспытяни1 .

Из преимуществ вкустико-эмиссиониа методов жонтродя, с,ор
щдроминих в [Ю,иЗ] вмтекчвт основные , акторы обеспечиеивщие
ииутаяе высожо* э^ектигности от исподь ювиния раэряботянжа

Наборов *Э.

Свойство метода ЛЭ регистрируя ять только рлзгнпягциеся

Ллты позволяет исключить потери от нволрягданных ремонтных
рябэт по удалению де,ектос не пред отделяющих опасность для кон-
струшмм. Это метут быть дефекты относительно болыпих размеров,
зреявмдкх размеры, установленные нормативно- технической доку-
мевтяцим для традиционных методов неразрушающего контроля ПИ),
С де й стороны индикации, допустите по требованиям три 1.ицион-
ш кетодов 1Й\, мсгут быть вызваны трещинами, представляющими

«ясность для конструкции । случае их развития. Сказанные ;акто
ри позволяют повысить качество выпускаемого оборудования м яви-

шь основными источниками экономической эф [ективности при внед-
рена приборов АРД-41 и ИЛК-1 на Калужской турбшшом заводе,
лоиомичесиий аффект от а едрения прибора ФД-61 4 методики
керазрусАсщего акустико-эниссионного и ультразвукового контроля
ич машиностроительном предприятии выпускающем запорную арматуру
Мя газопроводов, состябишмЕ 49С тыс.рчб.» тлкяе был получен
5а счет поаль злил качества продукции.

Ьетод ДЭ, который может быть использован в процессе эксплу-
,?4ции конструкции обеспечивает контроль состояния объекта и
’вм семик позволяет (эксплуатировать объект после истечения ьре-
ресурса с вероятностью безотказной работы }стлно1Лвнн дл
в’”м его экылуотщии [22Ь,22б] . Дяннэя еовиоямт позволяет
щучить значительный э^ект за счет продления срока эксплуатя-
ответственных объектов. Использование методе АЭ для коитро-
дл этменовозоь ия предприятии "Кирмнине'теоргсинтез’’ поз воли-
0 продлить срок их эксплуатации, что принесло эконом,ичесю
^емт размере более 123 тыс.руб.

Свойство интогрчльностм метода АЭ, связанное с возможностью
подучения информации о развивающемся дефекте без проведения
датирования позволяет осуществлять контроль при повышенных тем-
пературах объекта, контроль объектов доступ к поверхности ко-
торых затруднен или неьоз-ожен. Экономический э.^ект при конт-
рохе методом акустической эмиссии паропроводов на Повоярославс-
комГШ составил 15С тыс.рублей. Источникомзго явилась замена
метода г^ммаде^ектоекспии на метод О. ±ри этом отп*и необхо-
димость разборки и последующего восстановления тех: изоляции
паропровода.

Ряд документов, свидетельствующих о внедрении технических
разработок и использовании нсрматических документов, разрабо-
тают под руководством и участие автора, приведен в приложе-
нии.
5.и. Разработка системы нормвтивно-техиЕчесхих документе]
по использованию метода акустически масса для
исследования катер^алог в нервзру!.ыцего контрол
объектов

юрмвтпгно-техническая докумептаьл. (НХ ) . гх.етс п -
ндаально. составляюсь. промышленного метода НК,п;еь ь э
^ические методии жсслелог&кл/ : атериалов в -тат. . етод
диагностик • контроля. , га обстоятельства способстн в-
созданию ряда КГ по А' в виде определенно систе: . ] •

Ьо первых* опыт разяжтжя традигиопншг жетонов НК, во-вторых,
то»что метод АЭ развивало в достаточно короткое врем , а
НЪ создавали те же специалисты, которое развивали метод АЭ.

Первые общесоюзным нормативным документа был разраг ота -
ни» в 1910 г. 10СТ 25. ОС- С на термины, определения обоз а-
чения в области АЭ [4 ] . ГОСТ состоит из разделов: Общие
понятия, основные параметры и обработка сигналов АГ. »гапиэ
терминологии приведен в ^2273 • Б касте идее врег. подго-

товлен переработанны вариант, которы! качнет ле стголать
1X9 г. Ой дополнен значительным количеством новых терминов,
в частности терминов, характеризугцих источник А г соответ-
ствии с подходами, разработанными в гл. II и III насто-цс
работы, число определенп и терминов г - раза щ эвысяет
чкспо терминов в стандартах С1А и 1:!ропе. ско Рабоче . Группы
ло Акустическо Эмиссии ( ТА ).

К 19Ь4 г. били разработай ииадлчасие указания (») по
общим положен;;..и пр!';сйС1.и метода [Д . . и
устанавливают область применены, общие требования ж обьижтз
«Овтроля, условиям контрою., аппаратуре, подготовки
! проведения формирования результатов ж требовешП

< ,• ;СПйС НОС1 ‘ •

Указанные ИУ используютсл прж разработке отрасвевмх став-
дртов а инструкция на применение метода АЭ контроля разноеб-
объектов. В частности было испоиаолажж в инструкции
^энерговЕ »ЦА - 4 - 2 • 'вструкшс по примене н? ш го ха аку-
слческо ©миссии дли контроля сосудов высокого давления ж тру-
бсвроводо;".

документом, устанавжжвазжщв порядок применения метод АЭ

аг! ожределенки характеристик жнжжостж разрушения пиготоя
мтокпесжжс - л КГ 2 с- 7 . Зтох до —нт

жми прж проведении работ но разработке критериев оценки ио
гочлжкоь А'. разрабатываема в процессе испита ни< объектов о
аользояжпем подходов мимики разружеиия • Основные иетоди-
шжие пржеш испохьзуеше в джипа ВС, б ли установлен^ и от-
работаны в процессе ишммм работ, описанных в главах II, III

П .

Пр

К<|| «и >:

явное значение имеет ВТЛ ио применению метода А^

ш контроля сосудов, работящих под давлением и трубопроводов
I5 ] С- яо о г , ; : атот гокумент как Пд зе вряащее лр.
ромнле метола АЭ в качество прсг^даг кого гетодв контроля.

Указан те состо-гт лз двух основных разделов - 4 аздел ,

мп*»*! по поовалаяяв А* —контроля к
содержа^йА методические пркежь по цра

««Амт уугсММТНПИИ И 0Ц61Х* *-"
Издал в котором определены яралжла

лмашк ив использовании ж ражмти
точнжжов а: . Первый раздел оеаовая

» млгогкя Обиде положения • ?торо«

Ра X-; 7-83 •Акустическая звмссия. иожд

л _/ ти основан на использовании ш*
реапел в свое, орянально,. ча^ти

тт ТТТ и 1У . 8 также МР 24С^7.

Градов мосле до ваше глав 1а»а
того, в «том разделе использованы вдхш амарин а цщ
। /донского стандартов збб 3 • Это сделано о целью
1спол>воваяжя опыта АЭ исследовании во воех стрепет . что
<еспе ':’‘ озо "ЭН:'С1Г ту ор , ж (Таптть* . .’т.. --

зень гагвис: «г- достикео в лаиио: облает*.

Е вастояам время жровоцктся разработка (с сшившим
1191 я г.) методических указана. "Истоды определения осиов-
рд параметров сигналов ахустичееко эмиссии" , проводкам
по постановлюпив 'II СССР от 2 ОС. 7г. Е . ^нно.
разработке . спояьзо аг.. матер/а ы глав II л III.

Т.О., разработка всесоюзЕО. НТД мшохненно. под руковод-
спом ж при участп автора , вилодшишсь в рамках еджаа*
стеи.’ , в которое этапам1 проводилась последовательность
разработки от общего к конкретному. Навбо.?ее обеим был ГОСТ
па термины г спрод* лени:. Пергконкретныт’ документов оха-
ла ЙГ по копире ля сосудов :С11 и трубопроводов. Нап;>ьэ-
Лбяае дальне исто развитю: систем НТД связано с соадакжем
додкктов по контролю друга конкретных объектов таких как
строите льяле конструкции, подьоЕ’ные краны и другие про-
жилещше объект , еззллчтг. отрасле .
5.4. Результаты и выводы

В работе по созданию средств АЭ контроля и ооответстлупдо
да, обеспечивание., практическое использование истода, основ -
да доание было обращено главные, ... . ъты,

одоютжла.дае пряцекендс методе» кы; промылленного метод?
^троля.Это привело к подую•>« следующих результатов

I. дассьотрение работы пьезопластини пос~^;до
даювжжя для всех необходимых варе: х.-_ь ПАО, включая шра—
>Е1М спечш.соь, коИФапонтов передачи, что представало воз-
нжкость провести анализ ПАЭ как элемента сдоквоа киогссдс. кол
колебательно.: системы.

2. Цредлокепиая методика анализа работы многослойно:: сд-
спж, ькличаицей ПАЭ, позволила показать распределение резона-
нсов системы по частоте и интерпретировать особенности амдлн-
гдво-частотно.: характеристики.

>. С яспожьзовакием расчетных и эксперт сн/длыил дли
со собственным тепловым кумам ПАТ ( определяет! активно.. частью
•яеданса) впервые получены оценки значения пределыо. ’^увстг. —
тельности приборов АЭ, которые соответствуют обнарухенкю скач-
И трецюи порядка I ыюл.

4. Цредлоконя система классификации ПАб по шду аапллту' -о-
'астотно: характеристики» вкючаявая следупдие лики ПА : узко-
полосные, полосою; , широкополосный. Показано» что амплитуд >
чвстотна.1 характеристика .шрокополосного пьезо®лектирквеского
М|апшмв является АЧХ слои.о. «погорезонансго.. колобатель-
<• систмы, откуда и«ш> сделать ачьод о певозиожности по.ту-
'®ь аналитическое юарааеслс коз стенте яерсдачл.
5, Предложен и впервые выполнен численный анализ про-
хождения сигналов через преобразователи, имеющие АЧХ и
добей степении сложности. При этом доказано, что ПАЭ су-
щественно искажа! т параметры сигналов, что необходимо учитывать
^практике Аэ контро « твлены причины и глеханкзгсы плнянп:..
характеристик ПАЭ на параметры сигналов.

6» а основе преклоненных моделей сигнала А? сфорь/улиро-
вана основные положения, которые мотут быть использованы при
создании аппаратур АЭ н указаны перспективные направления
развито. аппаратуры А’.

7* Ряд теоретически^ положени. п технических репениГ с
приодетом, закрепленным авторский свидетельствами, исполь-
зованы при разработке средств (аппаратуры и НАГ ) акустико-
эмиссионного контроля.

С. Разработана система нормативно-техническо докутлентагии
в области АЭ контроле, которая охватывает все аспекта дан-
но. области, начиная от терминологии и кончая производственном
Контроле? промышл энных объектов. 1 озданы , являада 'ся
элементами указанно систег ы.

9, Проведенные разработки методик и средств А контроля
й создание НТД позволяют констатировать завершение первого
$*зпа создания промышленного метода акустико- эмиссионного ко-
йтРОля.
ГЛАВА 6. ТЕХНИКО-сКСНОИИЧЕСКИЕ И ЦЕГОДОДОГИЧИТИГ
А ТЫ АКУСТИКО-ЭЫИССИОННОЙ ДИАГН1/,ТЖ
И КОНТРОЛЕ

у,бота, смаянные с проге, синем при«яг.ных надчма нсслео-
дей И осуществлением технических разработок дол мы имет., обще-
сТЕ1ННО-полезныЯ выход в промышленность. Конечная цель, которая
формулировалась автором на всех этапах настоящей работы и на
«торой базировались проводимые исследования как теоретические,
так и эксперю витальные, заключалась в создании эле ентов мето-
да, который бы деГствительно и ощутимо влиял на надежность объ-
ектов, позволял бы непосредственно показать и доказать роемо юно-
сть продления срока эксплуатации ответе?генных объектов.

Метод АЭ, поятившийся в период, когда в развитых, машиност-
роительных отраслях применение НК занимает большие объеш (как
по времени, так и по затратам), требует технико-экономического
зиадиза для доказательств необходимости его использования и оп-
ределения его места в технологическом процессе. I свою очередь
стратегический подход, основанный на фундаментальных характерис-
тиках АЭ-метода, ормирувщих его потенциальные возможности, пре-
допределяет рассмотрение обобщенных характеристик*

Е зависимости от уровня и объемов применения методов ИК
!о? или иной отрасли могут быть различные подходы к использо •-
И® метода АЭ. В тех случаях, когда НК имеет малые обт при-
менения, или вовсе не используется целесоо?рчзност» р
^ода АЭ ограничи чется только возмо * ост и и огрлшчонм
Посредственно метода АЭ.

Таких отраслях, как энергомашиностроение, с остроеы.
"Ряде других ма> иностроитвльных отраслях, а также в энергетик ,
Пользование метода АЭ в настоящее время возмо но преимуществен
в0 , сочетании с испльзовпнием традиционных ыетодо НК. яссыот-
_ подробнее ряд ситуаций.

6.1.ИСТОЧНМКИ экономической эффективности при контроле
на стадии изготовления и эксплуатации объектов

При изготовлении изделий машиностроения, особенно в передо-
еа отраслях, выпускающих от кетст генную продукцию, вироко исполь-
5,в.м традиционные изические методы НК [б, 19&]. Для контроля
объектов энергетики и, в особенности оборудования /ЭС, разработа-
й слстемы НК качества продукции [10» 229]. Система НК качеств
продукции включает в себе один из важнейших элементов - техноло-
га НК, как совокупность методов, средств и нормятипно-техничес-
ЮЙ документации НК, используемых в процессе изготовления изделий.

Наиболее развито, из известных автору систе»*г технологичес-
кой операции изготовление объектов является технология изготовле-
ния основного оборудования АЭС. В традиционных технологических
процессах осуществляется механическое, изическое или химическое
воздействие ня материал или объект. НК прямого воздеГ1СТчкл на из-
делие не оказывает. Результатом его применения является получение
информации о сплошности и свойствах материала объекта на снова-
ми которой принимается решение о дальнейшем технологическо у-
» изделия.

НК практически единственная технологическая операция, про,
цмей которой является информация в чистом виде. В дальнейшем она
“о*ет быть использована при воздействии на объект с использове-
традиционных технологических операций, вхнологи е >пе-
РВД НК пронизывают всю технологию изготовления ответственного
^^етического оборудования, как это ви/но на примере технологии
^отовдения корпуса реактора БЕЭР1ООО, приведенного на рис.6.1
Использование истодов и средств НК распределено по всей т«-
НУОГЙИ таким образом, чтобы после осуществления какого-либо тех-
^огкческого процесса при выполнении, например, сварного соеди-
доил» оно подвергалось контролю с использованием совокупности
инодов НК. Последовательность использования методов НК устанав-
ливаемся таким образом, чтобы надежность и достоверность резуль-
татов контроля не уменьшалась. Данная система используется на
ведущих энергомашиностроительных заводах "ПО Атоммаш" и ПО "И<ор-
ский завод".

Объемы трудозатрат на НК при изготовлении основного оборудо-
вания АЭС достигают 10-1^7', а в ряде случаев доходит и до 20%
трудозатрат на изготовление. НК превратился в настоящее время в
технологически й процесс и г стал наряду с такими процессами как
механическая обработка, сварка, штампов я и т.д.

Несмотря на широкое использование методов НК при выпуске от-
нтстьенного оборудования, имеет место пропуск в эксплуатацию не
только допустимых дефектов, которые б таком случае называют "ин-
дации", но и де^еклоь, размеры моторах преншдают допустимые.

Анализ показывает [3^3]9 что отказ оборудования по причи-
на производственных дефектов составляет до 3-т . Задача пошшения
над®«ности ответственного оборудования требует совершенствования
традиционных методов НК и использование ношх методов, таких как
чттод АЭ. Задаче состоит в том, чтобы найти мести методу АЭ в

технологии НК.

Имея ввиду отмеченные ранее потенциальные возможности метода
можно сказать, что метод АЭ может быть использован, напри ф,
мнергомашиностроительных заводях в двух аспектах.Во первых,
Чж шоднении ряда технологических операций, таких к»к свяркя,
“«*•>» , механическая обряботкя и др., во-иорк. пр- мполн.нии
гцравлм«еских или мнеьмнтических испытаний.

Каж уже отмечалось шае, объем контрольных операций на енер-
роеЛЯ^остроительных заводах доходит до 20% от общих трудозатрат.
В Ш*х условиях применение дополнительного метода НК практичес-
II невозможно. Реальным выходом является пересмотр технологии НК
с сокращением объемов или исключением традиционных методов НК пос-
ле ряда технологических операций и введенном методе аэ.

В основном, метод Лэ мокот быть в данном случае использовав
для контроля технологических процессов. В таком случае сокраще-
ние объемов традиционных методов НЕ оправдана уменьшением числя
технологических дефектов. ьоаь пкныГ . ариант такой технологии НК
разработанный нами, приведен на рис.6.2. Преоеддьной ситуацией
кокет служить вариант, когда полностью исключается применение тра-
диционных методов НК после проведшия технологических операций,
Использование диагностических методов (преимущественно метода АЭ)
для контроля и адаптивного управления технологическими операция-
ми к применение метода АЭ при заключительной операции - гидроис-
пмтания. Следует, однако, оговориться, что, если и возмо-кна реа-
лизация данной технологии НК, то это дело будущего. В настоящее
раня применение метода ЛЭ для контроля технологических процессов
нтивно разрабатывается [10, 231] , однако еще не достигло уров-
ня» когда возможно промышленное использование. .{радиогенная тех-
нология может быть использована после проработки необходимых эле-
ментов.

Применение метода АЭ при нылолнении технологических опера-
4й создает экономические преммущеатва за счет обеспечения по ко-
с*еншм признакам соблюдения режима операций, а также позволяет
^вить дефекты, которые могут быть отремонтированы тут же, без
потерь времени.

Контроль в процессе гидро или пневмоиспытаний дает следующие
^ущвствя. Во-пер™х. возможно обнаружение "больших" дефектов,
ценных при проведении традиционных методов Ж, Под "большим*"
^вхтями подразумевается дефекты, которые непосредственно влияют
ы прочность объекта и приводят в конце концов к его разрушению.
Возможность пропуска таких дефектов заключена в вероятностной при-
роде НК. С другой стороны, наличие в изделиях "больших* дефектов
отзывается практикой. Т1 кие де екты называют еще производствен-
никам технологическими деГектами. Например в[35з] роказано
«о произ во дет венные дефекты приводят к простым отказам с вероят-
ностью ~ Ю^' и к катастрофическим отказам с вероятностью ~Ю“Б*

Следующим вахн»» аспектом использование метода АЭ является
получение дополнительной информации в случае неопределенных, слож-
на или спорных ситуаций. Такие случаи возникают тогда, когда пока-
миие дефектности при использовании различных методов расходятся:
Поданным одного метода НК дефект - допустимый, по данным другого
«иода - недопустимый. Кроме того, в ряде случаев при показании
недопустимости гефекта, особенно, если этот дефект не является тре-
щиной, а его удаление может усугубить ситуацию, инженерная интуиция
подслазывает решение о пропуске дефекта в эксплуатацию. Тогда ме-
,0Д АЭ позволит получить пополнительные данные, которые либо еод-
Ч^ят шшенерную интуицию, либо ее опровергнут.

Помимо самостоятельного применения метода АЭ» возможно вгъ
Пользование в сочетании с другими мето ям и НК. Данное применение
’Ол® обеспечивает получение значительного экономического э ек-
* [246] . Он получается в результате сокр« :',вния объемов традицион-
методов НК. При етоы возможны две варианта.

В первом, наиболее психологически приемлемом в настоящее вре-
М уучм про.одится контроль традиционными методами и: Г несколь-
ко сокращенном оОьеме. Еыямениые де;екты "слябо" недопустимо,
(пере* бражоючяой уровень [247]) либо "сильно" недопустимые,
рачительно превышающие первый брякогочний уровень, контролируют-
ся методой АЭ и по его показаниям выносится окончательное р₽- ение.

Ю втором случае проводиться ко дроль методом ДЭ, после чего
места, в которых были выявлены источники ЛЭ, контролируются трг-
дипионными методами НК. Тако подход наиболее просто реапизоЕять
для контроля объектов, находящихся в эксплуатации. При контроле
в процессе изготовления необходимо стремиться к такой технологии
ИК, которая бы предусматривала сокращение объемов контроля по
переделам в технологической цепочке.

На основании проведенного анализа и излоенных соображений
по применению метода АЭ, была разработана технология НК с исполь-
зованием комплекса методов НК, включая и метод ЛЭ. Пример реали-
зации такой технологии пригоден и» рис.6.1.3.

Другим примером, связанны с использованием метод® АЭ в тех-
нологии контрольных операци ’ является использование метода в ка-
честве метода обеспечивающего безопасность при проведении гидро
I пнввмоиспытаний. Г частности в ногой (1922г) редакции "Правил
устройства и безопасной эксплуатации сосудов давления".

Предписывается • Гидравлическое испытание допускает-

ся заменить пневматическим испытание! при условии контрол этого
испытания методой акустическо“ эмиссии".

ьримерОгй промышленного использования етодя Лс является тех-
“Ология эксплуатационного контроля оборудования -го ю тур-'
Ч*КИ (*РГ), согласно которой место чередующегося через 4 го-
“ ЮК корпуса реактор- , проводится - начале АЭ контроль, через
4г°А» - мк, ьатеы через* 4 года жоьь АЭ контроль и т.д. 1.0.,
Ф10ИГЧ

№»Р^К1
зона

Днище

обозначения ;

кв

-г^гг-^-Ии

Условные
операции контроля

г-1 технологические
операции

] - обработка резанием

2 - штамповка

3 - сварка

4 -наплавка

Обечайка Г
акти/ноит
зрны

Ники я я Р
обечайка к

Флоиеч

Опорная Р
обечайка "1

Обечайка г

ОД/пивлойт

ЗОны "

Нижняя р
обечайка "к

1ПН1

Крышка

Вотрубковая
Зона

Виды дефектоскопи

Л- цветная

- магнитопорошковая

• - ультразвуковая

V- радиографическая

условные обозначения.

Операции контроля
_гт технологические
операции

] - обработка резанием
2 - штамповка

3 - сварка
4 -наплавка

Виды дефектоскопии'

д цветная

могнитопорошковая
• - ультразвуковая
V- радиографическая .
дЭ-ак у стико-эмиссионный
контроль

^ис-61Техно логическая схема

неразрушающего контроля корпуса

,0До-водяного реактора. А-применение только традиционных ые-
’ЧДов НК, Б-Сочетание традиционных методов и метода АЭ.
^кв> ввела цикличность УЗК вместо 4-летнего период. - 3-л.т-
заметит в проме утках УЗК АЭ-контролем (материалы симпозму-

мв ! ГКНТ СССР).

Вданны о ент етод АЗ применительно к контролю оборудова-
ния АЭС должен использоваться в двух случаях. Во-перюх, дл кон-
троля тех элементов оборудования, для которых нет технических роз-
но^остей 100%-го контроля, предписанного ПК1514-7Р. Для различно-
го вада оборудования неполноте контроля достигает до 7С7*. Так, на-
пример» в испарителе Р К 100 сварных соединений не контролируют-
ся в полном объеме.

Во-вторых, метод АЭ должен быть использован при провепении
гвдроиспытаниП, выполняемых, как правило, в качестве заключитель-
ной технологической операции в конце изготовления. Данный контроль
позволяет:

- Выявить пропущенные ранее "большие* дефекты, которые могут
непосредственно повлиять н° прочность объекта. Вероятность нахо де-
ния таких дефектов в оборудовании составляет 10" -Ю"*"

- Принять обоснованное решение по отношению к дефектам, ко-
торые незначительно превышают требования НТД и по которым обычно
составляются технические решения.

- Получить портрет объекта для того, чтобы в процессе экс-
плуатации следить за изменением этого образа.

Расчет экономического эффекта от применения .етода ’З в про-
изготовления весьма затруднен, поскольку отсутствуют необ-

Юдйыые исходные энные. Дело . том, что осноьно- оле ны ект
Метода заключается в повышении качест ’ объектов, которое про -
•*'« Ум> в процессе эксплуатации. Оти аспекты будут рассмотри
1 ^думцем разделе.
Получение экономического »И.„. от 1фИ1)вная1я м„0
Л»й» оксплуатпции оттененных объектов, кек и многих других
«его, о НК, в «олълимстяе случаев связано с увеличением показате-
даИчестге объекта, что проявляется, в основном, именно при Экс-
иуатаиии объектов. И в этом случае возможны два подход* к рассмот-
рению проблемы.

связан с соб венными источниками получения экономи-
ческого эффекта, тогда как второ? - со стратегией и тактикой при-
менения метод е сочетании с мероприятиями по применение других
.етодов №.. (роме ня ° работы [ 24б], мо лю еще отметить только
работу А.Поллокп, в которой анализируется экономические аспекта
применения метода АЭ.

Основные источники экономического эффекта от использования
методе АЭ в процессе эксплуатации связаны с предотвращением вне-
запного отказе и связанное с этим гозмо ъость оксплуатчпии объекта
не до назначенного ресурса, я до наступления отказа [22 .226]
Данный аспект рассматривается в следующем разделе. Кроме того эко-
номический э ект моет быть получен в результате замены одного
метода - другим, как Ъ в случае контроля в процессе изготовления
объекта.

При этом возникает необходимость сравнительной для двух мето-
дов оценки приведенных затрат, состоящих из суммы текущих затрат
и единовременных затрат в виде капитальных вло'ениг К • □пен-
яя экономического э ектя [24б] в данно случае о ет б р е-
с использованием таращения:

Э • (с„ Пег) - (с„л

- нормативный коэ1,ициент я ектш ности кяпитяльных мо-
*ш. который принято считать рягныы «,Л. мочно ТЯК’О опрелялить
’ чюк окупаемости дополнительных кяпитяльных плотениГ испо ьзуя
*'в<вкк*: К е - к

гд! С “ ' сг ~ ) ~ снижение себестоимости.

Сиисяииая методика была использована для оценки окономкчес-
юго ? ектя от применения метода »3 при контроле сгарнис корпус-
до вздели и. титанового с лага 1 . о старой технологии
применялись 1СЛ -Р радиографически", ультразвуковой и капиллярны?
контроль разу после выполнения сварных соединений и повторны"
контроль через 10-20 дне: вылежки.

Используя априорную ин ормациг о том, что появление трещин
веет место ня 1С< длины сварных соединений, возможно уменьшить
объемы УЗК ня 9 , применив контроль методом АЗ в процессе сварки.
Возможно так е полностью исключить г отом случае и КД. Кроме того
проведение ,*Э-контроль ъ процессе вылечивания, когда возможно по-
явление де ектор только типа трещин, позволяет уменьшить обьея
повторного УЗК до 2Т и полностью отказаться от рентгена и ВД. При-
менив описанную выше метогику оценки оф ектя получил его значе-
ние равное 13664/ руб [_24б] при об- еме контроля 13000 погонных
метров в год.

В пригеденно методике оценки экономического эффекта» осно-
’адной на сокращении объемов традиционных методов НК, в неявном
ЦЧ® использовалась априорная статистическая информация о дефект-
ности сварных сое инени после иыолнения сварного соединения
П<) и в дальнейшей жизни изделие (2Г). Использование героятнос-
характеристик по Иоллоку позг-оляет моди ицировять гирл ение
^•1), записаг его в рорме:
г;,рз . вероятность наличие д.;вив, р. _ ер0ЯТН0СТк
ямя.>хтв, С от. - стоимость отжаза оборудования, Ср - стоимость
рдавоита, Си - стоимость жонтроля. Использование зтого граже ,
«давно с некоторыми сложностям при определении его составлявших.
Лроятность наличия дефекта определяется технологией и материал,-
„(впр -ИЛУЧ» примере = 0,12). Стоимость отказ, связен, с
адом оборудования и опре еляется тяк?е условиями эксплуатации.
>ззатели Ср и Ск н иболее просты в определении. . ероятность об-
наружения дефекта связана со специ икой метода АЭ. В наших иссле-
дованиях [24 ] он» опре елей» величиной Ро«0,87. Однако требуется
дыьнейаиГ набор статистики для уточнения зтого значения.

Следует подчеркнуть, что нормирование экономического эффекта
от применения метода АЭ принципияльным образом связано с особенно-
стями преимуществами метод» АЗ. Например, свойство метода /'Э реги-
стрировать толыо р*» И1»ьщиеся де екты позволило предло ить сокра-
тить объем УЗК при контроле сварных соединений при первичном конт-
роле до 1г и при повторном контроле - до 2Г [ 246 3-

Ня свойстве интегрельности мето .» АЭ основано предло ание по
уменьиенхв объемов удаления теплозащиты при контроле паропроводов
ш Нововросл* веком НПЗ (Брило ение 6 ).

Свойство мето.гя АЗ регистрировать только развивякщиеся дефек-
® позволяет исключить потери от неоправданных ремонтных работ по
УШениг де'ектог не представляющих опасность для конструкции,
ло могут быть деф екты относительно больших размеров, предающих
Размори в установленные нормативно-технической документацией ля
Традиционных методов нерязрушающего контроля (НК)» руго сто-
рон“ ииижмши допустимые по требованиям традиционных методов НК
ИгЛ быть айваны треаинеми предстаадлюанми опасность для конст-
»®ии I случае их ре. вития. Указанные >жторм позволяют посмсить
ашускяе-ого оборудования и яииие, осиомым источнжя.-
а „оноиичоской о^витигжости при внедрении приборе» АРД-41 я
1Я-1 и» Кмужсиои турбинном М10д.. Зиономичесхий .фф.кт от ан.д-
прибор. АРД-61 и методики нераару^.го акусткко-емис-
енониого и ультразвукового контроля на мяоиностроитыьиом прадпрмя-
тем шпускмдем запорную арматуру для газопроводов, составивший
490 »с.руб. также был получен за счет повышения качества продук-
до (Приложение 6 ).

Метод АЭ, который может быть использован в процессе эксплуа-
тации конструкции обеспечивает контроль состояния объекта и тем
самым позволяет эксплуатировать объект после истечения времени
ресурса с вероятностью безотказной работы установленной для нача-
м его эксплуатации [22б] . Данная возможность позволяет получить
значительный экономический эффект за счет продления срока эксплу-
атации ответственных объектов. Использование метода АЭ для конт-
рам 8тиленоводов на предприятии "Кириакне}теоргсинтез" лозво-
шо продлить срок их эксплуатации, что принесло экономический
аффект в размере более 133 тыс.руб.

Свойство интегиальности метода АЗ, связанное с возможностью
пиления информации о развивающемся дефекте без проведения
санирования позволяет осуществлять контроль при поаиенных тем-
пературах обхехта, контроль объектов доступ к поверхности которых
мтруднен или невозможен. Экономический э;.ект при контроле мето-
дом акустической эмиссии паропроводов на Новоярославском НПЗ
вставил 150 тыс.рублей. (Расчет приведен в приложении 6 ).
Источником его явилась замена метода гаммаде’Ректоскопии на метод
в. При этом отпала необходимость разборки и последующего восста-
^Мения теплоизоляции паропровода.
•И''" в результате
продленшГоЛектов по показателям ахустико-эзиссм-
онного контроля

срок службы ответственных обьекто определяется свойствами
, девством исходных материалов, прагильностьв конструктивных ре-
ЮЛЙ, условиями эксплу тащи, отсутствием макро и микро вгектоа
1 рядом других причин.

Одним из основных показателей надежности, которые необхо имо
учитывать к процессе эксплуатации ответственного оборудования яв-
ился вероятность безотказной работы (БЗР) и ход изменения ее
со временем. Как прявило вероятность безотказной работы представ-
1лг собой убывающую . ункцмю времени, что отражает процесс естес-
ненного старения. В начале эксплуатации поел - приработки выход
изделия из строя пре ста ел нет собой маловероятное событие. При
дмьнейпеЛ эксплуатации вероятность отказов оборудования увели-
чивается (ВЕЗ уменьшается). В конце концов любое изделие выходит
13 строя.

Отказ или выход из строя ответственного оборудования крайне
Желателен, поскольку приводит к большим потерям. Для ответст-
миного оборудования устанавливается определенное время эксплуа-
называемое ресурсом. При этом полагают, что изделие должно
проработать назначенный срок с уменьшением вероятности безотказно
Работы до определенного уровня. Чем более отьетст внно оборудо—
**«•. чем больший урон приносит шход его из строя, те ъ е
Устанавливают значение вероятности безотказной работы, кот р
составлять Р - 0,999 ♦ 0,999$ и даже шше.

Увеличение значения БПР увеличивает надежность работы объек-
*» одамо приводит к необходимости уменьаенил ременм ресурса
** сохранении технических показателе^ и параметров оборудо. ания.
Назначай". ресурса с высоким уро>нш ва> привОднт , ТОиу1
И, овьем» отрвботлвиЯ ресурс, ш при^о неходмся хоро..,
«реском состоянии. Каждой раз необходимо принимать решение:
**** из ехсплуетации объект находящийся в хорошем техиг:свмо
(осто ним» что при дет к значительным экономическим потерям» или
сродолжить его эксплуатации с риском отказа» а возможно и катаст-
рофического разрушения. к тот и другог путь должны быть обоснова-
ть

В том случае» когда объект доработал до определенного момен-
та (например, до ресурса) и мы об этом знаем» следовательно мы
доем более чем просто информацию. >ы имеем дополнительную ин ор-
мцга, которая означает, что объект принадлежит подсистеме с луч-
эшк показателями качества. Оказывается, что знание состояния
объекта в текущий момент времени проставляется дополнительно"
информацией и в теории систем [249] . Эта информация вносит
определенность в соотношение мезду состоянием системы в данный
момент времени и на следующем этапе.

Имеются определенные предпосылки для обосногянного про лол е-
кия эксплуатации объектов, отработав их свой ресурс, не нахо жкх-
ея еде в хорошем техническом состоянии. Рассмотрим некоторое воз-
можности, проведя рассуждения относительно вероятности безотказ-
ной работы.

Вероятность безотказной работы объекта или группы обь тов
РЧДставляет собой убывающую ункцию времени с параметрами А.с?
ВДР. определяющими конкретную форму кривой ВЕР и харлкт ри >у н

конкреЬую группу объектов

р4р .Р(^Л) <6.4)

Йцд хрию:' Вор за пи сит от типа объекта, кож р ди, мате-
№18, условий эксплуатации и Т.Д.
доел» того как оЬяп отработел некоторое гремя 4 и не
•*> ж, строя появляется уверенност , что он можЛ проработать
«• некоторое вреь.я с определенной вероятностью безотказно; ра-
бой- 5»ОЙ ситуации модно поставить в соответствие положение об
уцожой вероятности, когда вероятность того, что произойдет со-
Зитке А 'Б (в нашем случае работа объекта в течение времени
4 + Д ) равно произведению вероятности события А (работа
ойеия до 4 ) на условную вероятность события В/А (работа объ-
ем дополнительное время Д 4 следующее за текущим временем Ь ).

Тогда мо-сно записать:

Р^+д1Л<У,...)= Р/мЛ„}р/"%аЛ..) (6.5)

Уравнение (6.С) мо но переписать таким образом, чтобы полу-
чить выражение для БЗР на промежутке времени д Ь , следующем за
текущим моментом времени .

А <? )= ...) (6.6)

' ' Р 7Г, А. С - )

Еырахение (6.6), по-существу, можно использовать для оценки
времени, которое мы можем назначить для дальнейшей эксплуатации
объекта, задавшись определенным значением БЗР для стадии дальне -
мЯ эксплуатации.

Совершенно естественно, (хотя необязательно) можно потре^о-
чтобы дальнейшая експлуатация осуществлялась с БЗР равной
&Р ресурса. Это принципиальное услогие можем записать так
л <?...)= В- (6.7)

>раЕнени< (6.7) связывпет текущее время • интерг« гррче-
|*^4, следующий за текущем времене- 4 , ЕВР ресурса - Ррес
°8Р*»етры кривой ВЗР ( > для данной группи обделов.

*• ««го можно получить вира ение для о 1 . как функцию перечислен-
В1рвИ*Р0В*

( >8,

Ураднеюсв (6.3) позволяет оценить дополнительное время
„дацатаЦ*". которое объект мотет проработать с заданной 13Р
ноем того, кях он проработал некоторое время ± . Если принять
{ ко уравнение 6. ) определяет время сверхресурсной
работы объекта проработа лето до ресурса без отказов.

Уравнение (6.6) справедливо при реализации любого заказа
распредели о • Для определенности поломим, что статисти-
ка отказов подчиняется распределений Вейбулла [ Г 6, 169] для ко-
торого ВаР имеет гид:

Р(1}= е~ (6.9)

Тогда после несложных преобразований ня. (6.7) - (6.9) получим
фахение для дополнительного времени эксплуатации

&1-.П <б.Ю)

Ход изменения дополнительного времени эксплуатации ъ
писимости от текущего времени б соответствии с уравнением
(6.10) приведен ня рис.6.2. Сохи абсцисс и ординат отложены от-
носительные значения Д^/т и 2 /т, где Т определяется ормог
1ригой ВНР и вычисляется следующие образок [Иб] :

Т = )р/Ус/6 -- -- А Г/"/) (б.П)

О о

где г ( сГ ) - гамм* ункция.

йэдо отметить* что в начале эксплуатации (при Ь >=0) -^=~ ?_

Р* увеличении уменьшается, однако при 0.

ло отражает то интуитивное поло ение согласно которому объект,
^ботаииир ресурсное время без отказа нецелесообразно
1з«мать из эксплуатации. Таким образом, пользуясь только данными
Мистического распределения отказов объектов к ин. ормацией о
т
«то объест и; рассматриваемой группы прор.ботм ресурсно.
Я*"1' нато оценить врмя сверхресурсиой работы, используя ~г~-
(6.10) пол ученное на основании условия (6.7).

Если ужесточить требования безопасности эксплуатации путей
установления более шсокого показателя В3> для периода следуим-
го зв греыенем ресурса, то тейп уменьшения Р(4) со временем уве-
дчммется» а абсолютное зняченмв уменьшается, что випно из кри-
Ю* 2 на рис.с.2, для которог принято Р (&) «0,999. Ира уста-

новлении значения ВЕР на более высоком уровне, время дополнитель-
ной експлуатяции ст'ШОритсг значительно меньше чем в случае, рас-
аютрениом шве. Для кривой 3 на рас.б.^, Р . 0,9999.

Использо^ние ^полнят*-лъио’’ ин’орияции получаемой примене-
ны методов и средств нер«»зруп1«, ццего контроля позволяет более
обосновано оценить состояние об ехуов и дополнительное время зкс-
м^атяцим. В данном случае мохно у^е говорить о гарантированном
вреивя безопасной эксплуетяшм объекта.

ПерпзруиаищиР контроль позволяет шявить макроскопические
ЙМ типа несплошностей. Если они шявлены в процессе изготов-
или объект», то в больикнстге случаев де'екты могут :ыть удале-
®» после чего производится ре войт. При эксплуатации удаление це-
|виов к ремонт не всегда возможен, поэтому гя'^но, обнаружив де-
»в1т, оценить его параметры, т.е. координ^тн, размеры, 1юрму. Зя-
производится оценка работоспособности конструкции с принене-
методов физики прочности и меосянкки разрушения.

По рееультатаы неразрушагщсго контроля традиционными метода-
"нвьоаиохио непосрчиствимо оценить состояние объекта, поэтому
'"«оверность определения до.юлнитвльного времени эксплуатации
^«яа, если учеть н.агсокуо точность определения параметров
^о. м недостаточную адекмтность моделей используешх для
дедая состояния объекта с применением методов механики рюруие-
да. ив является достаточно мсокой, Вольшими гозмо.костями по
ипосредстгенной оценке состояния объекта, а следоъатздьно и по
прогнозу дополнительного времени оксплуятяции объекта, обладает
ывтод акустической эмиссии.

Параметры акустической эмиссии непосредственно отображают
процесс разрушения и регистрируя изменени е параметров акустичес-
кой эмиссии мошо оценить ход развития того или иного дефекта,
оценить бльаость объекта к отказу или разрушению.

На рис.ч.$показана характерная зависимость числе импульсов
ЛЭ от относительного параметра нагружения, которую можно исяоль-
вовать для нашего анализа.

Установив определенный критерий /абсолютный или относитель-
ный/ допустимого изменения контролируемого параметра, мояно оце-
нить близость объекта к отказу. Твк в [53] было отмечено, что
по достижению закономерности изменения числа импульсов ЛЭ в функ-
ции параметра нагружения четвертой степени (для конструкционных
сталей), наступает стадия катастрофического состояния объекта
неизбежно заканчивающаяся выходом объекта из строя. Однако при
своевременном определении вхождения объекта в указанную стадию
можно предупредить катастрофические последствия немегленным при-
нятием нарбходу лвх мер, предупре ающих катастро ическое реэру—
-сние. При этом условие наступления фазы катастрофического со-
Иояння имеет вид (л.9).

Из рис.4.5 видно, что при значении параметра нагружения рав-
«• 0,0 о» значения при котором произошло реэрувение объект*,
•«очник АЭ проявляет умеренную активность. Вблизи значения пя-
^ира нагружения равном 0,9 источник акустической эмиссии ста-
М-Тея критически яхтиМ(ш. РвэкОв

Й «влизи разрушающего значения параметра натру ения сигнализи-
руЛ о близкое отказе (в данном случа. разрушении) объект,, . ре-
ки прогноза разрушения но данным акустической эмиссии 4 4^
сдостаточн высокой достоверностью достигающей 0,9 и ше, мо -
но определить из кривой зависимости параметров ЛЭ от параметра
нагружения. нрм это.: время до разрушения как правило соста.ляет
от кинут до десятков минут или нескольких часов. По данным рис.
4.5 оно составляет несколько процентов от параметра негру .ения
соответсткующего разрушение. В нашем случае время до разрушения
йЬрэ составляло около 10 мин.

Устам*’ели: ая гарантированное время безопгсной эксплуатации
зо показаниям акустической эмиссии в гиде у ело ем я:

(6.12)
получки Из шрт^екия (6.10) уравнение для определения времени
безопасной эксплуатации объекта при использогании контроля со-
стояния объекта приборами акустической эмиссии:

/7 Не/, - елр^]^ .

ТЮ } ” Г/79_/ Л

Условие (6.12) означает следащее. Объект эксплуатируется до
Шпор, пока приборы АЭ покажут, что о1 ект находится вблизи
облясти отказа. Критерием этого состояния мохет слупить наступле-
и »тяпа, для которого источник АЭ становится катастро ически
«Пвным, Т.е. данный втап характеризуется условием (4.9).

1осле того, как значение к уменьшится с ? еь см гре^енк
10 определенного в предгярительных экспериментах или оценках зна-

Г,? . обеспечивая шполнения условия (6.12), эксплуатация
*Икта прекращается. Тогда увеличение срок службы объекта о
о1азлнияМ приборов АЭ будет:

А^/р = ^йЭ ~ ^/эее (6.14)

Подо зш для примеря (см.рис.6.3), что относительное гремя
дор врушвния некоторого объекта, установленное с использованием
впларатуры акустической эмиссии равно /т « 0,01: Тогда, ис-
пользуя (6.13) или рис.6.3, получим 0,6с и

* 0*63 ~ 0,113 = 0,567. Относительное время продления
срока эксплуатации данного объекта состагитА^?^ Высокое значе-
ла продления срока службы объекта получилось из-за того, что бы-
ю принято для оценки низкое значение вероятности безотказной ря-
бок, равное Р () = 0,99 и высокое качество объекта, опреде-
мемое значением /1 «=0,68.

Таким образом, объективная оценка увеличения времени эксп-
луатации объектов при использовании средств неразрушапщего конт-
роля, в частности приборов акустической эмиссии, мочет проводить-
ся с использованием условий (6.7) и (6.12) и выражений (6.10) и
(6.13). Аналогичные рассуждения мочно применить при использовании
других распределений отказов и функций вероятности безотказной
работы и других методов контроля [ 2Гб] .

Из приведенного анализа видно, что использование метода АЭ
позволяет предупредить внезапное разрушение объектов не дор >бо-
тяшхх до ресурса (подгруппа объектов низкого качестве) и обосно-
ванно Определить значение дополнительного гре! ени эксплуатации
после исчерпания ресурса (подгруппа ьысокого качества). Как в

Так и в другом случае имеем значительный технико-экономичес-
« конкретная величина которого определяется объектом

«Условиями его эксплуатации»
6.3. Методологические аспекты использования явлаиия
акустической «миссии для диагностики и контроля

Эффективность общественного производства связана многим с
юкмьзоьаниеы достижений научно-технического прогресса. В облас-
я обеспечения безопасной эксплуатации современных промымента)
Iстроительных объектов, существенную роль играет методы диагнсс-
ТЬКИ НК. К которым мы относим и метод АЭ.

Кзщным импульсом, способ ст гующим 'актически эарочдеьле мето-
да АЭ» послучмло понимание тоге, что излучение упругих колебание
в процессе роста трещины моет быть использовано для оценки со-
стояния контролируемого объекта. Используя ленинское выражение:
•Не пытайтесь решать новые вопросы старыми методами, ничего не
получится”, мы можШм то хе сказать и о нынешней ситуации. Невоз-
можно ноше требования по экономии ресурсов, повышению надежнос-
ти ответственного оборудования, продлена сроков эксплуатации
объектов решить, используя только старые подходы, в том числе
и старые методы НК.

При создании основных элементов принципияильно нового акус-
тико-эмиссионного метода неразрушающего контроля (НК) нами учи-
тывался опыт р 1эвития традиционных методов НК и, в особенности,
ультразвуковой дефектоскопии, как наиболее близкого (по техничес-
кий средствам) метода НК. Появление нового и потенциально весьма
ысяцного метода диагностики и НК является крупным событием в нау-
ле и технике.

Для успешного развития и освоения метода АЭ » народном хо-
•яйстве, хак и ли любого другого крупного мероприятия, необходи-
й° выполнение ряда услошй:

• Общественная потребность.

- Научная и технически* база.
- Стандарты ня применение.

. Увлозкя для внедрения. Наличие кадров, энтузиазма и
ответственных решений.

рассмотрим ряд моментов несколько подробней. В чем заключа-
ется общественная потребность в использовании метода АЭ?
в сеном общественной потребности в методе АЭ лежит ограничение
им сокращение ресурсов, в частности сокращение запасов руд метал-
лов, органических ископаемых.

В условиях по ышения плотности энергопотоков, увеличения
параметров, рабочих сред, повышения единичных мощностей прови-
денных объектов Необходимо иметь гарантию безопасной эксплуата-
ции объектов более высокого уровня, чем это могет обеспечить сов-
ременные систему и методы обеспечения качестве объектов.

В настоящее время ьажнайвими проблемами являются: повышение
качества машиностроительной продукции, повышение безопасности
при эксплуатации ответственного оборудования, продление срока
службы объектов. Режим экономии ресурсов, требования повышения
надежности объектов и продления срока их эксплуатации актуализиру-
ет создание новых подходов, включая «3-подходы.

Важнейшие элементом обеспечения безопасной эксплуатации от-
ветственных объектов является система контроля качеств? и теория
прочности, это самостоятельные разделы науки и техники, которые,
однако, должны тесно взяимодейст^окат'. Конечный продукт нераз-
РУаавщего контроля - информация о наличи1* дефектов и их парамет-
ра» испол. уется затем как исходны® данные для расчета методами
Теории прочности напряжанно-д сформированного состояния объекта
* Результате чего получаем данные о возможности эксплуатации
дикого объект^ или се *:ринимяетоя решение о его ремонте, или енм-
’’Иии параметро рабочих сред.
Необходимо попутно отметать, что темя двухступенчата оцан-
р состояния контролируемого объекта неизбежно уведичи вает Лиспер-
сю конечного результата, поскольку поградности измерения парамет-
ров дефектов с применением методов нервзрушающего контрола ста-
уистлески склада пето? с погрешностями прочностных расчетов, обу-
сломеннкх недостаточной адекватностью прочностных монелей.

Если учитывать, что погр&жости оценки 1 яря литров де. зктов,
I частности ошибки измерения размеров, ле ат н пределах от десят-
ков % рР сотен 7,' и т-кого яе уровня достигает разброс дан-
лах при проч остных испытаниях 167,250,251, используемых зятем
д!‘.| оценки прочности, то надежная иксплучтация объектов достигает-
ся путем создания больших запасов прочности с одной стороны, и
больший объемом ремонтных работ по удалению тяких дефектов, кото-
рые во многих случаях не представляют большой опасности.

Это ябля :тся наглядным примером того, как няпе незнание при-
носит значительные экономические потери. Няро. ное хозяйство несет
потери как из-за непредсказуемого отказа объектов, так и из-за
чрезмерных запасов прочности. Поэтому я нястояпее время ставятся
задачи по решению проблемы сокращения запасов прочности. Эта за-
дача является актуальной как отмечалось и по причине исчерпания
природных ресурсов.

Однако импульсивное сокращение запасе₽ прочности было бы
неразумным шагом при существующих с настоящее время возможностях
ивраэрушающего контроля, прочностных расчетов и технологии изго-
”меиия. Необходим кячестюннкй скачок » йенах знаниях, обес-
««ииочиР решение гроблеш более досооверюП оценки состояние обь.
«Ча. Цдаод ЧЭ по своим поттщилльг ш гоомотностгм, по-т«кмому,
Издает .редиось-лки для решения ст >хь слэфо проблей
„ ной зядач.й > мемнмж. рмр^™,, яыя^.я ичж(ж:в,„
р»У»»«*0В’ полученные с Нспольэомииш мялогяваритмк Овр^ЩО»,
М монирутм. Это смяано с получением различу аняЧеннй и»- '
раи*Р°в мехяники р^рувения для овъито. различмадся по р«н».
рй. «то определяется различием > наиряженно-д^орыиромннон со-
сточнми (НДС). ДИ снует тек назмгяешй ыяситавииЯ >ктор 26Б
С»рви«™ ЛЭ-сигняля овъмтишо отобрелявт глияиие ывеитябного
Глггоря ия процесс разрушения.

Использование концепции ^огостдиийности развития процесса
разрушен*» с учетом автомодельного характера этого процесса, по-
виляет установить действие РЭ-критермев предельного состояли,
на оценку ВДС различных объектов. При правильном шборе парамет-
ров АЭ» няпримео, использовании импульсного приращени суммарно-
го счета в локально-динамическом подхопе, позволяет результаты
полученные при испытании образцов использовать для оценки состоя-
нмя жонстру К -<и.

Обработка многочисленных экспериментальных данных, прове-
денная под руководством автора аспирантом С.П.Быковым и отра ен-
ш в ого диссертации [ 240] , подтвердила такую возмо'кность. Она
завершились созданием критерия оценки [1Р9.190, 192] состояния
контролируемого объекта, использованном в первом в СССР общесо-
юзном нормативном документе до контролю сосудов да ел ения и трубо-
проводов [52}.

4охно говорить об акустико-эмиссионном механике разрушения
(А<^Р). С самого начала ЯГМ? связлна с полинеЧной механикой
Р^рупвютя принцкпиалып^м образом, что срезу шводит ее ня пере-
*°*е. согременкме рубежи в проблею оценки сопротивления конст-
рукции разрупения, причем г наиболее ело ный ее раздел.
Однако и в случае хрупкого разрушения, когда работает ЛО»,
щеет место подготовка материала к разруш<ИЙЮ> накопление погреж-
ав1Й. Эти поиревдеиия имеют вид микротрвщин, оброо: яьшся
। материале» количество которых увеличивается при
возрастании вагрузкг. Т.о. лл тлбсолютно хрупкое разрушение не-
однородного полиреоменного материала является в целом, иекоге-
рентннм процес аэм распределенным не только в пространстве, но
। во времени. Это могло показать логически, рассматривая иодели
•бсолгтно хрупкой среды, для которой установлено, что деке экви-
валентной модуль Енга изменяется по мере нарастания нагрузки и
сооте^т дующего формирования нексгерентной система микротре^нн
]0, 252, аз 1

Негэгврнтность ДЭ процесса мо но постулировать, рассматри-
вая поверхность разрушения хрупких материалов (рис.?. 18), где
хоросо видны отдельные фрагмента разрушения, которые не могут
образоваться в непрерывном процессе, но лишь в скачкообразных
продвижениях трещины.

То же самое мы имеем в экспериментах по хрупкому разруше-
ние имевшему место ь испытаниях обрядов типа Ст-С. Задолго до
наступления момента начала лавинообразного препвидения трещины,
соответствующего хрупкому разрушению, регистрировались сигналы
АЭ, связанные с образованием и наиоплеьгг неб ль их тр^ р
объеме образце. После достижения их количества критического она-
’вкил для денного обрпэца, данного соггояикя мтпрюци я НДС,
«рои ошло хрупкое рпэруявюю. Т.о., ио-но консттвроенть, «о
««од Ло ноют контролиро-ять ПОДГОТОВКУ хптпригло к хрупкому
Рвзруьени •.
Ю отобрлтлот три основных состояния О*,«т» соотмтстиутхх
ф, тремопиняшческим ситуациям. I ненагруеини, или упруго
(I бодано*') негр енном объекте АЭ представляет собой оумояой
процесс соответствупций собственным теплогым шумам розетки с соб-
ственными исхо ши е ектями [б1] . В термо иняыическом представ-
ления зянняя ситуация соответствует ряногеснои области, .акткчес-
01 произвогстго энтропии Б данном случае равно нулю.

Увеличите нагрузки перегодит систему (объект) в слабо не-
рйрновесн^ облаете соответствующую р терминах . 1Р накоплению по-
вре^ений. При этом термодинякическме потоки (или скорости пром -
тодств» энтропии по Й.Приго .ину [254])пропорциональны обобщенным
силам. Данная ситуация соответствует тате равномерному росту
трещины - критическая активность источника ЛЭ.

И, наконец» для ситуации, когда рост трещины переводит источ-
ник АЭ в кятястро ически активную категорию, понадаем в сильно
н«рз ено весну» область нелинейной термодинамики. /Э отобря'яет
изменение энтропии и тем самым несет информацию о хаосе и само-
организации ь твердом теле [270] .

Представление о том, что физические модели и модели механики
рязруяения самостоятельно и по отдельности могут репить проблему
предсказания разрушения не являются обоснованными. окязятель-
-тво ©того мо но при ести пксказывание П,Л.Капицы 19 9г, о том,

что ”Д~ настоящего времени не существует теории прочности, кото-
Ия могла бы иметь практическое применение” [255] . Но использе-
миче только строгих фмяических моделей не дает во мо ность от- е-
"*» ня вопрос. армируемый ысх'ниио разрушения - ;уцдчмевтялъный
•опрос техники - прогноз отнял, объекта. о е рем , игнориро
«•» физических моделей ограничивает точность модели .«аники,
АШя кх ИО многих случаях "не имеющими применение". И тогда
Я*»* приходит только путем постановки окспоримвнта . условеях
)ЦХСШ<ЯЛЬН0 прибли‘ЯПЦИХСЯ К рояльнымъ

аиотдишый эмпирический подход приводит к боль ю погретое
, определении разрушающей нагрузки и/или иоыенте разрушения.

По-вддимоиу. путь решения проблемы леуит и направлении обье-
додая физических моделей и представлений механики разрушения в
?1Яе функционалов и IV

Р?»

4Р -- Г» (е. )

иИоИла р- р^лг!34.' ' глочет заменить >ях ч;ику разрушения прм-

йерьо по Тй24 '6 причинп . ло каким ** Иснка не мо'.гет заменить хи-
шм*^1есбр<эдиу за процессы в ’еханик© разрушения принципиялъно

кзь^ыОшэ лшеат уравнениями классической или квантовой механи-

кя, иывщих временно симметрию.

йсполозуя как метод исследования динамических процессов
мрестройки структур!, получаем возмо ность связать, нялример, -
оину и механик^ разрушения, т.е. перекинуть мостик ме ду законо-
иернсст ми микроироцессоь (^исичееюши моделей) и м«препроцессор
(модели механию» разрушения доведзиия объектов). По нашшу мнению
пцучелие еьязп ые ду моделями функции и механики разрешения по-
вводит получить новое качественное дости сеиис позволяющее перей-
й от ^вномонологмческих моделей и строгим ^.к>лчески модел •

С^орыулироглъ.-ц11€ ’троблеыы мото разрешать только комплекс-
ам использование - системы мер, научных и технических роыени '•

систему ьходлт ряд направлении, включая, диагностику и Н1 •
йри анял <зо возможностей к ограничат» тр(*дади<амх мето-

11 а11 5..ЛИ о]орм л рэ еда зя. яви, стоицие пере 1й', я так в
«показано, что имелся приишпияльныв огрпиич. .шя, но позволто-
«• подучит,, «ахну!. ки:орыацж о состоянии объекте с ислользом-
няяы ТОЛЬКО три иционных методе г НК. Там никаким потением точ-
ностных характеристик традиционных методов НК невозможно непос-
рщдТ1 ванн юлучить качествен» но ую информации о стасекм опас-
ности дефекта.

Метод АЭ создает принципиально новое качество в области НК
ответственных объектов. Г связи с этим методу акустической эмис-
сия свойственна новая философия, объединяющая ряд идейных про-
ставлений методологии неразрушающего контроля и идеологии теории
прочности. При оценке результатов контроля методом акустической
еимссии можно встретить ряд как формальных, так и принципиальных
отличий от оценок принятых методов контроля.

Результатом АЭ-контроля является не только определение коор-
дялт выявленных дефектов, но и показание степени опасности,
осноЕансе на системе классификации источников АЭ. Критерии сте-
пени опасности дефектов гключагтся в НТД, как одна из г» нейших
составных частей.

В традицмпннчх методах НК мы имеем преимущественно соотноше-
ния соответствия. Другими словами, имеем связи параметра сигнал®,
со статическими параметрами дефекта. В методе АЭ отношение соот-
ветствия - только один элемент, в котором число импульсов можно
связать с длиной трещины, я параметры единичного импульса - сраз-
ивши скачка трещины. Кроме того, мы имеем! связь параметров сиг
ими с темпом роста трещины. И еще, по сигналу мо«но установить
прогноз с определенной степенью достоверности - это установление
•ритерия бракомния. Т.о.. ЛЭ вместо одного соотношения, км ото
““«и место для традиционных методог НК, дяет трехелеыентшй
подход:

I .Соответствие.

2 .Развитие.

3 «Прогноз.
Надежность АЭ контроля основана на том положении, что дефадт,
сигналы, амплитуда которых ниже уровня шумов, в боль-
инсад* случаев не достигает критического размера. Поскольку чув-
иалельиость аппаратуры АЭ оценена значением порядка долей или
цкнкц ики 1^3 * значит можно гарантировать, что при малоцикло-
вЛ усталости со скоровтями РУТ порядка 1СГ8 ♦ КГ6 мм/цикл ме-
юд АЭ может дать надежное обнаружение трещины задолго до разру-
женмя-

При малых уровнях натру-ения, в диапазоне скоростей роста
усталостных трещин (РУТ), характерных для многоцикловой усталос-
“7 “9

я, т.е. порядка 10 + 10”* мм/цикл, чувствительности аппаратуры

ЛЭ в ряде случаев молет не хватить. Однако, в этих случаях трещи-
ну поможет обнаружить трение берегов [50] . Кроме того, по мере
развития УТ скорость ее роста увеличивается, переходя в область
миоцикло вой усталости. В таком случае УТ будет обнаружена и
ц нтифицирована наде но.

Одним из существенных направлений экономии металлов являет-
ся сокращение запасов прочности, которые, по нашему мнению, невоз-
вотно осуществить без широкого использования метода АЭ.

Запасы прочности определяются неадекватностью прочностных
моделей, отсутствием информации о реальных свойствах материалов и
размерах дефектов, что приводит к увеличению рабочих сечений кон-
струкций на десятки и сотни процентов, что сопровождается некон-
тролируемым увеличением веса и соответствующими затратами конст-
рукционных материалов. Это усугубляется тем, что ответственным за
Разрушение являются объемы металла, составляющие порядок 3*5 об-
щего объема.

Использование традиционных методов ПК не дает пр.шципадльных
Р®еиий,отмеченной проблемы. НК в процессе производства носит, в
оснойноы, регулируицпо, ..исципдиниру 1УНКЦИо . ю нв
^гивает безопасность по конструктивной прочности, поскольку
доменные норш допустима д^еиои значительно более жесткие,
минорны о ектности, расчитанные из соображений конструктивов
прочности. 1в тс 'О, . мучительные погрешности оценки размеров
^'«ктов. присущие традиционным методам НК, также способствует
чрезмерному увеличению запасе прочности.

Таким образом бодь^яя энтропия в оценке конечных результатов
ил механики разрушении, там м неразрушающего контроля, являющих-
ся двумя вялыми элементами системы безопасной эксплуатации объек-
та препятст чуют увеличению экономии конструкционных материалов
;.осреяством обоснованного сокращения запасов прочности.

•год АЭ» интегрирующий концепции механики разрушения и ме-
тодические приеш неразрушающего контроля» дает качестгенно ноеыГ-
подход к оценке работоспособности объекта.

Сама по себе методика имеет порой весьма большое значение.
Например, незначительное достм ение в методике расцепления и сцеп-
мния генов, носило бифуркационный характер» открыв ноьое науч-
но-техническое направление - генную ин .енери: » со всеми илосо с-
<ими, научными и техническими проблемами (Вопросы .илосо ни 1981,
•3, с. 19). Объединение новой методики НК с концепциями МР приво-
ди I новым критериям оценки прочности. Прочность конструкции оп-
равляется тем - как онч сопротивляется разрушению, ри этом кри-
терии оценки состояния связаны с традиционными механическими пара-
метрами: нагрузками (напряжениями), смешениями (деформациями) ил:
Юзанными с ними величинами.

Акустическая эмиссия, отображающая тонкие механизмы процесса
^Руления, позволяет ввести новый класс критериев прочности,
бедных с ин.ормацией о локальных условиях, зягисяцкми к тому
„от общего ня пр я енно-деормироечниого состояния объект,. >₽,_
ИП“ сигнала АЭ, отображающие параной р,эруи№ия> испольао_
ллу для создания соответствующих критериев.

АЭ дает непосредственно информацию о раз ви ищемся дефекте,
СКазы»апцвы определяющее влияние ня конструктивную прочность.
Вто же время несплосмости материала, которые не изменяют своих
параметров при рабочих нагрузках, не проявляют акустической ак-
тивности и могут быть отнесены к конструктивным особенностям.

при использовании традиционных методов НК отсутствуют воз-
мохмости отнести трещины (микротрещины) к особенностям конструк-
ции А поскольку специалисты в области м териаловедения и прочное
л авторитетно утверждает, что существование трещин в конструк-
циях неизбежно [56] , приведенная ситуация превращается в тупи-
ю>ую. В "Правилах контролу" [9] указано, что трещины любых раз-
меров не допускаются. В таком случае применении метода АЭ позво-
лит значительно сократить объем ремонтных работ, что также повы-
сит надежность объекта и принесет значительный экономический
эффект.

Использование метода АЭ приводит к значительному сокращение
объема применения традиционных методов НК. Возможна следующая
схеме: шачале применяется метод ЛЭ, затем "подозрительные" места
юнтролируются традиционными методами НК. Другой подход» позво-
ляющий также получить значительный экономический згект, за о* ча-
йся в контроле развития дефектов, обнаруженных традиционными ме-
тлами НК и принятии окончательного ре пения по результатам показа
нмй АЭ. Весьма важное народнохозяйственное значение имеет приме-
ре метода АЭ при принятии решения о продлении срока эксплуата-
объектов по показаниям АЭ. При этом контроль может проводмть-
Ся как периодически, так и непрерывно.
кошимс проставлений, гипото, фонтов и ааиоиеичиюстЛ,
сизая» с иселедоианиями процессов излучет. , ре_

цдг«те динамической перестройки структуры твердого теля иогно
„инфицировать в качестве новой науки или некоего самостоятель-
ного раздала науки. Кал я для казщой науки, для области »густи-
ческоР эмиссии есть свой объект и свой метод.

Акустическая эмиссия расположилась ня стыке наук, среди ко—
гори можно перечислить некоторые разделы физики: физика твердого
ми, квантовая механика, физика разрушения, акустика ; мяте . >ти—
хм: теории случайных процессов, теории ин^юрмяции; теории сигна-
лов ч механики разрушения ; теорий упругости и пластичности ; нераз-
руаавщего контроля (рис.6.4).

Характерным и поучительным с точки зрения методологии наук
шлется то, что метод акустической эмиссии, находясь на стыке
шогих наук и позаимствовав у них некоторые стороны их предмета
I методологии, превратился в самостоятельный раздел науки, обра-
зовав новое качество. Проявлением этого нового качества в аспек-
те неразрупахмцего контроля является новый подход к оценке работо-
способности контролируемого объекта. Здесь наглядно мохно пока-
зать как количество (набор элементов различных 1 *.ук) переходит в
«ачество (парадигма АЭ) , образуя новое научное направление.

Новое качество метода АЭ как метода НК заключается пре уе
Кето в том, что он дает такую информацию, какую не мо^ет дать ни
Одмм из традиционных методов НК. Он как бы объединяет представле-
ния механики разрушения и неразрушящаго контроля, обеспечите уни
Амьную возможность не только следить за ходом деградации и разру-
шил объекта, но, при его дальнейшем резвитии, обеспечить исход-
«н^оры.цией, необходимой для прогнозиромиия СОСТОЯНИ. объ«х-
” » предсказания »озио -ности и иоманта «го резруиения.
Рис. 6.4. Система научных дисциплин, формирующая метод

акустической эмиссии как научное направление
ООъадин-ше ряда научных дисциплин я парадигму АЭ дам ною а
«Л’»’0 а -АД» возможности класеи .икации де.югго.по еттвя п
Р*“н0" опасности для конструкции. Дыени. производится на пас-
синие. активные критически актиише и катастрофа, кх актив», а.
Зыуадеи синтез ЛЭ как отдельного раздела науки, киеадего свой
методе и свой предмет - "активный дефект".

•нелогичная ситуация была в свое время и для других мето/ о>
Ж» в частности — т т метод взял многое и;: акустики> радио»
техники, из их и твердого тела и других наук.

По Куну [2Г ] ормироьание норой науки или научного направ-
ления происходит тогда, когда некоторые члены научного сообщает за,
неудовлетворенные состоянием в некоторой области начинают задаьять
"принципиальные" вопросы. В результате происходит расслоение спо-
собствующее создание новой парадигмы,которая провоцирует обостре-
ние ситуации. Ситуация нахо иг разрешение при проверке практике .
Сода мохно еце юбавип , известное положение о том, что критерием
истины является практика, в назем случае ясно видно, что именно
практика способствовал» развитию 'Э- етода.

Кахдая из перечисленных выше научных дисциплин по праву
старшего родственника мо ет обоснованно заявлять, что ’Э как науч-
ней дисциплина несамостоятельна, поскольку основана на достм'внжях
результатах .той самог науки (механики, акустики, сгнергстикм
т«д«). Действительно это <ыло бы тпк, если бы процессе п>-
о^ания результатов конкретных наук не получилось новое к^-честг •
лняко в результате совместного использования дости енм? различ-
ай наук появляется новое качество, что даст н^м право заявить о
* *» что возникла нова научи-' хисциплиня - •

В отдельности кацдая составляющая наука не мо ет росить те
^<чи, которые может реиить метод АЭ составлений из других мауч-
Дисциплин. Так ;изикя разрушения на обеспечхгяет оценку со-
стояние об екта. еханика разрушения не мо ет ответить на вопрос
происходит разрушение и оценить параметры источника АЭ - без
щго нееозиО’КНФ $ состояние объекта в рояльном щ ем^ [ и т д

Основная задача метода АЭ - оценка состояния объект* с целью
определения возможности его эксплуатации и при дальнейшем разжим
ктода - оценки параметров при которых наступает предельное состоя-
ние (т.е. знячение нагрузки, параметров внепней среды, свойств ма-
териала объекта и времени достижения предельного состояния. АЭ -
дет "конечну»" информацию о состоянии объекта, что способствует
принятие ресении о возможности альне'ше эксплуатации объекта,
। отличим от традиционных методов НК, которые дают "промежуточную"
и^ормаиип о наличии дефекта.

При построении денной работы был эмпирически использован сис-
темный подход [93] * предполагающий анализ глобальной проблеш с
разбиением действий на несколько этапов (3 этапа по [&] . Перагй
•тал - анализ и формулиро к целей. Второй - создание новых поня-
тий находящихся во взаимосвязи с поставленными целями. И, наконец,
третий - .ормялизэцля основных закономерностей.

Считяя область АЭ - представлений целой системой для получе-
ния частных решений она разбивалась на отдельные подсистемы, кя -
Дая из которых представляет собой задачу той или шой научной ис-
цмплины (рис. 14 и $5).

Предложение считать метод АЭ отдельным научным направлением
только одну цель - консолидировать усилие г дя возможно более
Острого развития этого направления. А это моши сделать только
в«Учае наличия четко с ормулиро!энных аксиом, теорем, проблем,
°АДач, выделяющих данное направление.

При этом мы пользуемся общими сообра гениями, связанными с
^осо: сними прадстпмениями об исторических оталих разштяя имели.
в развитии любой науки, научного направления или да-е раздел»
рхой-либо к им тся этапы отъединительиые, зт*лы дмг- ерен-
цмации и этапы объединения, интеграции. Сдким из последних и как
нам наймется наиболее ярких примеров интегрирующих представлений
является высказывание В.И.Вернадского: "Рост научного знания ЛХв.
быстро стирает грани ме^ду отдельными науками. Чы все больше
специализируемся не по наукам, а по проблемам” [25°].

Частные ре ения, полученные с использованием методов той или
иной научной дисциплины связывались друг с другом, для чего были
сформулированы общие пре; стягления об Ю 1 целом, что и при ело
I шсли о формировании комплекса проблем и решений в области АЭ
ш новой няучног дисциплины. Сто особенно проявилось на стядии
синтеза, который был розмо ен только ня базе новой Ъыгософии,
Т.О., набор отдельных частных решений, составляющий некую пара-
дигму, после "пропитки” ее некоей философией, образовал научную
дисциплину - метод АЭ. Парадигма в данно. случае означает систему
(гибкую, нечеткую) или набор аксиом, гипотез, положений форми-
рующую [257] рассматриваема" нами предмет, ояхлнется новчя объе-
диненная комплексная система моделей.

Под моделью мы здесь понимаем, в соответствии с [259] • услов-
ный образ (изображение, схему, описание и т.п.) какого-либо объек-
та (или системы объектов). При этом нас не смущало то, что в ан-
ион определении понятие модели конгруэнтно в некоторой области
существования понятию знания, поскольку каждый раз соблюдались
условия репредектати;ности, подобия и трансляции [<*-ЬС] , являющие-
ся необходимыми и достаточными при построении модели объекта
исследования.

Рассматривая вопросы использования информатики в обществен
«й структурах и процессах. Н.Н. .оисеег [133]прм«>ди* ранжировке
модМ®й п0 сложности. Пользуясь его представлениями можно располог
до науки по степени сложности моделей в следующем порядив,
^ветвенные (гуманитарные) науки, биология, фхэикя, математик*.
Ккянюсу разрушения, а шесте с ней и акустическую эмиссиг можно,
1вроятно, разместить примерно там, где и рэсполо ен* биология.

В денно. работ в некоторых местах можно найти сугубо эврис-
тические модели, которые при излишне "жестком” подходе или пред-
взятом суждении могут представляться как недоказанные предложе-
ния, гипотезы, рл личные славосочет^ния. Однако некоторым внутрен-
ним оправданием и поддержкой автору в этих случаях служили иг ей,
юторые в настоящее время получают распространение. Это идеи типа
ограничительных теорем Тарского, Черча, Геделя, идеи о различных
множествах, нечетких отношениях [931 , идеи о дополнительности
дознания методами искусства [261] . По словам В.В.Налимоа [262]
Дие у рационально мыслящего челогекя различны как ценностные суж-
дения, так и вообще значения всех слов, включая и содержание науч-
ных понятий.

В этом ряду примечательно следующее высказывание Д.ж.Дж.Том-
сон ч: "2^ло время, когда количественная сторона физики переоцени-
валась. Измерение и поел ухяцее использование мтммтжки - чреэ-
шчайно мощные средстга, но решающие эксперименты носят, по-суще-
ству, качественный характер" [263],

Кроме того, "Излмкмяя математическая строгость не очень по-
лезна в изике [264] ... в конце концов физика не будет тр-бо-
н*ть мятемлтической формулирогки". Отсюда, по-вмдимому, модели <и-
зихи разрушения обладают относительной структурной простотой.

В связи с этим н*представляется, что качветмкше гссуеде-
«>я феноменологические подходы, имеющие место г некоторые ре влах
длиной работы, позволили получить ряд нова пре ставявниз, свя-
За»вв с Ю*

В соответствии с положениями теоремы о неполноте, п рядите
О иде не мо ет быть полой системой. Отсюда следует енводьчто
практическое использование метода /Э возможно и необходимо >.-е
до завершил формирования полной системы зняниг в этой облясти,
что, как мы понимаем, представляется невозможным, противоречащим
чи ментике.

Поскольку ня всех нас возяояенл отге^твенностъ в деле исполь-
80еяния научных результате® и, в частности, в р^ллиз”цки возмож-
ностей «Э в нястовдий в определенной степени би урк-ционный мо-
мент, альтернативные пути не просматриваются. При этом ответст-
венность, носие 1ая до недавнего семени внутрени характер, осно-
ванная на личностных пре, стявлениях и мятигяциях, начиняет объек-
тивизироваться все в большей степени. В недавнее время автору
при попытках промысленного использования метода '3 не удалось в
требуемой мере преодолеть консерватизм сущестпущей ситуации.
Еследст'ии этого продли ение в облясти АЭ протекало весьма нерав-
номерно. Отдельные научные дости ения теоретического и экспери-
ментального характера не сопровождались ускоренном использованием
в промышленности что создавало в опрелеленноп стелен о*^риця-
тельнув обратную связь.

Поэтому метод АЭ, несмотря на с ормулиро '”<нне тмжв потреб-
ности общества,не получил долхного развития по причине негатив-
ного консерватизм* доперестроечной системы вяродног хозяйства.
При наличии позитивного консерватизма инее* боле^ быстрое р и-
вние, однако чреватое отрицательными эффектами типа Чернобыль
окой трагедии.
Императивное использование метода АЭ носит, помимо -сего,
^гомологический характер, обеспечивающее получение истинного
знания, подобно тому как ето можно видеть на примере мщ иссле-
дований (гл-3 § 3.4 и др.).

Легитимизация АЭ метода, представляющая собой обоснование
юзмахности заниматься разработкой основ метода с целью его про-
целинного использования, базировалась на трех аргументах, ьо-
перв». ня научной интуиции самих исследователей, во-вторых, на
интуиции ряда прогрессивных руководителей науки (мы уме отвечал»
роль А.Л.Александрова, Б.Е.Патона и др., но не было положительных
примеров со стороны руководителей техники), в-третьих, на упоми-
нании зарубежных примеров. Консервативность техники (представляе-
мой министерствами и ведомствами) общеизвестна (и в ряде случаев
понимаема), носнё является первой производной производственных от-
ношений, яги ется продуктом общественного развития. Поэтому ш-
деляя негативную роль в развитии метода АЭ ряда бывших руководи-
телей, которые не допускали использование метода АЭ в Еинэнерго-
але, мы отдаем отчет, что в данном случае имеет место сцепление
субъективных и объективных факторов.

Подытоживая сказанное можно шразить мнение, перезразируя
А.И.Целикова, что широкое промышленное использование метода АЭ
для диагностики и контроля ответственных объектов не только не-
обходимо, но и неизбежно.

6.4.Результаты и пыводы

I. Значительны* объпм трудозатрат на нерезруаиицяй контроль
г,рм изготовлении отгетственного оборудования а рвзгитых маално-
«Роительнж отраслях сдвр ;игавт широко, кспользовяниа метода
<3.
явности от применения метода АЭ мах при изготовлении, таи и при
ясплул”^11 мащиностроительных объектов. В основу «кализе поло-
го использование достоинств метода АЭ с.ормулированных ранее.

3 . Предложены схемы расчета экономического э^екта, основан-
ие на оценке разницы в затратах на проведение контроля традицион-
ной методами и АЭ-методоы, а так ке на вероятностна харажтеристи-
мх отказов.

4 .Получено аналитическое выражение для оценки дополнительного
(сверхресурсного) времени эксплуатации объекта при использовании
«•года АЭ, основанное на анализе вероятности безотказной работы
оборудования. Это позволяет проводить сверхресурсную эксплуатацию
ответственных объектов с заданной вероятностью безотказно? работы.

I
зшкченид

На основа анализа достижений в области АЭ с использованием
результатов проведенных автором исследоьанмй и можно констатиро-
бжТЬ, что возник новый метод диагностики и ИК, основанный на ре-
лгсТраЦИ' и анализе сигналов АЭ, возникающих в результате равьи-
ГИЯ повреждений в контролируемых объектах. Первый этап создания
цого метода завершен. Имеются научные разработки, могут шпускать-
ся и выпускаются приборостроительной промышленностью начальные мо-
дем аппаратуры АЭ, создана необходима нормативно-техническая до-
кументация обеспечивающая возможность проведения ЛЭ-контроля
некоторых классов объектов.

Для успешного использования метода 1Э в промышленности впол-
не достаточны научные представления о физике АЭ, которыми мы в на-
стоящее время обладаем. Сам (.акт регистрации сигналов ЛЭ говорит
о том, что в материал контролируемого объекта происходят необрати-
мые изменения и, сладоьательно, материал работает в неупругог об-
ласти, находится в состоянии чреватом отказом в работе объект»
или его разрушением.

Главная задача, которую необходимо решать - ускорение внедре-
ния метода АЭ в промышленность, и расширение областей применения
втого метода в народном хозяйстве с тем, чтобы мо но было нам мож-
но более полно использовать потенциальные воз о ро й мето, •

Как в каждой развивающейся области знания, в области ; Э
нмеотся значительное количество интересных нерешенных проблем и
3Шч. Их информационный объем больше объема, которым < ели.
Однажо, как нам представляется, проделана некото^ ринцм ь-
над работа по формулировке и обоснованию ряда фундаментальных по-
«*«шй, формирующих базу м очерчивающих область АЭ.
В создание нового метода НК определенную роль сыграли ра-
боты автора • области АЭ, которые прадстеыеш в иастожцИ
дшссартацим.

В диссертацию вошли решения тех проблем и задач, которые
автор? удалось выполнить при проведении работ в период с 1771г.
по настоящее время. Краткое переселение их, тактически, мзло-
ченв в "содержании” диссертации.

Автором прорелено комплексное исследование основ метода
сигнал* АЭ, ® результате кот рого создана система моделей
для разных масштабов (структурных и временных) процесса дегра-
зеции материала и ЛЭ. Разработаны методики контроля, системе
классификации источников ЛЭ, средства контроля, система норма-
говно-технической документации. Обобщая материалы проведенной
работы, мо но смодулировать следующие результаты и выводы:
Г, 4

0СЛС\>:~1 З-ЗСЛ 7 2УЛБТАЗЦ ПО Д’ССГЗа I Ц

р^07._1-. ОЛ ЛП1 ^д : 2сорв авустшсс-э ДС230ШЮГО !ХТ0Д
Д0в|РУЯМ,®ГО ШЖТрСШ И ДПЛГПОСТ1ЖИ, ОбССЮЧХкЛХХ ?о поп -

^рдрС’Д В05ЯУСВ1Ж ОбЖСК-ЭЬ 3 ЕрСЦСССС 2Л 33 ГО. .. пл П ЗГЗПТ'' -'"ТИт
: пдя :.-С2зл_ .. , ^., г. .

^ЯТД рсор"’-- - У •' . - УД7Ч СПИ н.- ; ср^ортиз . ’О :И11- ).П .

Ивбожю судес. туг.х.иц, голуч в застовио!

I.? ?Р г. л. з ..и о.: . : . . . -. ^пп.п . сео!

жссп жав осиояв ажусяжьвякхяпвоА дбслпослги норвзрувмжго
япрол в соадвяа ожстсиаая эдаспвкааа модаг, подлого сдтпдаа АЭ,
ыгспж подав стаго АЭ отобр.^лгдх разнообразие длнпяв с-
во процессе в ТМ0ВЖ тело, АЭ обрав готрожруаюго объекте..

1.1.С всшгоомамм жммоемввммх чрсдсгаммв! раывовн

9Яфвооюс&э?о ос ддллтэрс :ш: теп .пр.: л г-зелолик д-
: -..'.т п/ а. :. у *лссп > того гп. ;гз ('ре зо :)

'. . -: .-цг эртзои:.. пэ . . ’ово^ .

1.^.Р * ... ' п ‘-цогороц-

зх'р_зр ____ . ., лсхич: :к. /. д '>рвцВ| годаиввжгс связан» по-

Нютря шпудзеов АЭ с ре.?ио>ГО жежовимь " гои ’ -

Ч* жогоршдйои рвврутх

зьЛ сягаад ояюсможыю "гладкоЛ* ррии* тогда как ера лсдогсро^*—

®в разрг: т:*т хлруогся вииулзс.. с ссндлляхзтю - . .рос—•

Фелгч ,_ СОЗД 7 •

ЬЗ.Предг. и злзятпе-ст •- аппрожгояггоо <>Р^

Него ЧВОВШ ГО^ДУзЗОВ АЭ В ЛИМ* МЯВ в еде

з:хгзо’ ^з..ос. хэотстцсп^х за ШШЛШЛ еодьсп

&?г::.А1г .) п опс'. злзгг-далын! <• СМИ^

^Мяввоиа ацрямям посэоисии прозодлзь зиаяв И
~ п УС70 С. лЗСЗЬ ..

ОС-13— 3-- х!к>2 ПрОЦССЗОВ Р^ЗруВМВШ СОЗД _ -/
ОТООрсд _:г. 322020.':. этого . I -

0 А 3 Ч2СТП0СТП, П0Д2МДОП I ВМОфОТВЖрООТЬ

^дсявс о лютое. .зоти проовссов ммяжшед прооаосоз погуж—
-,,02?.'. ~ №2ШТ ;• .

Ц« .27Л.’2. - 1.р22..221, 7 ..23 2223227 С 2070 2 Ь . :з '..'2 ж 2.

Цв®Ж®* ООТЮВ проц ' СП Д'2 ,. I ^22 : . ; _ .22-2 2 -.у»

^пясс2 □ . - ли АЭ аиютосп щя переходе от одного урожя М»

ри (лззттлх л -’ ггро^а) с 5-ад и;: (гдэС2х и г.

^), рэссизтрстг; проц?С22 равжтз.2 р-зрул Ш сг ::згло- ;о_. . -
Й^КУрС02 2-ЛЦ122-:.^2 _0Д .72 .2 X) Хи 2 .

. .. ::.: - г 1Сж л... 2- 13 г :зг .), . о:

ОТ С вэторс . 23732.222; ^21.32 22 ЧОТ-РО 1772003: 22ССЗК22', (

22Г.ТЗЗ , 2 2 2 2 .... 2 . 22'03! 22223120. ОС. 02

ХСООТМОТ ООЛОвОШ ОТОТОТ ВВ 2.-223'Ю 3 работе Е2р31. 1 2 "-

1Х22ДЦЛ, ШЯООТМЯ МЕ. 2 . ,2 . С222.7 В МВМММЯ 1..2 32.2.

Мог Ифоттра яггрототи Прсчск уотзлодхгю, что ввосоамв ютот*

I ЮриХ.2рсо/х,7'. 2 1 ~2.~ 2 В ; . .'.рЗ 2'7 « — 337 ,7'-

. а. ... ралввя 1 • дк жритичосжж мяивк всточвжавв •* ж

*яоак ОТ I ДО 6 п ДЖ ЖЯЯЮТрОСПЧССЯ1 МГТВ 7 - МОТМК пор

Чсаааш с.

А»3«Яа осзожаот пжмжвонх пссжяоотш! обр .4-за

*даа обысков сявжов яаод о *2 » ^-о Ч® ражаяржя® жв?2с*ро

Нкж ажтжпаого пс.о’ОТЖ вообходам ютдзсхз: «зрэо -х—р • Д»
гг;?П2: ?то 23Г0ЧЯИИ1 * ВДСвТВфПИПИ вГО ДРУ^ЖЯ ИвТОДВ®»
«В зглжюго псгочшяв - ягсг^ав М| -~- •= —-"
Г

' з/гзст оогз тсрллроъ АЭ (слмфвого сл.л ., 3. >-

„ -- ) Ох г—шсэра мгр^мпя Првмевмием госждотэдыв»
г2 3 '

тяжри? ос- : р„ос-ъ огдх * . _ в г

। пэ010<иВ ЙвВЧЙ11'- ' - слгхлото зсоо’слпг. отпет усхо-

.5/ ЛЖЙГ-' - — - '- лзлл 12:, з вжрсх

I 2.6. ГГродвжояа иодахь процесса АЭ при ши .._ >.

и;- * лл,- гот-/-, адл:. _.. ’ 1 _. .х>л> . ос с^-

ш> в иасята&саэс соссояппо а апэд рс.с]с?сс[гг::.Эл штзглста
гс.'.»' 1' ’. ..‘И-и.: гл .'г >; с . « ч , г-о с:, с

* 1

' -л ^. .^ . . . :;-

Жрй ЭЛОМВЦРВК те<Ж ЗСЕО^ . -ЛОГО Д ТП11Ц1—М1Ю мнмця-
V . т. л . , г л; г..:' - .• .’ г-: .л. .. .• х . , : ... -

во Яюиаастсд вмвянзгда сдшогша скшвжж ов' л
|К воро ’спэс з, соотэотствеи. о, 2 ллотол ро.’зг»;ир';ссая
«впюстъ Ш С№еш шож о . . от одсль оозвояив
>в100рообразов с^ссеэ; 30

одден ам «еобко/ — '

яни? “емм МОДМОД, подмен, жцрпмм советом»
2Д2 гссло .22 XI .'- Ж 422 С.2.: - э: .

С»- • РЗВр — О? - 2... 2ОГ7Н2. . _. ______

ПрОХССД^Тй-Л 'и.-и. иг ГС 2174 Си.. У ~2С?.Г~1 через и • х .-
тхг.» : иг < и? оцсиз ДОгрсдацв ододпцрп пхуотпу^пг-гтсежм-
пего са и . ..с:...2хиС - 2 .А дипш у*Г. Л22 и . _.О.

лтш параметров аэ мсульса ва жходс а г^г.
^•образе ’ . _ левого прсобрезэпи лл л с ро5о-

В1 частоте! 450 дП1 ДП-:.12ил . .и . и сот . и I -

; .7. ’ ДЛиТС.'Е>Н •

’е э: ии _. :и .г: т о™.ТЛИИПЖ-'. .’.ииз
ЬО СООСПММ ТПЖИИ1 однп ПМПЯфООДраУШТГ Т1Т Ж ПМЕЗЗ
ЯЦк ТДО юттротгег: < :.игр- проткд дз оц:.:-

га предельней ^титг::; ии"о и ” ?:и :: исппретурс А , ШООДЯ

сосл ..210,01 - 1,0 иг" по с::и. тр'ит. .

• '. '. .'релзи.. г, МПП> уе*0Й1М ® У- . и ггпигзе
'К' стпчоспо" зыяссяж Эмврдожвба1 в® ожпоп пи.спс.и’т ^_срап-
901Х) ОДОДМЧре. Щ0 вЯПЯМВЖ 13МЯКЖ301 гПО’^О-ХЗО ВКЯПЖ>4?0
/*..?? (порой. ??<• расслои.: о- ., *и.. .

пв ежу’стпч спо. с.. оезж ж др«) п промяв паяю умввеииоп
ЩЖ 131ЮНЦ222П ^снгороп МОДОДМОДОДВ ОДМОДЯ -•- *А - •
©•Оди псп^одги усто-ч^П-’-. тио/, стр.:; В и то.а- а-х.х.—з- ~
ги ^;с._..с-д._ о т.сга: “ .-.г.’- '

•««ЧИТЖ-.1» 0 7ЛКЖ> .:—^ . .ЛЛТ.-уо->

Швх ПОрОМСТрОи.

<вГч .ис, 01-л -невод • ОДПОДВ-

л, зголвж розраОотзть тввюжвв» Р
5:7

• • ТО-.»» , з.

обьопов грсхл к жооду о тон, что в сдг«с, «сж ^б-
^рееВ озъсят доработал до ресурса, то сто мовфенев шив
*\ЗЬ (. > )г •

таВЗ^3333®® ' з^нчсоасД О’Д^сх: н. . ...:. . : :~ - „

ытастро ГЧ-С1ХЛ редовое з обосзоосдаэ Цршвтъ . / э~
~гс '- 5С --

де» разработан ж янюта в промамвость тага <нбо»
рос - Р- -- рвВИЙ а;7'С7~:э-т ' ”:*Г2СЛЗ

- 1; » : Л- : - . ,. • ;

4»5« слетела но;

с зогзльзозглн: . ?’ Д- -• :зсно. :срсчТ>

отхтстэ--ННН1 <ъ ее ГС; .1'2:, е:Л<.щ-_х н др К ер -
с оС^ . о. 1-1> - - • - • -Зх д;

жме елздупр^ яормеее доци®®* ооз^бс»

-' (7-82» ? -З.тх^ стет ? аз* — -1 • ~

17 - Др* нс.
ж:тер*1ура

1 .К.В.Фролов, И.В.Бубов, Ь-П.ИзрчилоЕ, Н.А.Мяхутов,
В.М.М0Р030В, Г.И.Моисеев, Р.З.Пяртон. Г Л Лицеев, •.’.^ик.
о ьозмс ности увеличения продолжительности период, безопасной
эксплуатации энергоблоков ыел-ду капитальными ремонт» ш. Про-
блемы прочности. 19 с, 5, с.З-П.

2 .Пятой и.Е., Недссек» "Л. Акустическая диагностик» несу-
ще/ способности сварных консррукци1. Автоматическая сварка.
1962» М 9, с. 1-4.

о.С» ^»рин . . Вибрации трубопроводов энергетических уста-
новок и методы их устранения. . ., Энергия, 1979, с.28В.

4 .ГОСТ 276Б5-Г . 'кустическяя эмиссия. Термины, определе-
ния и обозначения. Госстандарт, 198\ с.II.

о .Биргер ИЛ. Техническая диагностик». «., 'алинострсение.
197С, с.23 .

6 .Приборы для неразрушяюцего контроля материалов и изделий.
Спр»ьэчник/Под ред. В.Е.КлюеЕ». Кн.1 и 2. ., . »зинострсение,
1976, с.626.

7 .^ербинскиЙ В.Г., Белый В.Е. Еыяьляеиость реальных плоски<
де-.ектов при различных вариантах прозвучи г »нип. Де. ектсскоп;: .
19ЕС, 9, '9-9С.

: .Ермолов И.Н., Вопилкин ’.Л., Еорснког В.А., Цербакот 4.*.»
черб ков _ . \ 3 льтрпзрукоЕоР контроль сг»рных соепинени рстср г
П’рлых турбин. Трупы ЦН11ИТ’ А , Г 2 3, 1987, с.31-36.

9 .Пр»иля контроля сварных соединена и цапляьки узл и
^нструквий птоишх электрост»нт’И , опытных и исследовательски<
верных ре»ктср : и установок. ПК 1М4-72. М.: Металлургия,
ЗД, с.72.
10 .Иванов В.И., Белов В.М. Акустике-', иссионныр контроль
свирки и сварных соединений. .... Машиностроение, 193^ с.184.

П.Гербинский I.Г.Достоверность ультразвуковой дефекто-
метрии сварных швов. Дефектоскопия, 1976, ’2, с. 137-141.

12 .ДСНИН ’.Р. Расчет оперативных характеристик при »втс-
ыятизировинном ультразвуковом контроле сварных соединений.
Дефектоскопия, 1985, '3, с.61-66.

13 .Иванов Ь.И. Гер*зрузащИй контроль в системе безопасной
сксплуятяЕИи ст вет ст венных объектов. Чез опасность тр1 ,® в
промышленности. 1987, 9, с.52-54.

II .Иванов В., . О чувствительности приборов акустико-эмис-
сионного контроля. Труды X Всесоюзно/ акустической конференции.
Доклад Н П1у - 2. й. 1933, с.75-77.

15 .Бойко Б.С., Н«цик Е.Д. Элементарные дислокациснные ме-
ханизмы «кустическо.1 эмиссии. - [ кн. Элементарные процессы
пластической деформации кристаллов. Киев,
197г, с.159-139.

16 Л дуд к ин В.В., Косточенко Е.Н.,Николаевски" В.Н.,
Цветков В.М., Механик* подземного врвзрыва. „.еханика твердых
деформируемых тел. 1973, гып.7, ., ВИНИТИ, с.”7-19 .

17 .Грешников ВЛ., Дробот : .3. Акустическая эмиссия. .,
Иэд-ю стандартов, 1976,с.272.

18 .Баранов В.М., Грязев ЧП. Звуковое излучение при р-'сяи-
р-нии сферической полости в жзетрэлн й упругой с{<е;е. - Дефекте
«опия, 1979, ЯП, с.26-34.

19 .ЙВЯНОР Б.И. О возможные 1 'Р'0* сигналов акустической
•миссии. Дефектоскопия, 1979, *'•-* слЗ-Юк.

20 .Седов З.И. Механика сплскнсй среды. V., Наука, 1970,
^•2, с.166.
ЭЗО

21 .Бердиче ски ВЛ. доказательству принцип* Сен-Ьенац»
для тел пр и ольно1 формы. - рикля ндя математика и меяам »
1574, т.38, еып.Ь, с.851-364.

22 .*км ., Ричардс П. Количественная сегсмология. .,
щр, 19оЗ, т.1.2.

23 .3уденк в 1 Л. Разработка теории ультразвуковых ьетодов
я создание сре ств контроля горячих, быстродви^ущихс изделий.
Докторская диссертация. Челябинск, 19'0.

24 .Сявяренский Е.*. Сейсмические волны, м., Неук», 1.72,
с.293.

2 .Гряйзер ь. . О прерывн сти распространении разрывов в
очагах землетрясени.. Дан., 198., 294, 3, с.Ь71-57Ь.

.Ь.Костр в Б.В. ...ех°никя оч«гя тектонического землетрясения.
.., Наука, 1975, с. 176.

27 .^лепян д И. ех»никя трещин. Л., Судостроение, 1911,
с.374.

28 .Черепанов Г П. ехоник» хрупкого разрушения. .,
Физмат, 1974, с.640.

29 .Новожилов Е.Б. О необходимом и достаточном критерии
хрупкой прочности. ПЖ, 1969, 33, в.2, с.212-22 .

ЗС .мурявин Г.Б., винкель В.М., Лезгинская Л.Ы. Исследова-
ние плотности потока энергии при распространении трещины про-
дольного сдвига. Дефектоскопия, 19 С, , с.II- 6.

31 .Райс Д. .-ехвник« очдга землетрясений. .ир, 19 .

32 .Масло! Л.А. Исследо!лние акустических импульсов при
’рещинообрязованки. Авторе, ерат кандидатской диссертации.
Новосибирск, 1975, с.2 .

33 .Иванов В.И. Акустическая эмиссия г процессе когерентно-
го разрушения. Доклады АН СССР, 9 б, т.2^7» » с*
ЗД.Дом-ркАС ВЛ., Кчж»с Р.-И.Ю. Контрмьмо-мз.ернтолыш.
пьезоэлектрические преобразователи. .и^ьнюс, ..интис, 1974,
с.2Ь5.

ЗЬ .Ермолив И.К., Гитис М.Б., Королев 1.1.В. и др. Ультразву-
хоше преобразователи, для неразрудающего контроля. ., ^ино-
строение, 19 с, с.279.

Зб .-изическ«я акустик*, т.1, ч. •. Под ред. У.Цчзоня.
лр, 1966, с.592.

37 .Ксролев Ь. ., Кчрдельсон *.Е. широкополосные ультразву-
ков пьезспреобрэзовятели. М.: Ыяшиностроение, 1922, с.кб.

З^.Бяранл В..., »оло!щоь К.И. Акустикоэмиссионные приборы
ядернсР энергетики. .: т миздат, 193С, с. 142.

39 .Акустмческяя эмиссия и ее применение для неразрушимого
хснтроля в ядерн ” энергетике. Под ред. п.Б.Ьак«ра - •тои-
издят, 19сС, с.216.

4О .Трипялин А.С., Бусяо С.И. Акустическая эмиссия. Ростов-
-н*»-дону, Изд-во РГУ, 19^6-г с. 16 •

41 .Стри :»ло В.А., Пономаренко ,Н., ихопкиГ .И., Бел куро-
Ы В.И. Принципы построения аппаратуры обработки сигналов 13
для исследов ния прочности материален . 1робл.Пр~ЧН., I ( ,
» I, с.102-106.

42 .Ерминсон АЛ., Мурявин Г.Б., Вж В.В. "кустикоуэмиссигн-
ике приборы и системы. Де ектсскопил, 19.6, ИЬ, :.3-П.

43 .Боув1ер опенка вязкости разрушения стеле". Р эру-
пение. Под ред.Либогица Т.Д.6, с. -I

44 .Анисимов В.К. Исследование повышения быстродействия и
радости определения координат источников пкустическс! э иссии
1 листовых материалах и разработка соотеетствуощей аппаратуры,
'ьторе ер«т кандич«тск.дисс. НИИИП, I-1 • •
532
%

4Ь.Р<ввкин В.Р. Акустическая эмиссия при р^рушши км-
секционных гетерогенных материалов. Автореферат кяндидятск.
дксс. Ленинград, ЛЛМ, 1936, с.1Р.

46 .Лукьянеи1г Г.А., Пшеничников Б.В., Сидоров Г.". Ультре-
звуксше исследования технологических шумов контура Оч ре*кт -
ря РЙиК-ЮОО. - Техника радиационного эксперимента. М.: ШКИ,
1960, вып.З, с.102-110.

47 .Гусев О.В. Акустическая эмиссия при деформировании
монскрист®ллоБ тугоидяЕких металлов. М.: Науке, с.ЮЗ.

4? .ИмяэфЯ Е. Лрииенение акустической эмиссии дяя исследова-
ния цветных металлов. Киндзску дзяйре. 1977, т.17, >2, с.62-68.

49.Ченцов ь.П. Разработка и исследование метод® и аппарату-
ры для измерения предел*» текучести конструкционных материалов с
спользОЕпние:; акустической эмиссии. ‘второ..дис. к«нд.
технич.няук. 1974, с.23.

ЬО.Дробот Б.Б., Лазарев Нерязруяами* контроль уста-
лостных трещин акустико-эмиссионным методом. Стандарт, 19^7,
с. 126.

Ы.Панясюк В.В., Сергиенко О.Н., Микитишин С.И. Акустичес-
кая эмиссия дри разрушении материалов. РХММ, 1983, >6, с.50-53.

I 2.Рясчеты и испытания ня прочность. Применен е е1 *
акустической эмиссии для контроля сосудов, работающих п дятле
шеи и трубопроводе,. .Р 204-Сб. Госст»нц«рт. НШк' " . • =
15%. с.26.

53,Иг-ног Е.И. Прииенение «етод» •кустичесхо!1 эмиссии мя
««рязруш.<пщего контроля и исследот-ния м.теримов. - ДКектоскс-

1966, К>, с.а- 4. _

54 . .... ж-УЧ^.л» роз^и.яппвкя Т(в « э»-.-

'^Устцесия’ иусиял. I.' , г.21. • с,/
бб.ИиЯКОЗ I» '• ВрСПйКТйа ! Пр«1кс»' г ’л 4ЖУСТ|<Ы,СкО9 Зиг гцд
аэИИ*14 *ЧЧсСТ1П ооо .аО^клч ^Х.сооедчидв *0вн в Мащ в сгв
сне*™-3* ч-злтля йо*мх ьтге| гшо* □! ог,ч»ссг.а-. ’ тмаожтгц пря
цьОЮК'лСТк. ОЖГ^ЛЧ-’Я ТГСЖМЫХ I ТсПЛОАЛХ <*асгт;остяИц1ч-в ч^м_
рц докл ^-сз * /> / • • • >ЛЛ л , I • / I * С • •

66 .овчинников '.Е., Попов А.А., Влсильченко Г.С. Основные
дршципы составления р«счетных схем элементов конструкций с
несплошностями по дянкым нерпзрушясщего контроля. Проблемы при-
нести. 1933, "9, с.74-79.

Б7 .Ермоло1 И.Н., .ербинрскиг’ Е.Г., Вопилкин А.Х. Новые при-
боры к методы рпснсзн?влияя 4-срмы дефектов при ультразвуковом
контроле. В сб. Приборостроение и «гтомятический контроль. II.:
Иямииостроение, 197', с. 102 13С.

БЗ.Игяное Б.И. . яряметры ыногочлет тной ультразвуковой
дефектоскопии. Дефектоскопия, 1978, >1, с.62-67.

ЬУ.Ивяков В. Основные проблем нерязругмидего контроля
въестся изделий энергомашиностроения. Снергома^иностроенме.
1956, 12, с. 14-16.

СО.Киттель Ч. Введение в ^изику твердого тел®. .: лгзм®-
тизм. 1963 р 396.

61 .Иннов ь.И. Применение метод® якустичегкой эмиссии при
исследоЕянии твердого тел® и контрол^ объектов. Акустическии
«Урн®д. 1982, т.28, нш.1.

62 .Кисегич ’.й. основы механики кристяллическоГ решетки,
и. Н»1ИЯ, 1972. с.23(..

63 .Нацик В.Д., Чисто К.А. двуногое изучение при «ннигиля-
Ч“и дислокяии:. - *ТТ, 1972, т.14, II. с.31?&-313..
64 . *бик 3.11. "«устицеской эмиссии с эюлвцив.’ ис-
10К«ЦИОННОЙ структуры при деформации поли- И моиоиристчлло
.дсииния и плюминие?ых сплогов Д16 и Ш. -етОр₽ ер-,т в,Н;и »т-
схсй диссертации. Харьков, ХГУ, 19 ~ , с.17.

61 . ео илов В.1. необходимом и достаточном критерии гул-
кой прочности. - Цриклядн®я мотемптикя и механик». 1909» т.33,
шп.2, с.212-22 .

66 .Кусов . . мононн-я модель рязруаения натрясенной «то: -
ной челочки. «УГГ, 1979 , 21, в.10, с.3095-3099.

67 .Ив*ное Б.И., Мукомол Ч.В. Об оценке ппрочетроя сигналов
якустичесКо э иссии для ряд- моделей источников сигн-л®. Сб.
доклчпог У11 Всесоюзной акустической конференции. М.: Акустичес-
ки! ин-т АН СССР, 1973. С.7-1С.

бС.Влпди^ирог В.И. ^изическяя природ® разрушения металлов.
.: етдллургия, 1934, с.230.

69 .3орнлтейн М.Л., Зяймовский Р.А. Механические свойств®
метпллог. етяллургия, 1979, с.496.

70 . Разрушение. Т.1-УП. Пер.с «нгл./Под ред.Либогипя Г.М.

I.: <*ир, 1973-1976.

71 .Исякорич МЛ. Сбпгя екустикя. . Няукя, 1573, с.

72 .Хирт Д ., Лоте И. Теория дислокаций: Пер. с ®нгл.
Иомиздпт, 1972, с.600.

ТЗ.Ре'сл®нд Дл. .изик” ,ономов. .., -<р, . ♦ с.36 •

74 .Бриллюэн Л., Породи М. Распространение волн в пермодичэс-
*** структур®/. .: Изд-во Iн.литературу, 1959, с..

75 .’томистик" рязруления. Пер.с °ргл. под е . Р. .Голь, □-
Те*н®. ' Ир, 19г7, с.246.

Тб.Ивчнов® В.С.» Терентьев Н... Природ® уст-лости методов.
|Япиностросние, 1975, с. ‘Ь.
77 .Лянд®у Л«Д» • Лившиц Е.М. Кгянтовяя механик*. к,; ^кз—
и«тгиь, 19'3, с.704.

7 .Кя^нельс . ., тепянюк • . с'частичные вз»>ы ег—
стгия и свойства металлов. мгу, 1957, с,к 1в

79 .Черепанов Г. I. ехоникя хрупкого разрушения. Н%г»,
1974, с.640.

СО .Цмм' Л. Ке*»нтоеяя механик*. М.: Изд-во ин.лит. 1959,
с/74.

61 Блохинцев Д.И. Основы жеянтосог механики. М.: Ампдоя
аюля. 1963, с.62 .

82.ияркуьиц Н. КБязикярлускулчрнцй подход к ряслрэстряне-
няс юлн. - Г/ХР, т.63, II, с.25-43.

'3.Борянов Е.И. О флуктуационном механизме акустической
эмиссии. Дефектоскопия. 1995, Г 2, е.68-72.

''’.Бгеденская *.В. Сейсмодинямикя. М.: Наужя, 1984, с. 144.

'5.Бойко Е.С., Гдрбер Р.И., Кригенко Л.Л., Зьуковяя эмис-
сия ./ри аннигиляции дислокационного ск:дления. - -ТТ, 197 ', 16,
ЕЮ.4, с. 1233-1235.

"6. Ля г ‘. . -темятическяя теория упругости. !*.: ЛШ', 1935,
о7.вэрорич И.И., Мекю ВЛ. Динамические сме^нные з«д««-
чи теории упругости для некляссических ^блястеГ. .• Н«1к«,
1979, 320с.

ВГ.Бреховских Л»Н. Волны в слоистых сред». И.: Няукя,
1973, с.З!?.

39.Скучиж Е. Основы акустики. И.: Мир, 1976, т.2, с.Ь42.

ОС.Будоиков Г Рпэряботжя теории ультр-зьукопых методов
« соадяние средств контроля горячи, быстродвм^ихся яэдмЛ.
&КТ.ДИСС. Челябинск, 19ПС.
91.Иган.>г Г.И. . Ьдели источников акустической миссии.
Дохляд н« 2-ой Международной тиоле по акустической эмиссии.

92Леттегрень В.И., Кусов 1.Д., Михайлин Слияние ижэ-
ксччстотных колебаний ня разрушение одномерных систем, «из.тв.
тел*. 1931, т.23, р.5. с.1433 1'3 .

93.Педель • Моделир и»яние сигналов и смете*. .: ир,
1931, с.ЗОС.

94.Методы расчета оптических квантотых генератора. Под
ред.В.И.Степанов, Минек, т.1, 1966, т.2, 196Г.

90.2велто С.-изик» лазеров. - .: ,ир, 1079, с.327.

96.физический энциклопедический слоЕ«рь. : Сов.энцмк.^ -
педия, 19п3. с .923.

97.11отехин В.А., Татаринов В.Н. Теория когерентности
электромагнитного поля. К.: Связь, 1979, с.2СЗ.

9".Ризниченко Ю.В..Сейдузэва С.С. Спектрально-временное
характеристи’/п сейсмической опасности. М.: Н«укя, 19841 с.Р1.

99. Гр л пин скип В.Г. Спектры упругих волн в сейсморазведке
и точность янялжзч. В кн. Динамика земной коры. .: Наук*,
196Ь, с.71-91.

1СС.Брагинский А.П., Евсеев Д.Г., Зденеки ’.К. и ,р. Р-споз.
няелнио ^е.ектоз по спектральным характеристика.; акустическ
эмиссии. Дефектоскопия. 1984, >2, с.47-54.

101.Лыков Г.И. Измерение спектральной плотности 1 исследс •
йяниях акустической эмиссии. Метрология. 1977, 7, с.о9-6б.

Ю2.Гораздовский Т.1. реологических по-

лей. Докл. Ш СССР, 1936, т.2 7, 16, с.ШО-1122.

кЗ.СадоЕСкий Д.Ч, Еолхогитнинов ЛгГ., Писаренко В.ф.

ЛЧортровчихс ге и. ич.ской ерем, и сеИсмячесм» процесс.

Н’УКя, 1939, с.202.
1О4.Кспгилле:< А..... С.мооргяниз.пионное СЗ ле-

гко. дом»лов Ш Всесоюзной конференции "Использо.» .ие с-.греиеи-
ма .„ .ич-ских методов . нэр.зрузнщих иссле. о »ни < и к и. роль.
Хабаровск, 19 7, с.1-2.

1СЬ.З«Им®н Дж.Модели беспорядка. И.: Мир, 1932, е.592.

1С67С«1«ренский Б.а?., Кирнос Д.П. Элементы сейсмологии и
сейсмометрии. .;.: ГИТТЛ, 19^0, с. 54 .

107.Улитко А.д., Эрм енекий Г.Ц, Излучение упругих волн
при скачкообразном дек ении полубесконечюго р«зре*. В ебгрн.
Диагностикя и прогнозирование разрушения сверных конструкций.
Клее, Няукора Тынка , КГ5, I, с.23-3 .

1С9.Недосекв ЧЯ. Еодны дерорм-тии при внезапном розникнове-
ии.: и рязьитии несимметричных де ектов сьярки. В сб. Диягности-
ля и прогн'»зирот'’Мие разрушения сварных конструкций. Киев.:
Н«укоря думкя, 19ПЭ, I, с.34-40.

Ш9.л(ос«хяря К. Иехникп землятрясени“. ир, 1995, с.264.

<10. Костров Я5.3. .Никитин Л.В. Применение методов теории рязр^-
О’йния к изучение очагов зелолетрясени-’. 3 с . изические осн вь по *с-
ков методов пгогнозч. землетрясени’’". : Няукч. 19^ .

Ш.Эожо *.Г., Клогсии? Д.Д., Нейрон 1.В., 2инк Д.1.

Теория передачи сигнялоз. Связь, а т с. 98.

112. еннэн К. Работы по теории ин^ор.»яции и кибернетике.

М.: ИЛ, 1963, с.ВЗО.

1аЗ.Гснороескм11 И.С. Радиотехнические цепи и сигналы.
Си.р« ио, 1977, С.6С7.

ХМ.гренке Л Теория сигналов. .: Сое.радио, 1974, с.с .

1Д .Тряхтмм! '.и. Введение » обобщенную спектрину* тео-
рию сигналов. .: Сов.р* ио, К , с.3о2.
Пб.Кулижо.екиИ Л.,.. ..ото1 Ь.В. Теоретичесо. оснош
ри ормяционЕих процессов. .: ^шС.,'Я дколв, К*' , с.

Ц7.Клогскмй Д. Д., Соффер В.1. Обработка лрмцромпм*
ко-Ерелекных сигналов. Связь, 1.76, с. .

1ХЗ.мранов В.М. , Молодцов К.Е. *кустикоэмиссионные Шри-

беры ядерно* >нерге1М1и. М.: ’.томиздгт, ДЙО, е«Ш%

119 .Рытос С Л. Ьведение в статистическую радиофизику.

М.: Наука, 1966, с. •

121 .ЩИН А. А., Иванов Е.’ . .сноеы и некоторые результаты
стохчетического описания акустико-эмиссионной информации. Тр.
Ц!мТ. * , 19 , 204, с.76-37.

1<1.1ИХОНОЬ Е.Л. Статистическая р«.„ОТеХНьКа. Сот.
Тмрядио, 1966, с.676.

122 .КОТСК А.4., Цветков З.д. Спектральный и жорреляииоюий
АНЯЛИэ нестационарных случайных процессов. .: ИЗД-ЕО стяна.р-
тов, 1970, с.103.

123 .Успенский ВЛ. Теорем» Геделя о неполноте. -.: Наука,
1952, с.112. ‘

124 . рошевич В.Д., Рыгкин- Д.Г. Пластическая формация
к разрушение кристаллических ть-ерцых тел. 197Е, т.39, '3,
С.Ы7-62*;.

Ш Ласло в Л.И. И др. доследование процесса деформации с уче-
яыметическнх явлений в спекаемых материалах. 7 мо жду народна п кон-
форекци^ по поро^ково металлург«<и.лрак э,и- .1 . хю,

1 .Ъ. . «ОЛЬ ([инмичвекпя теория яхко .. . «у-

К*» 1971>, с. •

Ш.1.Т0ЛИН Н. .. И -стухоя с.». АИ.Р-«1ЯОНИЫ. ИССЛ.ЮМИИЯ
строения шеоктемпорятурьмх расплавов. В.. Наука, ЛОО*

.ешоньхий В.:. Гооымрико-вероятиостныо модели криетад-

ОДиоим, .: Наук*»

IV ' .

с. .
129 .^1 омский А.И. Концепция квазичастиц в теории простран-
стгенно-пермодмцеских структур. , , 19^1, т, д, гып.Ь, с.917-
927.

13о .Ьл«димироь Ь.И., Иььноь Б.Н., арнемский Н.Д. Мезоско-
пический уровень ллдястической деформации. .«м «е, с. и?- .

131«Гол^Длтейн Р.В., Капноь А.Б. нормирование структур
рязр}ь.енк- сл«бо взаимодеРстьующих тредин. ^ех°ник- твердой
тел*». 1982, >4, 173-162.

132.1Глом А.М., .глом И.М. Вероттностп и ин;ормшия.

П»ук«, 1.73, с.311.

133.: исеев Н.Н. Социализм и информатика. М.: Политиздат,
199, с.28В.

134.Винер В. Кибернетике и общество. И.: ИЛ, 1918.

136.Нянин В.Е., Лихачев Б.П., Гриняев Д.₽. Структурные
уровни деформации ттерд^ тел. Новосибирск, Наука, 1925, с.164.

136.Гораздоьский Т.Н. Современный научно-технический
прогресс и контроль качества материалов. .. Гн«ния, ),
с.43.

137.Пронин В.П., Иванов В.И. Акустическая эмиссия при з—
держанном разрушении в сварных соединениях. Техническая диаг-
ностика и нер°зруш°ющиР контроль, 1989, .-I, с.48-52.

132.Куксенко В.С., Л шков *.М., Савельев Б.Н. “кустичесжа"
эмиссия при □•'рождении и р.згитии микротре_ин в ст-лях. < ей-
тоскопия, 19Х, о, с. 17-63.

ЗЗв.Куксенко В.С. Модель переход» от иикро к м»крор«зру^е-
иж> тгердых тел. Ь св. ик» прочности и пл-стичности' . .внин
Тред, И.ук», Г.'^б, с.Зо- .

140Л—О. • «.. *о— • Д^"вВ В-И> ’в0^еС-

иле оснош ин^ориепионной техники. М.. энергия, 19
141 .Иганов В.И., Зуев В.И. 0 пошшенми мн,орматмрностм
рядиогр<ических методов контроля сгрних соединений. Дефект -
скопил. Е%» • П» с.

ПС.ь^ин 4. А., ’Лвлнов В.И. Стохастическая теория •жустичес-
10| эмиссии при пластическо д^ормяции. Сообщение I. Юность
в энергетически? спектр сигнал® и. Диагностик* и пр^гнозирэг *-
ние разрушения спорных конструкций. 1987, ГС, с.24-29.

143 .Гдин Иванов В.И. Стохастическая теория ®кустическс1
миссии при пластической деформации. Сообщение 2. Скорость сче-
т* и *'шлиту,. е распределение для нелрерыгнер «кусткческоГ эмис-
сии. Дн^гн стик® и прсгнозмро 'низ сварных конструкций. 19°‘>,
>7, 13-18.

144 .Методы определения основных периметров сигналов акусти-
ческой эмиссии. Рекомендации. М.: Госстандарт, 1999.

I »5.Свеиников *.<<. Прикладные методы теории случайных
дикций. .: Н®уж®, 196 , с. -с .

146 .Девин Б.Р. Теоретические основы статистическиг ря-ио-
техники. М.: рядио сов. Т.1, 196Ь, т.2, 1968^

147 .Быков С.П., Иванов Б.Н., 1дин ... С рэ сир вдел аник
прирящени? суммярног- ечвтя дискретно?, ^кустическ эмиссии.
Двгектэскопм , 19%, 19, с.I

14сЛуИкин О.Р., Иванов Б.И. ^ктерный анализ устойчмюсти
параметров якустическо? эмиссии. Де окт ск пи , I? < , б,
с .39-43.

’.4»Лидроно. СИ» Х’'”0* С-а- 1вОр"Я ’мвв’км’-

• : мзкитгиз, 1959, с..

к..помьн Т., С5.ирт ... 1еори. ж-т-стр . ир, 1У .
с.^ .
•511

ЮЕДгонсон И., Лион Л. Ст-тистх,. пд.ниро».нке мир.
мент* Е технике и неуке. етоцы пл»кир »ния эксперимент».

^хр, 19 I» с.516.

1 Ь2.Имнов В.И., Царев К.К., Хлебников Г.С., Рябов а.Н. 4ио-
гокчн^льное устройство ^ля определения коорпин-т источнике;

сигналов акустической эмиссии. Нт. сеид. » 960)71 от 53.01.80г.

153 . '’хутов Н.\ Де ориншонные критерии р»зр: енмя и рас-
чет элементов конструктив н» прочность. иностроение, 1931,
с.272.

154 .Ультразвуковое преобразователи “ля нерязрупяющего кон-
троля. Под рад. 4«М.Ермолов». .: .«каинестроение, 1936, с.230.

155 .Сядристый Н.С. Т»Рны ммкротехники. И.: Знание, 1971,
с.. 128.

156 .Регель 2.Р. «Слуцкер 4.И., Том^шегекий 5.Е. Кинетичес-
кая природа прочности твердых тол. И.: Наук*, 1974, с.560.

157 . дин Каширою .Б. Ползучесть к°к процесс блуж-
дания активируемого элемент» по ьу* состоянии, роблел проч-
ности. 1979, '‘II.

йв.Цдин ’.А.« Ив»но? В.И. Квтерлрет»пия некоторых данных
по акустической эмиссии и® основе ;ор :»льно»ктиеяционн ’ теории
пластической ,^огормец11И металлов. Труды ЩГЛИТУ^, '• 161, 19 I,
с.34-36.

^.Гилм-н Д .Д. .‘и’сродинямическая теория пластичности.

В кн. Микропл«этичность. ...: -».ет»ллургия, 1972, с. 18 37.

ИО.Маи» де, орм.ш>9НН?го упрочнения -онокрист«лдое. Кие»:
Н*ухоьл цд;4у», 1972, с«

161 .П.ПИР0» И.И.: КярпОЕ Е.С.. ПыяЯО МЛ, Милеикин И.Б.
“счезноЕение чкустичссимиссии при сгерхпд-стичности. Д' СССР,
№1, 1. 5, ' 2, с.З. -З.’Г.
1б^:2Я₽Т0Н В’3” иороэов Е-м- Механика упругого стическ,го
разрушения.

I .: Наука, 19? , с. 16.

1бЗ .Работков Д.Н.; Федосов ».И., Рабинович В.П., Гензе «.щ
(^внж4 прочности диско и ротсро турбин и генераторов. : . •.
вузов, яциностроение. 1976, I, с.5-9.

164 .Шустер Г. Детерминированный хяос. М.: Мир, 1988, с.240.

Тбб.Донин 1.Д. К вопросу о расчете долговечности изделлР
по активности сигналов акустической эмиссии. Де ект сколия. 1931,
Г9. с.11-17.

166 .Трощенко В.Т., Др«г»н Б.И. Исследование закономерностей

иеупругого депортирования и усталостного разрушения металлов
при кручении, проблемы прочности, 1992, П , с.3-10.

167 .Ногаев В.11., «хутор Н.А., Гусенков А.Н. Расчеты дета-
лей машин и конструкций на прочность и долговечность. .: “ЦИ-
ностроение? 19 5, с.224.

16 ..«хутов Н.А. и др. еханика малоциклового разрушения.
М.: Наука, 19 , с.264.

169 .Болотин В.В. прогнозирование ресурса и«шин и конструкт».
И.: машиностроение, 19 7, с.312.

17ь.Д .Кнотт, икромеханизмы разрушения и трециносто осгь
ЮНСТрукци >нных СПЛЯГОВ. КН. еханика рязр Н . Р В
материалов. Пер. с англ, под ред. Р . "ольддте 1 ». гып........

•мр» 1971’, с.4и 62.

171.Кяллинд Д •- Повреждение материалов г конструкциях.

-Иф, 1964, с.623.

Г72.К.Вивере. Некоторые особенности рост- ^тадостиых тржин
>нетялл«х иси1.»«. В ин. Цех«ник. р«зрувеник. Р.эрузение конст-
рукция. ,.ер. с «рм. под ред.Р.В.ГолмштеРн.. шп.Ю. •*.
‘««С. с.Ы-30.

,г - и II Рябо» ’.Н. .6 «кустическоЯ
га.Ив.ног В.И.. Кур»н 11 В’"'’ Г"00*

п*п т< па т* 9АА ' ^53о

•“иссии ори .ДЛ1ИКЛОВОЯ устмости. Д'1 , I .
543 »

174.МВ-НО1, В.И., Кур.иов В.Н., Рябо» ,.ц., Еремин 1.С.
Иусическ-я эмиссия при развитии уст.лостных трвдин в сосуд.х
веского давления. Дефектоскопия, 19'с, I, с.35-39.

171.Кур.нов В.Я., Мико. В.И., Р бов ’.Н. К вопросу о «не-
мке р*спрострянония трещин. Проблемы прочности, 196С, 6
С.З&-Э9.

Г?6.Куряно» В.Н., Иванов В.И., Рябов ’.Н. К вопросу о кине
тике распространения трещин. Проблемы прочности, 195с, Гб»
с.15-19.

П7.Рябов ’.Н., Иванов В.И, Кур«нов В.И, Царев К.К. Рас-
пределение сигналов акустической эмиссии по нагрузке при разви-
тки усталостной трещины, /е ектоскопия, 19р3, Е4, с.93-95.

17'.Куранов В.Н., Иванов Р.И., Рябог Д.Н. Ссобеннссти ампли
тудного распределения акустической эмиссии при зеро дении и
распространении усталостных трещин. Дефектоскопия, 1932, 5,
с.36-39.

179.Куранов В.Н., Иванов В.И., Тилин С.И., М*к«роЕ В.С.
Исследование закономерностей роста усталостных трещин и сопро-
тивления разрушения с использованием методов акустической эмис-
сии и электрического потенциала. В сб. рогнозирование 1рочнос-
ти материалов и неконструкционных элементов мяпин большого ре-
сурса. Киег. Наукова думк», I 77.

100.Красовский А.Л. Физические основ прочности. Киев.:
Нэукою думкя, 1977, с.139.

ПП.Крас^огскиП А. . Хрупкость металлов при низких темпе-
₽*тУр*х. Кие1.: Неуков* думка, 19 Ю, С.

I 1В2.йрема С./1. Методология определения характеристик сопро-
™^ения развитию трещин (трединистойкости) материалов при
^илическом н®гру^ении. фХ , 19 I» 4, с. 1м - •
1СЗЛрсщеько В.Т., Стригло Ь.\, Покровский В.В., Дикяг-
ц1 С.И., Кяплунэюсо В.Г., Добровольские С.в. Явтод«7Мсследо-
еянмя закономерностеТ не стабильности развития трещим при пик-
цческом нягру ении с ислсльзоьянием явления акустической эмис-
сии. Проблемы прочности, 19; □, >12, с.ЗС-ЗЗ.

184.Романов О.Н., Кириллов К.И., Зим», С.В., Ниямфоремн Г-Н.
Связь акустическог эмиссии с кинетикой и микроыехянизыом устало-
стного разрушения н сокопрочной стали мартенситной структуры,
да. 1987, >2, с.51-55.

135.Гуменюк Ь.Иванов С.Г., Красильников Д.П., В*»ь»р К.Б.
I др. Исследования акустической эмиссии от трения берегов уста-
лостной тропины. Диагностика и прогнозирование разрушения сг«р-
ни конструкций. 19'3, ~7, с.35-41.

186.ГОСТ 27.103-83. Критерии отказов и предельных состояний.

Р7.ЫР 2%-"7. Расчеты и испытания ня прочность. Применение
метода акустическое эмиссии при определении характеристик вязкос-
ти разрушения. М.: Госстандарт. ВКИИМ*Г, 1987, с. 16.

18°.РД 50-447-83. Методические ук*з«ния. Расчеты и мспытпия
й прочность. Акустическая эмиссия. Общие положения. И.:
стандартов, 1984, с.6.

Г9. Иванов В.И. Способ контроля качеств* изделий, 'ет.сжд.
>673109. Опубл. 15.10.61.

190.Ивяног В.И., БЫжог С.П., Рыбог ’.Н. с критериях сценки
•йиш опасности дефекта по параметра акустической эмиссии.
Дйуектоскопи-, 1995, -» с.б< - •

191.Винокура» Ь.Е Рол- грмте(жег прочное™ ж н^пря-енно-
*Корш|ро генного состояния в оценке нвеужеп способности с .рных
Цмама. ..тем.тическив мисыд в сшрке. Киве, КЭС гш.Е.С.и—
Юно, с. I...
Ю 2.И»«иов В.И., Енхов С.П. Кл.сси ик.ция источников
.хустической эмиссии. В об. Диагностик*) и прогноамрог.кке на-
рушения с горних конструкт иг, 19 < , ,д, с.67-74.

1 9а.Горяйнов В.Т., Вурамп 1.Г., Тихонов В.И. Стотистичес-
к«я радиотехник*. М.: Сог.радио, 198с, 54 Ч.

Ы .ь-’льд *. Последовательный анализ. М.: ^изматгиз, 1960,
с.328.

1 9Ь.Контроль качества с горки. Под ред.Е.Н.гслченко. М.:
кедмностроаше, 1975, с.32'.

196 .Ьолчснко В.И. вероятность и достоверность оценки ка-
чества металлоконструкций. В., "Металлургия", 1979, с.88.

197 .Махутоь Н.А., «ролов К.В., Стекольников Б.Б. и др.
прочность и ресурс еоло-юдяных энергетических реакторов.

Наука, 19В?, с.ЗП.

198 .дербиквский В.Г. Д стогерность ультразвуковой де^екто-
метрии с горных пгов. Де СоТоскопия, 1976, Г2, с. 137-141.

199 .Иванов В.И., Куранов В. И., Рябов ’.Н., Еремин А.С.
Акустическая эмиссии при гидростатическом испытании сосудов
шсокого дягления. Де ектоскопия, 1931, -"5, с.53-58.

200 .Курднов В.Н., Иванов ВЛ.» Рябов 4.1., Еремин ’.С.
Использование метода акустической эмиссии при опенке конструк-
ционной прочности сосудов высокого давления и трубопроводов.
ТРУПЫ ЦНИИТТ 'I, 18-, ., 1981, с.3-1 .

201 .Метопические указания. Расчеты и испытания н« прочность
«мятиостроаимм. .етодм мехоничвсиих испыт.ний мет«длое. Опре-
деление х«р«ктеристик вязкости р.эруяеиия (трединостоЯкостя) при
«•тическоц мгру .нии. РД-60-»60-в1. ., Мэд-во стартов,
*932, с.Ьб.
2 02.. «одические умаяния. Рясчеты и испыт.ния ня прочн .ст
, уящиностроении. етэды мех«нических испытяниэ метчхоь зре е-
|вя. хяряктерхстик трациносто/кости (вязк/сти разрушения) при
циническом нягр! ении. РД-Ь0-34Ь- : ., изд-во стенд «ртов, 19'3,
с.96»

202 Рудак Ь.В.» Иванов и.*.., Минкин .Е., р«-
Й)в Л.И., «/едосов А.Л., "Способ определения прочности из-
делия. .Заявка на изобретение с приоритетом от а6 июля ахл г.,

204 .Королев к.В., Кпрпельсон ЧЕ. Еирокополоснне ультр^згу-
1сгые пьезопреобр«зов«тели. Ы» иностроение, №2, с.156.

205 .ЙВЭНОГ Е.И. Электрическая экгивалентная схе.1® и гходн. г
юшецянс пьезопреобр*зоЕ«»теля с гнутренними потерями. Де екто-
С1опия, 1982, 8, с. 14-18.

206 .Ив«но В.И. Расчет э. сктрического ;ыпе1«нся пьеоопре 5р®-
эовйтеля с учетом внутренних потерь. Дефектоскопия, 1976, ' 2,
с.139-141.

207 . ’ртым .Д. Электрические корректирующие цепи и усили-
тели. Энергия, 196' , с,41е.

гОЗ.Блйкоп ;:.Д., Ивонов Е.И. Устройство для ультразвукового
гонтреля. * вт.свид. 523345•

209 .В*н ’гр Зии А. Шум. А.: Сог.ргдио, 1973, с.229.

210 .Иванов В.И. Микроскопическая модель •кустичесжо!» эмиссии
при рязруиении. Дед. в НИИИн^ормэнерГОЫ^ш, .V 366-эм °7.1987.

2П.Ю»рмут X. . Теория секгентного ®н®ли;,я: снош и при-
менив. !<ир, ИГО, с.375.

212 .Цярвв К.К., Туйкии С.Р.. /-в«ное В.Н. Приборы для «кусти-
* "ЭМИССИОННОГО контроля мяпиностроител! < Тр ди

ЦНИУ1 19Т, ’ 203, с. ’’-Е4.
213 .Але«сееь ГЛ., Иванов В.И. и др. Устр Ст..с г0 .
буждвнжя колебяниР в ультразвукериг преобразователях при к«ли-
броме. ^вт.сгип. 133362.

214 .Королев В.Д., Иванов В.И. Ультразвуке рой искятель. ’рт.
са1дЛ 536427.

215 .ь"йкоЕ М.Д., >г ь"ног В.И. Способ определения местополо-
жения источника Акустической эмиссии, ’вт.ещн. V 711461.

21б .Кгпн^г . ., Куряноя В.И. и др. пособ обнчру гения ряз-
иечэдкхся устялостнмх трещин в изделии, ^ет.сгид.” 7316~С
ст 23.11. 'С.

217 .Иеянор В.И., Ц*рег К.К., Хлебников Г.?., Рябов ’.Н.
логок-мяльное устройство для определения координат источников
сигналов Акустической эмиссии. ^вт.срипЛ ^6^70 от 03.01.°г.

213 .Цчрев К.К., белое В.М., Иваной В.И. и др. Кногокян«ль-
ное устро: стьо лг определения координят источников сигналов
’кустическоП эмиссии, ^вт.сеип. Ь 8*Я>2*/Т> от 23.10-31.

219 .Пелов В.М., Иванов В.И. Способ контроля кячествя с гор-
ного ШВА, ^ЕТ.С ид.' 7 5742 от .

220 .Ив-нор В.И., Хлебника* Г. 1г»рев . - Способ контрол-
юординАТ источников Акустической эмиссии. ’'Т.сжд.1 9457°9 от
25.7,82.

221 .ИВ-Н0Р В.И., Ц-рев К.К. и др. Устройство дл- якустико-
ЭИИССИОННОГу контроля. ‘1Т.СЕИД. 9°9

222 .ИВЯНОВ В.И., Урусог В.С., *омии В.В. Устройство для к«-
мбрэгки ультрязвукорого приемник*. Ает.снмдЛ 1019306.

Ю.Нммов В.И., Хлебников Г.к. и др. Способ контроля тре-
чйнообр*зовация в МАтерияле. 'вт.семд. * 103о164 от I

224 Луденков Г.А., Иронов В.И.. Усов ГЛ. Способ опре еленл
«адоположения д^ект" ж изделии. Аи.смпЛ 1037Г7С т ’З. • •
226 .111"НО1 Ь.И. ( продлении срок» службы объектов ори ....
ИМЬЗОВ’Н™ нер’зрур».. его контроля. • том-тическяя с .ри., I
О, ,.22-23. 27.

226 .Ие»нот В.?. Опенке дополнительного времени эксллуптигии
объектег с применением акустико-эмиссионного контроля. Де ект-
сгопия, 193 , II, с.60-64.

227 .Дробот О.Б., Иванов Е.И., Смирнов Е.Г. О стандартизации
терминологии, отнссяще’ся к «кустико-эмиссионному методу. Де.ек-
тсскопия, I. , Н.

228 . Рома ни в О.Н., Дробот Е.Б., ’.ь«нов В.И. и др. 3«д«чи
стандартизации ^зических методов ксследоълния материалов при
рвзрушении. индикация и стандартизация методов расчетов и испы-
таний н» прочность. 1.1, .: Изд-ео стандартов, 19°2, с.65-7'

229 .Гребенник В.С., Злепко В.^. и др. контроль металл*
оборудования н* АЭС. 'томная энергия, 192* , 52, ’ 6, с.374-3 .

23С .Лазуткин о.м., .ихяйлов 1.: . икгиралентиеи электричес-
кая схема ряди»льноколеблЕ1дегося |йска. Акустически► журнал.
1972, 13, еып.1, с.Ьп-63.

231 ,Подурнев В.Н., Борзов '.А., Горелов В.А. Технологичес-
кая диагностик*» резания методом акустической эмиссии. ... . *ци-
ностроение, 1953, с.54.

232 .Юдин а.А., 1мм» В.И. О причине ослабления сигналов
’кустическо эмиссии при пластической де,орм«пии металлов з*
пределом текучести, пробле м прочности, . » I » с*^

233.. нсяк Н.В. Зашсимости ме лу параметр*»» предельного
состояния Тел с трещинами и даштми их ’

’вторе,. яисс. Льрое, 19 •

гЗб.Пьинн В.И. розр«бот«п .пп»р»турн И методики контроля
пьвэопрэобр^огьтвлей утр-эвукозгс средств неррзрув-гчего кон-
трля материалов и мздели. . ьтор? .дисс. 19;..

235.Парчей С.’. Исследование трещиностойкостм и «кустико-
эилссионных свойств ст«ле. дм сосудог даыения. ‘вторе,.™сс.
I,: ИМЕТ, 1979.

аМЛаомо» В.И. Диагностирование элементов судового энер-
гетического оборудования методом акустической эмиссии, ‘втсрвф.
:лсс. ЦНИИ 1979.

Э7Лммкмк М.В. Цйклмческ.е ползучесть конструкционных
сплявов и ее связь с акустический эмиссией. Авторе*.писс. Кие»,
19г .

233..*етро^ский МЛ. Влияние предистории напряженного состо-
яния горной породы нп кинетические параметры акустической эмиссии.

ГЗг.кьяН .1. кустик РииССИОНН' диагностике поьре т,енн с—
тв сое, ие рн*; /ролетньа строени мета; ических елеонодоро ных
постое-. 1вторе^.дисс. .: Л.*П, 19 .

24^.Быков С.11. Рпзрро'стк'’ количественных критериев и мето-
дик клясси*июм дм источников акустической эмиссии при контроле
юрпусных недели'' из конструкционных сталей. Дисс. ЦНИИ ,
19&.

241.Дроздо:- . . Сценка тре днэстойкостк керамики методом
•кустическо. вмиссми. ‘вторе! .гисс. иев, » 19~ •

2^2,Пономарев К.П. ‘кустическ'Я эмиссия при возникногении
иогерхностных тр«.ин. второе, лее. .! ’У» 193 .

243.Гихм«н Б. . Рв ение некоторых омических задач приема
других колебаний для разработки устройств акустикоэмиссионного
*®лроля, * второй .дисс. Ростев-н-’-Допу, РГУ, 1937.

?л4.Лазарев <1. :. разработка и иссле^орвние «кустико-эмисси-
°нного метода контроля усталости материалов силогьтх элемент
конструкги . Дисс. .: 1ДОТ ‘Г, 19г3.
245 .Дубяшов Си. Исследование кинетики пластической д<тор-
Н,ЦИИ М разрушение монокрист-лло!. молибден- детодсм «, тк еск
миссия. ' вторе.ер-т кандидат к. исс. Киев, л-т метил >,иэ/':и,
193С, с.26.

246 . Зелов В.М., 11Ы1НО1 В.И. Сконоиичесх<>я э»етижость
методе акустической э иссии. Дефектоскопия, 1980, п.

2^7.ОСТ 109.0С4.1С°-32. Соединение сварные и неплавки обо-
рдог«иия «точных электростанции. Методы ультразвукового контроля.

24В .Мвянов В.И., Белов С.Л. Вероятностная оценка достовер-
ности чкустикс-эиисеионного контроля, Тручы ЦНЮТ..аН’. и,: №7,

>203, с.66-69.

249 .Мкга1лов 4?.5. Теория и методы исследования нестационар-
ных линейных систем. .: Нуте», 19 6, с.З •

ИЗО.Стеданов МЛ. Статистические методы обработки результа-
тов механических испытаний, и.: Машиностроение, 1996, с.232.

251 .Волков С.Д. Статистическая теория прочности. Москг»-
Сверддорск, «шгиз, 196с.1 6.

252.Ст»нчиц С Л., Тошлми М.Г. Исследование временных пара-
метров акустических сигналов при образовании тредин тры .
Прогноз землетрясений, К ', изические аспекты прогноза сейсми-
ческих явление. Дулянбс-Юск»а, Доилш, * «3 < с.^

М.Куксвыио В.С. Кинетические аспекты процесс- разрушения
и изические освоил его прогнозирования, а е, .

2Б4.Пригг*ин И., Гтенгерс И. Порядок из хазс«. •... Прогресс
с.432.

г'.о.п-оица П.Л. Вестник 41 СССР, 1979» ’ 9’ сЛ₽*

2Г6. : улгер 1У. иенкп вязкости разрушения ст-лей. Р-зру-
ьение. Под реп. Либэрица Т., т.6, с.1 3-Т9к.
257.Кун Т.Структур» н.учных ревоици:. Прогресс, 197л

258.Верн®декий В.И. Размышления натуралист*. Кн,2. и.: Няу-
Ю77.

259. .илосг ская экциилопедич. ., Сов.энпикл., 1964, т.3,
с.48Ь

2 6О.Ер«чнц 5.С, Концептуальные модели и развитие физкчес-
хп теорий. етоцы научного Познаниг и физики.-Под ред. Ъ.В.С«ч-
ЮВ«, и., Наука, 19 , с.47- . .

261 .^ейнберр . . Кибернетика, логика, искусство. .: Ра-
дио и связь. 1981, с. 145,

262 .Н«лимов В.В» Проблема человека ь современной науке.

Вестник ЧН СССР, 197Э, ' , с.бО-б'4.

263 .Томсон Д. Духи науки. Знание, 1970, чс.175.

264 .Фейнман Д. Характер физических эаконоЕ. ’ .: (ир, 196",
с.232.

265 .Полилог А.Н. Объяснение масштабного э акт* на основе
энергетического критерия разрушен!. ИТТ, 19^, ’ I, с. 106-1 .

266 .1 урког С.Н., Куксенко В.С., летроь ВЛ. физические осн -
а лр^гнозироЕ^ния * ех°нического разрушения. Докла Ж ,
1931, том 21 . , 6, с. 1350-1353.

267 .НОВЯКОГ И.В. К крнтериь определения источниког сигналов
‘Э при нагружении .«твриалов. Сверх тгердые материал . №7, '2,
с.42-45.

268 .Матгмеико Ь.Г., «срозог ВЛ. Расчет н* прочность по
критериям механики разрушения. Проблемы прочности. 19Т7» $4,
с.3-7.

2€9.илченко В.Н., Лукьянов М. Бероитностняя оценка норм
^мустимости /е;ектог сварных с^единенгС’ яри разных уело я
в^*>ужения. Иатем-тическив методы г сг*рке. 1и₽
тси., 1дг6> с.32-39.
2 7С.К«ррывТ“ Б.С., Курбпно! и. .К., Нииоляег ‘.В., Хп^ро1д-
де 0.5., Гулкое Е.В. Динамический р^иа сейсмической эмиссии:
роси С"мооргениз41и<т . ДЖ, 19 6, I, с.67-71.

271 .СДЛГШМК Р.1., Слупкер *.И., »йдарОВ X. байтовые осо-
бенности кинетики разрушения твер ых тел. Докл. ’Н СССР, 1934,
274, ’С, с. 136 с-1361 .

272 .Губ*ио1 *.ТЛ. Гепочечн*’я мэдель. разрушения ие идеального
КрИСТяЛЛ*. - ИЗ. ТТЪ. ТвЛ® , 19С1, т.23, вЛ, с.2234-2236.

273 .<.ольнер А.И,, -Лг*»ПдИН •иОЛОТ^реЕСКИЙ Н.Т. разру-

шаю *лг*рмонимнекой цепечки атеист. Уиз.тгттела, 1979, >
т.21, е.5, с.II -15" .

274 . Н мимо а В.В. Вероятностная монель язык*. Наук®,1974.

/ 275. Гринченко В.Т., ' олеит о Е.Ъ. Гармонические кслеб*ни"

1 еолнь; е упругих тед*х. Киев: Няуковя думка, 1931, с. 2^.

27б .3у?лз С.И., Трипчлин *.С. К вопросу об ин^рм”ТИености
амплитудного распределения сигналов «кустигеск • эмиссии. Де;ек-
тоогопкя. 1979, 12, с.20-2'.

<77.Тутнот ’.А., ТутноЕ И.А. Измерение спеЙтр'1 амплитуд сяг-
н*лог «кустическоп эмисси* в процессе н«гру <ения 1®терипло . Во-
просы атомной науки и техники. 1977, шл.7(5), с.53-62.

27" .Константинов Б.Л., Лыков Г.Н., Ллнин Б.И. Чувствитель-
ность 1ъезопреобр*з о отелей при измерении слабьте сигналов э ис-
сии если напряжений. Де ектоскопия. 1974, 3, с.К -136*

279.Е иряеЬ ЧМ., Головинский А.Г. и др. С гоомо ности коли-
чественной оценки ин орилти'ности п-р-метров -кустической эыис-
сии« Дефектоскопия. » с.г3- .

2П0.Куксенкэ В.С., Ляико' ... ’^зоев К--- Негк-тул-ег С.Х
С»’вгиц г «ролов Д И. Связь ме^У Р’змернми обр.зучихся
поИ «.грузкой трещин и лителъност* ч 'Ч|=н 1 ₽ г неРгми-
д’Н СССР, 19"2, ' , 4, с. ?46-о4 .

2^1.Нвеедьев Е.Д., Болков В. Л., Кудряшов С.ь., Ляаксь
О^вльег Ь.Н. Связь размеров миктротрвцин с акусти-

ческой эмиссии и структуре? \е..орьир вянно! рсторко* ст₽х..

сб./Изик* прочности и пластичности. Ленинград. Няукя, 19^,
с.С4- •

2 ^.ьдядимиров В.п., квднсе В.Н., деиемский Н.Д. Цедоскспи-
чески!» урогень пластической деформации. Том е, с.с>9-?С.

233.Лиенов ..арб»чета В.Р. О чувствительности пьезо-

датчиков к сигнал»: *»кустической эмиссии. Те. ии д клодов Все-
союзного научно-технического семинорм “Нерязруичющий контроль
В’прязенно-д<? .р !ир энного состояния ионструкписнных материалов
«изделий С КСП0ЛЬ30Е»ИИеЫ ЭМИССИИ I ОЛИ ндпряхенил. ЧчбарОЕСК,

1972, с.о!Ч .

2‘>1.П**носск В.В., Сергиенко Э.К., Ммкмткпшн С.И. ’кусти-
шк»я эмиссия при рд.-руиении ыятериалов. мХМй, КГЗ, ГС, с.50-
гЛ
•Цме

29&.НОЕИКОВ Н.Г., лих»пкнй С.И., йяйстренко *.Л. Определе-
ние момент стрдгяьяния трещины акустическим методе нр» испыта-
нии сбрчзцоI с надрезов н° ней растя 4С1 • проблема

прочности. 1973, *С, с.21-21.

28$.Стригло В.Я., Донамренко И.Н., ..'хгики/ Звюгу-
.И. 1 Принципы построения аппаратуры обра стки игтнч
МММ. « дм ИССЛвЦ01"НИЯ прочности м«тори«лов. !₽обл.прочн.,

I 1, 102-1С! .

_ “ ’ ы,1 ' кл стико—эммссион

•^?.Г.рыинсон ‘.Л., ...уР'иин ‘-и,г 1 • * 1

ние приборы и систе • Де ектоскояи , »

2бс.Н,'ьолокин С«И>, Старченко в«Г»» Итинов В. ДР
Исследование пбр*зоЕ«ния поднят» е очных трс Ф0 вл«1ие их
К°ОрДИНчТЫ При ПУЕТОрНОМ Н«ГреЕв Ы6Т1 и ЯК1СТИ с
ЩШ/ТЛ, ' Г7Э, с.73-81.

2®.Нявмзж№ С.Н., Стчрчвнко Е.Г., ;-в»нов ЕфЛ> ,
^енсме ыетад. «кустическоО эмиссия до опрепеления момент.
С6р.аое«ния трезин пэд слоем н-додо при позорном кягреае.
|1то’-'л,гмческ«я сгярк». 19?1, Х5, с.2С-.??.

29С‘.Ив°ноь ВЛ., Кулпов С.Д. Расчет ,ормы импульс*
•кусткческой эмиссии при росте третины. Дел. в 1№!н^орчэнерго-
лв, “ 367-эм, .1997.

л. ГораздоЕСкик .41. Вчразр; шций контроль. М.:
займе, 1977, - -- с.

_4.оарано о. . ультразвуковые измерения в атомно.. тех-

нике. М.: Атомиадгг. 1у7о. - с.

29о.Иванов ^.н. ярусов &.С.,мамин о.~. устройство для ка-
1/бромн ультразвукового приемника, авт. свид. 101У^1Ю.

1^4.Свешников А. А. Ир;*клали е уетод теор. и случаен ас

зункци?. И.: Наука. 1968, - 464 е.

<?95. лкен Г. Синергетика. .: Нлр. Г.ъЬ, - 4~*5 с.

йк>. - тмине П. иоряцок и беспорядок в природа. М.: Вжр.

19о7, - 224 с.

<!97.Степанов Ь.А., Десчанская Н.Н., ишейз^ан а.Ь. Прочность
и релаксапионн1.<? явления в твердых телах. Л.: Наука. 19Ь4, ~^4б с.

29е.ХексовскиМ А.Ы., Орлов А.Н. Кинетика терыофлуктуацкон-
иого роста магистралью)., трещины в поликристадлическо фольге
Частичного материалами, 19ЬД, т.Ь4, в:из. I, с.Ь53-^У-

Фролов Д. И. Концентрационный Крит ер* * Р6

в₽и разрушении твердых тел. Прогноз землотрясенл , 4,

•спекты прогноза сейсмических явлений. Душанбе «х>ск А

с.31-45.
^Гои111ага Т.Е. АсоивкДс ЕтДввДоп. А ЪДЪДДо€гарИу шд^ дь.Дгнсг.,
р/ рДепит.Н • 7.1979,-987рр•

Ч.Опо К. Атр1№Де ДДзкгДЪикДоп апаДузДз оГ асоизкДс етДввДоп .

е ег1а18 ЕУа1иа11оп. 1976,V.34,И8,177-183.

Яа41еу Н.Ы.Сг* ,5сгиЪу С.В. ЕДазДДс гоауе гаДДакДоп Тгот сДеауа^е сгас/
ех1еп1Доп.1пДегпаДДопаД ДоигпаД оГ Ггаскиге.1983,У.23,И2,111-1г8.

^Д1пе К.А.,0гееп К.Е.,Ра1тег С.Н. АсоизМс ЕтДязДоп мауе Гогтз Ггога
сгаскДпЕ зкее! гЕхрегДтепк апД ДИеогу.Д.АррД.РИуз. 1981,у. 52,111,141-14

81псДаДг Д.Е. ЕрДсепкге яоДикДопвГог роДпк тиДДДроДе зоигсез Дп ап
е1аз11с ИаДГ-зрасе.ДоигпаД оГ РИузДсз В АррДДеД РИузксз.1979,у!2,
Н8,1309-1315.

ДазкеДД Ы.А. ЕДазкДс ВДзрДасетепкз Дп кке Ыеаг-РДеДД оГ а Ргора&ак
РаиДк.ВиДДекДп оГ ЗеДзтоДо§ДсаД ЗосДеку оГ АтегДса. 1969,у.59,^2,
865-909.

Ж К СоизДапД 3.,ЗсаДа С.М. АсоизГДс ЕтДззДоп апД тДсгозкгискиге Дп
аХитДпДит аДДоуз 7075 апД 7050. МеГаД ЗсГепсе.Д981,V. 15,609-614.

Ы1еу Н.Ы.О. ,ЗсгиЪу С.В. ,ЗДгДтркоп С. ОиапДДДаДДуе асоизДДс етДззДо
зоигсе скагаскегДваДДоп ДигДп^ Доуу Детрегакиге сДеауа^е апД ДпДег&га
ди1аг ГасДиге. Аска МекаДДиг^Дса.Д98Д,у.29,И2,399-4Д4.

ШДя Д.К. ЗеДГ-зДтДДаг ргоЪДетз Дп еДаз-ЬоДДпатДсз.РИДДозоркДсаД
^гапааскДопз оГ ДЬе ВоуаД ЗосДеку оГ ЪопДоп.1973,у.274,ЫД240,43

ЯЦ1 Н. ,ЕД-ПагДДгу З.М.А. А ДИеогу Гог оркДтДзакДоп Дп кке изе <
асоиеДДс етДвеДоп ГгапзДисегз.ДАЗА, 1980,у.67>№ , - 8 .

2ау*8е д.с. КаДДакДоп Ггот а геаДДзкДс тоДеД оГ ГаиДДДпя.-ВиП.ЗеДзз
9ос-Лл1.,1966, у.56,И2,577-592.
ророК Ь ,ОИЬегг Г. НаДХаиоп Хгош а вХгХке-вХХр Гаи11.-вш

•' ^дщ. 5ос. Ат. 1959 , V. 49 ,Л2 ,163-178.

р ХдороК Ь.,С1ХЬ г • ЕХгвХ то"Ыопа Хгот веХвтХс воигсеа . -Ви.11
" дв1дп.Зое.Ат. 19бО,т.50,Ы1,117-134.

СЬапб С.,ЗасЬае V- АпаХ^вХв о! еХавХХс шате вХ^паХв Ггот ап ехХеп-
аеД зоигсе Хп а рХаХе.-ДАЗА, 1985,V.73»Я4,1335-1341.

Рао У.Н. .Оа^етезк! К. , Сегапо&Хи А.Л. АсоивХХс ЕтХввХоп апД Тгап-
а!еп1 1атея Хп а ЕХаяХХс РХаХе.-ДАЗА, 1979, ?.65,ЛХ, 96-105.

Сегапое1и А.Ы.,Рао Т.Н. Ргора^ахХоп о! ёХая1Хс РиХаеа апД АсоиаИс I
Вп1ез1ов Хп а РХаХе.Тгапа. АЗМЕ.Д.АррХ.Меск. 1981,V.48,Ы1,125-147.

Еипош Р. ТЬе иве оХ Асоив^с ЕтХззХоп ЫейиЬДв аз АХДз 1о ХИе а!ги.с
сига! 1п1е$г11;у Авсеввтеп'Ь о! ЛисХеаг Рог/ег ПаггЬа.-Хп’Ь.Л'.Ргева.

Уег.апй РХрХп^. 1985,V.21,Л1,157-207.

РаЫег !•(}.,НеаХи Р.Т. ТЬе аррХХсаИоп о! АсоиаИс ЕтХззХоп Иеаяи-
гелепЬв 1о ГгасЪиге ИесИапХсв.-ЫаЪегХаХ ЗсХепсе ап<1 Еп^ХпеегХп^.

1973,V.!!,34,181-184.

I. ФлказНХшаК. ,НХ&о У. Пипотига 3. СеХегтХпаЪХоп оГ «хе йигаИоп оГ
1гапз1еп1 ркепьтепа Ъу Ггедиепсу йотаХп апаХувХа оГ асоиеНс етХз-
81оп.Н1уХовор1ц.са1 Ма^айХае А,1984,у«49, 2,221-229»

а. Ид К.У.,5аскзе Ш. СИагас^егхвсХса о! ап асоиаЪХс етХвзХоп аоигсе
*гот. а гиехтаа! с гаек Хп еХааз.-Хп^етаМопаХ гоигпа! оХ Ргасихге.
-1936, у.31,Ы2,211-2/1.

:'Сгееперап М. Тке ЫВЗ сопХсаХ Хгапзйисег.-ДАЗА, 1987«V.81, 1,173 183»

:1-?ао Г.Н.,СаЗакгвкХ К.Н. ТИе СепегаХХ'/еД Нау Ткеогу апД Тгап**е“*

Везропаев оГ ЬауегеД ЕХавХХс ЗоХХДв.-РИувХсаХ АсоивгХсаууПЗ.СЬарХе-
•Ей.Уанод 17.Р. АсаДетХс Ргсвз,Ы.У.1977,Х84-2б5»
_>епК.,ВоИп Ъ. А ТИеотеХ1са1 ЕэПШе оГ АсоивХЮ - ^±вв1оп
^гезб АтрИХийез.-РИуз. ЗХаХ.Зо!. (В) ,1974,у.б1 ,П2,637-64

йозе1..ВЛ- Тке зХгезз ^ауе ЫиМоп; Ггот 6гоу,1п6 сгаскз.-щх л
‘ргаСХ.,1981,У.17Л1,45-60.

,Ва**е11 О.Р. ,51ттопз Л.А. ,И1Шв Н. А пег/ гергезепХаХХоп Гог Хае
йупатхс Сгееп’з Хепзог оГ ап е1азХ1с Иа1Г-зрасе ог Хауегей тейХот
дае тоХХоп, 1982,V.4,К1,53-73.

। Садопап! Ь. НеПесйоп оГ Рго^геззХуе ЗеХзтХс «ауез.Мс Стазд-НП
Н.У.1962.

.МШег С.Р.,Ригзеу Н. Оп ХИе рагХХХХХХоп оГ епег^у ЪеХтеееп еХазХХс 1
таУе 1п зетИпГХпХХе зоХ1й.-Ргос.Ноу.5ос.Еопй.А.1955,У.233,КХ191,
55-69.

, Найег Р. А зХгезз у/ауе в 1ийу оГогХХХХе ГгасХиге.Тйезге о Г Ьг.РИ.

Вгодап ПпХуегзХХу. Х9б6,127рр.

К1зЫ.ока К. еХ а1. ЪаХХХсе гпзХаЪШХу ХИеогу оГ ГгасХиге.ЗсгХрХа
МеХйПигеХса.. 1980, V. 14 ,Ы5,497-502.

Р. 5аЪ.а11ет±зз1оп Ъе± р1азХ1зсИ.ег УегХогтип^ уоп МеХа1101Х. 1п
"ЗскаИетХззХоп; Ап у/епйип^ Ъе1 йег ЦпХегзискип^РгиГип^ ип<1 ШзегугасИ-
МеХаШзскег УУегзХоГГе".БеиХзсИе ОезеПзсИаГХ Гиг МеХаПкипйе,

РгапкГигХ/ Ма1п, 1974,59-117.

РоЦоск А.А. С}иапХ1ХаХ1уе ЕуаХиаХгоп оГ АсоизХХс ЕтгззХоп Ггот 1 з
ис 2опе ОгоууХИ .19 ^6,31рр*В)/Е ТкескпХса! НерогХ. Р/Е-76-8.

ЫатоХо 3. ,Тзик1ка«а Т.,Ыакипо м.,иеёал1а Н. АсоизХЮ йтпзз! п з-
оГ Ргеззиге Уезве1з Майе о! 2 | Сг-1 3 • п

Ну® ЕхалИпаХХоп 1п Ке1аХ1оп Хо ЗХгисХига! 1пХе€г1Ху. ЬопЙоп. АррИе

АррИей ЗсХепсе РиЪ11зИ.егя, 1980,19-38.

1*апоу У.1.,н^аЪоу АЛ.,Кигап0У У.Ы. Тке изе оГ аооизХХс епазз п
!ог ₽аХ1таХ1оп Ыкк ргеззиге уеззе1я сопйХХ!

Се °п Иоп-ЙевХгисХХуе ХееХШе- Мозсо1У,1982,у.4-.-2 ,
и.5Ьагр° У’А- 1110 Рг' ис11°п о! е1аз11с патев Ъу ехр1ов!уо ргеввигев.

-СеорЬуз1са1, 1942,у.7,К 2,144-154.

<узз [..Напкз Т.С., Ъегшапп В.С. Согараг1в1оп оГ Р-.'ауе ЗресЪга
о! ВпаГЕГоипа Ехр1оз1оп аай Еаг1кдиакев.-а.0еор11.Вея.1971,У.76,Л1,
2716-2729.

^ЛвЬег К.11. ,1»а11у У.5. 1Псгор1ав11су ае1ес1ва Ъу ап ас ои в 11с гЬеЬп!-
^иея.-Сапаа. В.Ркуя* , 1967,у.45 ,Ы2,1147-1159.

-3^ЛзепЪ1а11е^*,аах Р. ,ЗсИ\7аЪ1б Н.У. А вигуеу о! асоизИс ет1вз1оп
гезеагсИ 1п Вигоре апД 1пуезИза11оп сопаисЬеа а! Ва11е1е РгапкГиг!,
Ва11е1е 1пзШи1е. РгапкГиг1.1974,-99рр. ‘

! ,Лапае1Ъго1 В.В. Егасьа! СеотеЪгу о! Ыа1иге. Ггеешап,М.У.1982,

Й8Л1П К. ,31ерЪ.епз Н. -В. 31гар1е ТЬеогу о! АсоизИс Ет1в81оп. А Соп-
з1аега11оп о! Веазигепепь Рагаше1егз.-Асоив11са, 1974,у.З»Я4.224-230.

33°.Асоиз11с Еш1зз1оп.АЗТА1 ЗТР 505.Ва111то1*е.1972,-337рр.

34пЛ111атз Н.У. АсоизИс Еп1зз1оп. Ааап Н11^ег Ыа.Вг1з1о1.1980,-118р.

41.3раппег <Т.С. АсоизИс Ет1зз1оп.1п‘Ьех РиЪИзЫп^ Сотр.ЕУапв'сопе.
1974—274рр.

342ЛО11 «Г.,аоааата Р.а. АсоизИс ЕП11331ОП Виг±п& Е1из11с-Р1ая11с ВеГог-
аа11оп о! Ъои А11оу Кеас1ог Ргсззиге Уеззе! З1ее1з.-Ма1ег±а1з Зсхеп-
се апа ^д^1пеех,1п2.1980,у.44,25 - 7.

343ЛакаВяяЪ1 Н. ,1Ошп Ы.А.е! а1. АсоизИс- ет±вз1оп Сгаск Иоп! г!

1п Ргасгиге- СоисЬаезз Тезка Тог А131 4340^4533В Зкее1а.-Вхрег1-
теп!а1 ГЛесВилГсз. 1981,ИЗ ,89-99.

ЗКОгеэп С.Зоигсез оГ асои 111с еш1зз±оп аиг!пс сгаск его«И1 1п егг1-
Ис в1ее1я. Це1а1.3с1.,1981,V.15,505-513.
-^гаЬап» Ь.«Ь>А1егз С.А. ЗресРгшп АпаРузрд оГ ЕтРззРоп Ргъ А 533 в
"'5гее1;- МаРегРаРз ЕуаРиЫРоп. 1974,V.32,ИХ,31-37.

^ехаМег 3., гЪасИ Й.Г тзХРу сГ зРаРез оп ХгасРИХз:’ТгасРРоп.

;оигпа1 Се РИ зХдие-ХаРРегз, 1982,у.43 ,ИХ7(8ерР.) ,625-631.

^ЪуппетогРИ Ь.С., гайзИог/ <1.1 . ^а^пеРоЕРгХсРХоп РгапзХиеогз Гог асои.-
С;1с етХззХоп,РтриХзе, уХЪгаРХоп апР по!зе апаХузХз.МаРег.йез.апб,
Згапаагйз.1971^.11,ИЗ,33-35.

^.ЕппоХоу Р.Н.,ВеХу .Е.,1Уапоу . [. еР аХ. Паю зИаре сНзсгХтХпаРХоп
щ иХРгазопХс РеэРХп^.З-РИ СопХегепсе оп Иоп-ХезРгисРХуе ТезР-
1ад. 1976. ЗН8. С аппе з. Ргапс е.

ДВоиЬу С.РХеХзсИтагт. Р.,Сиуег§гХег С. Пп тоИеХе Не зоигсез Х’етХззХог
асоизРРдие роиг Х’апаХуве Не Х'етХззХоп сопРапие ер Не Х’етХззХоп
раг заХуез.-РкуХозорИ РсаР Ма&азХпе А,Х983,у.47,И5,671-687.

’.Бипе^ап Н.Ь.,НаггХз Б.О. АсоизРХс ЕтХззХоп: А Иеет Иоп-ХезРгисРХуе
ТеэРХп^ ТооР. ПРРгазопРсз. 1969,у«7,ИЗ,160-166.

I- Ноп-СезГгисРРуе ЕхатРпаПоп Рп КеРаРРоп Ро ьъги гигаР Рпге^гРР^ .
ИсЬоРз Й.И.Ьопаоп.АррР.ЗсРепсе РиЪР.198О,-244рр.

!.А8МЕ ВоРРег апИ Ргеззиге УеззеР Сойе.ЗесРРоп X: .НиРез Гог РпзегуРсе
1пзресРРоп оГ ИисРеаг Роигег РРапР СотропепГз.1974.

- Визк З.Н. ЗГаРРзРРсз оГ Ргеззиге УеззеР апИ РРрРп§ ахРигез. гапз
асРРопз оГ РИе АЗМЕ.РоигпаР о! Ргеззиге УеззеР ТиесИпоРо^у. 1588,
т.110,р.225-233-

л»-30 оГ г»ТА’:111 ’глРРоП 1п Неи Сх *и*21ссгс.рпу

соае У 15оЗ, зсс-Ыол 1111» а1т!з1оп 1 (15^2).

д-р; уйчатМ 11’осИсс Гог аисоизРРс х^.зсРос опИогхЛ

• РгисРигсз йиТХЛ^ сиДих*о1хСй □»Иии1йРхОД5.

2412-1 лЮ. Лсоиз1;1с . □Рз. хоп ТезИПь оТ зрпзгЮо! ргеззиге

*С2о01з лаЦе оГ РепзИз л.гехлЗ’п эРэе! . ^-е^Р-Рс гРо;.
ЬсзР гези1$о.
ПРИЛОХьЕИЯ

Приложении I, йотогра^яж объектов /сосудов
давления, труб, ооразцрв и др./ подвергнутых
адустико-ешюсионному обследованию

//-, к. . Устыювка сосуда с размеренном на нем

трнэрмтчз хамк г ст /тательцу^ * •

Рие.Ш.^. лид разрушенного сосуда РЫЖ-*, юсп ’ г .дро тс-
•СЫ4 . • 5 АЛО ралру’ценил в углово ЗййО.
Рис.их.4. Участки
/рубОПрОВОДОЕ дус. А)
Р^. - и Р Х.-4 с
надрезай/ имитируем
мк де, с . .
0 6<Г0

А А

Гис. I. . с ю ю гни нодеэо в

о ,<* । ->• гр, шр .. О/ . • -*-*> и

. с. ... . ..... 1Ь'. и отрезке грз о-

ировод - .

Рпс.Л.7. Положение сосуда . .спьтательно

яме (а). Ьадрез- в стенке сосуда и отверстия для
измерения гду ин» тро . и методом электрлчаского
огоя ьалы.

ггс. и..., . .растение умалсстных травин ь трубопроводе

1 .-1. Няд^лм сос. голплни стенал.

Рис.Л.10. /одрастжиие усталостно трещины в надрезе.
IV . ...а* л’. лм подрастания г,злое; -и треи
тр_. оде /.А***-..

;<3 1рул»нин ь; пщролсгытанзлх
/ис.и..А«. , т^-. , сх« кодроза (з|.«осуд ’Г^-ч .осдс разрулз . I.
гЧ’С.Л1.14. ос
Тс- пр 1 подои»
аз /сшггата,;ьно.
чмч после разру-
лен.я <е).

-осуц Т.— пр*
нанесении надре-
Я! 5).
<11»1и>« X .<Д *10—

5 -)С*. к-лС*

нлп сосуда

РИС.Ш..1О. ^осуд
Гь-л посла разру-
ФСМ14 •
> (С

Рис.111.17.иесто начала разруиенля сосуда ТС-1 (а), аасто
мимаа разр/швкя^ сосуде 2^—*. (м)«
573

Рис.111.ли. ийДР -а . с сиз зодь

к,.. . |, ладь л*кг после мспитаня®.
Рис. Ш. IV* Задвижка Ду-ЬОО на испытательной
стенде перед гндрснагру*ением.
1550

1300

. ,4с.П1.^0. .оделъ биметалл! веского трубопровода с надрезом
к датчиками акустическом эмиссии, а.«ския модели, б«Положе-
ние модели в испытательно'’ яма перед нагружением.
Рис.Щл-х. йентробежнолг’тая биметаллически труба из стал
10Ги .. с ант. коррозгонно наглав.л । стал: 0/НОТ
после однократного нагру . н. л до р'зрл -еь- '.

Рас..........кюрхность разрушения у -онс ин ..имрсыи*..» рлэруъэ-

ИНЯ (01’4^1^ 1!®ПрОВЙр1« I. В1ЯКО»^в ВМЛХ),-.-!ы .).

Рис.Ш ..->Л4рнтробв'1!Ю1ЛТвя б^аталлическая иа стали ЮГНийА
с аитлкхц розмонно* неплавкой (ОхХсйЮТ) с Нс^рздм.*, ляиа^ся
при мшвшииюаом нагружения (V « 50 циклов, Р — 100аЛлЯжгс/иг),

^ис.111 ,,„4..Л’Ш1О развит/я

".> /рубив Трйк1ина у ос' Ог-н/ кадре#®» оО •
модели трубопровода. из стали 12Х1Ш
со вварм^м соединениям! (до ислотонин ни модели б’Х* хп элме-
№ а надрнн ‘ с разлмчн’гя! относит8лыг-’м:1 раамеремп).

РиС.Ц1Л4Х>. ЦЛ4.ЛШ0 ^оу1ЬЦОоМГО СВОДНОГО СОиДННСИИЛ 114
трсегторлп распрострагие«411 трсг ины,
Рие.^. I. а-лнос к- ’ТС’ О" ‘ 10,10 Р«й“₽0СТРа

НЭП И» нОЛЬ »81К» ‘ •
Рмс.111- 1. Ь..д с аз. /тсяь. «гдею тду >о..шсло,ч. из е,. ь - Ф '
РйелЪ^. лд рязгузвют г?мпсл. гит груОи д^аистрог л
Рнс.ПХ.-О. Обра.зец для мопытанхл с:лрного соединения с
понструхтивини зазором.

Рис.Щ.Л. леныгатольная малина с установлена.м в не о.разцо
перед прозедонлеи испытамий при з дор -ашюм разруипнии.
Гми.ш.о-. мильтателы* Ст-^ иосд®
Рис. 111. Плоские ооразци с «одноайдад..*

турнъ< испытание.
бгг -зу

Рис.их.<>4. плоек*< образец на растящие с дву.и парами отз^рстм
для предварительно опрессовки.

г‘лс.Н1.оэ. Глад .л цилиндрически и обри.щц д-1 исп ?а»ы.1 на
растят ;..о.
Рис.111..>6. Глад :не цг.л щдричослио осрззщ исп-таиил *р
кздшадю!' и тюок’.юннил тоьлсратурах.

Рис. III .37. Зризалтичаскл оэс-з*!. с надоезом для испыта.лЛ»
мя изгиб.

РислН.-л*. тЛ,актер разрушения нагибных образцов ня лигой
е.клл 101 1 . .. ..г; г • треа;имгл1

оп' ситально . • <оррсггогтс аи.;..: ; при тс:-> тг: Р<*

..V а. ^0°С, - ^0°С, - 70°С.
АХ'5 7 7

Рис.Ш. , ЛоЕ зрхпссти родрудонил магмбных оормацо*
с различными типами разрушения.
Рис. 111.40. । лок с «нтпкоррозионнои нашшвко* для выллвнш.
образован: л поднаплавочнух трецин при температуре Ьий°

Г ус^иноь^д с Ли . л нагрева-

!дьио !сч..о -следомммд образован... под х :а. цс троцжм.
Рис.П, (42.Оснастка для испытания гладких ооразцов на
растяжение.
‘фило 'енле 4.1.

м;.ы>д в^р^.ени расчета акустического хэлуч^ия
раз :п. валимся разрыве

иолохим в начали- , ноиент ареюни, в начале координат по .
мвтся ₽азр о «спрос гран ,0^.11 ся с постоянно скоростью V &Ли
оси »Х (рис. ...с, ирамам ЪЧСК .где (>-скорость но-
верхностних волн Рэлея Ц7у] .

Гра ч е условия задач/ дд. полуплоскост.. имаот в,д:

~ р, ~

прш. с^о \х1<гг1

(1)

К-О. - о , гут у-о, |х|>гг<-

11рм этом с новозьу^еныо о б да с ? л

( .)

с - скорость продоль.’г х золи.

кспольэу. представление пол.' через екзлярн.л и векторы

лотенциа,т [_

нотио зал/сать:

О (Ь) принят представления потенцяадов а орые интегралов -урье
по и а), - мммт сыуСЛ "гора;юнталыюго" волнового ч» сл.

0 • угол, который составляет с осьс у плоска1’ продольная волна,
и И^и») - неилвостн! • гункции, которые позже будут определеь
помоцыо граничн»х /слови. (1). - угол, которн? составляет с осьс

Ч плос кая домр*<шя ьолня, К - кетовое число предельно волн ,
- волновое чясло поперчено воли - скорость распро-

странен" поперечных волн.

Нормлльнье я касательное н&пряжеш.п ра аются через потенцл
(1и^

Подставляя полученное выражения а (4), получи
оо .*?

б-г- - (X к3] е '^Ц:

сО сО <у>

+ 2^]е"'юд^41 ^К3-^3-

—00 _(Х> — оО

°9 ,

хЬ/и) [ $<и^№№)'

’°° с<7 °°

_ <^0 — О’

Применяя обратное преобразование *урье к 6^^о прк 7 = о

-с° _ с*’
-х/У

условие выполняется при:

2 '$[и>) г №

• +Г лр
I 21-

. чркх1 СыЧХ(ыб[ 4; Г 7? -^(т^'’^'’^]

11‘
%+»<*

<ехр^ ,<’г.М'5‘6^сМс'0

7 & - координат ;очки набльдеши.

полученное выражение даа 6^ можно «снользовать для численного
расчета «здумкаа рас.1рос1-И'Няи1><имсл разрывом, иднако иочучи.п^ .
ражанле не икдочаот процесс п^.-ри он ч раздала, дл» этого нао.ле-
д.:;о г.спсль ;Ог ч *ъ доколю, гельт-о пред но! с ;ен.1 .

Точка перевала определяется из уравнения: “ 0|

О с\-

Т °|е^ео

ЦЕрорхическАЯ система моделей еи,,в г'3

СИГНАЛА АН^СТТЛ'АЕСКСЛ ^^(Лс-еии

М|ЛХроске>пичЕски& (ЛО пели

злачен де срононов ирл нагр^хенвц
^эн6ргетическо«Л НА* А.чк.е} сТрм

Акустический, шам неоднородно^ стр«кт>зс>ы
шЪоэ ~ Ю ‘°рис. ^0^ АО40-!- ю15 Ги,
□(.п) * и е1*4^

К^АКТО^О-
МВХД.Н индский
подход

|\ВОНТОБО-*ЛеКАКИЧес»ЧАИ ГАРмОНИ'АЕсхлаЙ
ОСЦИАЛ^ТОР

3. ^Рори.ирой>дние и^сл Фоновое е МА**ро-
КвАЬйЧАСтии^ —

Переход от

КЬАНГОвО- Н6ХА
н\лчес*и< пргя-
гТ€4ВЛКА\АЙ К
сЛСАсс>лч есхи >л

4. 1Льл<5ченне потовое «ррА^тоное п^_ _
РёлАксас^'Л кс*^пактной и а* имеете нно
рАс пр в деленной в прост ро лете» в и
Вр е мени оБластхл

ртдА

(лассичеср-ий
подход

Твер-
дого тела
Модели ЕДИНИЧНОГО ИМПУЛЬСА ДЭ

5 ^РормировдниЕ

«Р-знкции источника

иилни^
гвц>^ого трла ц
ели олойк^ ст укал

&кэст ич е с кое из №ч елмае источника

и(М)=О(х<)*Р(Г)
ий\»а!еЬ1
и<п=аЪп=сюГ$'
1т’С^

6. ТРАНСФОРМАЦИИ СИГНАЛА АЭ КАНАЛОМ
рАСП ростр ДНЕМ*

_ 1 _

Цг&ЛАУ.ЕЧд(г,5р)

*ъ

Д^стическдш' и
СЕЙа^ОА^сти-
ЧЕСКИИ

Мистический

АНАЛИЗ ВОАНОЫЛХ
КАНАЛОВ

7 Единичной ицпупьс АЭ на выходе

п р Е.об рдзое» лтеля
иэ*игое %&пиэ1

Анализ эл₽*лро-

ДС5СТИЧ₽с*ИЛ
процессов йЕрС^АЧУ*
СЛ/ГНАЛОВ ИреОбрА-
ьоватсл^

Ц э(а - ]еи к(бэ) ^ий е<Ьэ
О. Л)

Додели АЭ-процессд и образ истомила

а Полный СИГ НОЛ АК^СТИЧвСкой ЭМИССИИ

$ тьврр^ом теле

ЛлЛлЛаЛ и(0 = ц. е (* - ь/)

<и(1> =й<и> 1,$<л-1.)сй

АкМСТИКО- ЭМИС'

сиониыв под-
ходы

$ель АЭ-сигнала

д.Полный регистрируемый сигнал акустической
ЭМИССИИ

Импульсным, прочЕс-с

процесс

Рб Г *СТ|)ирУ«м*н/
Сигнал АЭ

Стл*хт 1ЛЧ6С кие
МОДЕЛИ АЭ-Про-
цесс А

11(0’^! ит;ех5>

Пре^СТАЬЛбНИЕ ИСТОЧНИКА
АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ НА
дисплее

Плрд»летРАчасииб
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ИСТОЧНИКА АЭ
Единичные и ло-
йлльнеяв чврты
эЕрлхА Источ-
ника АЭ

Полным ОБРАЗ ИСТОЧНИКА АКУСТИЧЕСКОЙ
Эмиссии

Система параметров акустическом

Эмиссии

Кся»\плакЛНЪ4е КОМПОНЯНТ*’* Нс;ГС)Улии*'

АКЪсТи ЧЕСКОЙ 'ЗЛЛИСС0И

ЛодаА* рлспоз-
ЮЗАНИЛ С9оП ~
ЦЕННЫХ ОСрехТОВ.
Приложение П.5.1.

ени й_колебянийЛьЛз оплистины .
равнение пьезосреды имеют виц

Тз = сзз

ьз ~ “Ьзз +/^эз^з (2)

Т^наприжеяие по толщине, - де^ормяиия в тон е няпрягле-

нии, электрическое поле-2?3, и - где обозначение величин повто
Р»т обгзняченмя, принятие г тексте (стр. ). Волновое уряв-
неп ля плоской волны,распространяющейся между поверхностя-
ми тонкой пьез он истины имеет вид.

где у - плотность среды,
С - С-»- 3 оо - элективный
ми, - вязкость среды,

Для случая плоской волны
лебяниР

С - скорость звука,
модуль упругости среты с потерс-
вызвпнное потерями.

и уста нов и ги их с я гармонических ко

(4)

и волновое уравнение (3) принитляет гид:

-рсо^ - С

(Ь)

Решение последнего ^рятнвния мо но записать еле у об

Р’зом:
(01

где - голновое число, обобщенное для «Атерияля с по

терпми. с* с /у3 •

Обобщенное волновое число X гп™Го «
гнется ксьллексной гели-

циной и его моно представить г еице
к = -^- - = к~^

(7)

Здесь к - волновое число в среде бе. поглощения ; -

коэффициент поглощения у.з. ;олн в срере, связанны с э екти
ной вязкостью срелн.

но показать. что ,где а . ыехяни-

•СЦ)

ческ»я добротность среды и тогда

Решение (6) преобразуем, выразив коэ^ипиенты через значе-
ния смещений и ня граничных поверхностях пьезопл^с-
тины, имеющих координаты х,=О/ . Тогда

Из ч'9) няйдел выражение для деформации

Сравнение (I) после учета граничных условий определяет силы,
Действующие н« поверхностях пьезоаластин зя счет реакции среды.
Учитыгая, что Е^-АгиТ И 1=""
нив (I) мо ню написать в гиче:

^СО^ПА
рГд - площадь пьез опластины.

Для силы, действующей ня поверхности с КООр^той х=о
(рис.Тэ, с учетом того, что Р.= 2, (гдв

импеданс среды со стороны поверхности (I), запишем:

-р,--

или

-Ё. 2,*-т—• Ь ~

(12)

Еыряение для силы, действующей на поверхности , По

лучим после несложных преобразований

г к I — л

= 777 “ С * <13>

Электрическое напряжение ня электродах пьез^ пластины мож-
но получить, проинтегрировав уравнение (2)

' к/^Х (М)

О °

так кяк У^с/х = , воспользуемся выражением (9) , из кото-
рого следует: ; Ъ е = • Тоги*

где Со = - собственная емкость зажатой пьезоплястины.

В случае заметных гиэлектрических потере, к*к это и*.еет
место г пьезокерямических материалах» диэлектрическую пронип*»е-
м°сть или обратную ей величину (Ъ следует считать ком
плексной величиной /3=/3'*з/" и тогда электрически состяв-
ляэдцяя в выражении (1Г) запишется г типе.
СОЗ

Второй член Е шра ньи (15) представляет собой электрическое
няпря ение, возникающее в результате относительного смещение»
противоположных поверхностей пьезоплястивы.

Выразим из (15) значение

3 си?

(16)

и попетаним его в ура г нения (12) и (13):

(Р)

*.п 2С

После несложных преобразований урягнений (17) и (Р) и
/-] Со _ -С , н»

введения обозначений ’777[от^:=,г и 9 гре

- колебательная скорость, получим:

(19)

л^Со ' 02^' 'г‘
604

^етит!, что в (Ю) и (20) знчкпереп -

„вопололный. Это является ;орНяЛьной ' ЛЗ',вНек нч "₽°-
ность считать векторные величины СИл прПрф " ®°3“0ж’

полотые поверхности а в противополо Еугачих н° противо-
противоположном нвпрявдеиии, сметРНий

поверхностей в противоположные стороны и к, ЛРя

₽ и колебательные скорости

величин*’ и одного знака.

Найдем ьнра^ение произвеления с к Апл
что :

• УЧИТЫГЯТ,

с к ялл “ •"-а = Сс? ^3;2

Составляющие комплексной скорости звуки мо«ю рырязить

через комплексное волновое число

I
к

тогда

и 2-4. 12, □ МОЛ

Введем обозначения л

с К Я

Уравнения (16), (Т9), (20) можно переписать в гиде удобном
Для получения параметров пьез ©преобразователя. Эти уравнения
60о

приедены 1 тексте работы: (Ь.Б), (5 *\ ,,

нения описывают работу пьезопдастииы ' /Р’1В‘

их иогни недужить все

необходимые параметры, включая входной пв>1/я,
нэ ацентрический «младян

(5.8), коэ^ициенты передачи (1.9) . точ

’ 3), сыра едн, Лда

при ения собственных тепловых шумср пко^»

г- ш.умср пьезоэлемента (5 *зр)

Сочено отметить тот факт, что диэлектрически,
не только появление „ эиивелентной ,
элемент'» /? =(отЕетстненн г

V стценного за теллогой аум

ЯЭП), но и прегрпщяют коэффициент электромеханической тр-чкмр-
иади в комплексную величину с модулем - к С.

и фазой ал<Чд ют . Это означает, что при прове-ении
высокоточных акустических измерений с использованием пьезопре-
образоьателя необходимо учитывать, что фаз» электрического то-
ка не совпадает с ^язой колебательной скорости и ьеличина раз-
ности зависит от величины диэлектрических потер .

р- . [15.2.1. отогря, 1Л прлоороа АР,-о и Аха-О!
*07
Ряс.Пэ.2,3.1 отогр"н и прло.оа АРл.-41 /V РдА-61 /О/
НХУЗН

5ОМОЭ35

ту ‘зпа

МА А_

’'Г • Л1Т’ Г* АГП ЛГ I

* ' г° ^ ь ГУ’ V’ .аоги’ь. и

МШОММЮМ4 г /ь/ Ш^яяг-щЛ)1п^.г.гдгжа
4»

00 200 300 ЧОО 500 600 700 100 /кГц

Рис.П5.2.3. АЧХ пьезоэлемента (I) и ПАЭ с данным пьезоэлементом (2), полученные
с использованием щеточного возбудителя.
Рис.П5.4. Графики решения дифференциального уравнения (3.34)
представляющие развитие процесса увеличения числа подвижных
дислокаций (а), 1-гипербола, 2-экспонента, 3-парабола; Логисти-
ческая зависимость (уравнение 3.41), описывающая суммарную АЭ
при пластической деформации.
Пр^Л О Же ниб-

Перечень

-•ин.’х ь-,чно-Т1 -хнлчесг.> ^зработо.: » ойдас и акустмко-
)«ШССИОННОГО х ;юд ру ЭкОДСТЭОН и пр

участий и.й,Аванова л их : ‘Г?-1ШП1 эффективность

। । । ।------------------------------------------------------!----------

> .<аижточаНм« а • - - иро в 1*ол-.мд 10 ^го ж-сконо е-

ц/ч .й(Т' «.., . ииДс-.) । 5Ккя .яга ’ едренкл ски* э^Дект

лсг .тан)I к с. ру >.)

•.-то чес . чиии.

"пр. но Л1 ГО^и а.<у-
стячесжо- иммссам дм
контроля сосудов, рабо-
та > .... . ид : ' '• ’.и«.«м»
Тру <ОПрОВъДО1 .

.10- т- **•

гне- ».л.... Не оиредь-

1ШН н. ...кур- х ДС1
«..1.014,
г..^с. --

1ОЗр*$0Т1 11 КО! I 'С. ни—1 лэ*. ’Г. % •

рматйяни-техническо^ до- ДРе,’^я г.^осква

кументацяи и о ластн ^.о/.оог.

акустической эмссли

V Газра стать и внедр. гь
отраслей нстрз. ш
а^уст.ь.о-эинсс/ онного
контроля сосудов давкэ-
НИ I трубопроводов •'
процесс? п л, оисч:-'Тз 1. •
провеет контроль в 1Ь
"НТО 21.1 ” И Ю "^горсг..
завод", .иан-за зз
-.7.^.^ /С.

* "инструкция 1Ю :рииа-
пени/' л:тода куст».чо-
СКО ‘ эмиссии для кон-
тролт сосудов в. СОНО-
ГО давления к трубо-
проводов"

ххкв.а-лхЛ'.акт вне- 1*0 Икор-
дренля ски»' за-
. .1^. >огвод,г.

1410Т0Х0Л юн н-
Х^.ОУ.ои'Г. ^д

• 1ХГГ.1- <)Г.лкт вне- лЛдгоа-
дрендя « -
> .клиГ. иОЛГО—
ДОН С К

,х г. акт же- .рл/тск

дрения Н.^лим
> Х<«»о~-Г. б-

Акт г. с ль- «о’^р*л

тан.. л/шьа»-

верд-

ЛОЗСл

Ь л.сгид.'.чес^.е ре о. енди-
ци.'* Расчет • <«с* ган..г
на прочность. .1^ енеиье

х ।• 11 о* ре—
иьВЗИнЯ

..Vй*. :о,-

СЮ11 Зи-
«ГК. П
ХВГДО асгстмчесло. э -. сии А<а 1
пр»: одроделелы хае.,
рлстнк низкости раэрулэ-
кнд

Лепыедия которого кра-
на си тного завода ид/
• V 1/./1мА_ э гру зоиод.ез-
осты? Ь т, ИоЬ

*** м ь.:з
1X0 Г.

-цютоко- Опытным

.сслянрмные воамоымо-

>тролл авчвства
ямвм х евцяма .
ТОДОМ вгу^ ’ВДВПВ
с~-м

акт внедре-
ния
-Л1.7мг.

л.' лс 1 -
танмр
Зх.Ц'/.оог
I..Оо.сог

завод
1ил) иы

не опреде-
лялся

Харьков- -ч-

СК»1 г р-
бМННк.

завод

о Прибор в-устическо.
ЭМКСС. ТЛ Л Л,-01

* 469^°^ Т4Д0М АРа-41»
«Ш-1 мегодкгж работы
с приборами

‘АВ.4./7ОГ. Ажт жке-*4и лЬА
»МИЯ .Т, г.
С С. С'4. /сг. осква

ю. 1л?0г» Агг вне- .ллухс- ба,О

Драим Я г,».. гур-
31 .и>. • ом нн..

Разраюгжп жИжа.хлмХ’

м ыегодигл эд^с.^хо-
ЭМИСС40МИОГО нвравц;—1
АквГО ГОНТрО-Ы Ы)Тххло-
:.онс ц луял мостовых
хранив. * г. - . .

*« > • *• • • ОХ । • V'

мьод,г,
‘Лдуга

А<г виз- ;ри>4о-
д, • . л ш:е " ,. гг-
С «.^-•^г.А*стньдадка"
насчет ако-г.^вс{ц-
1ЮМ.А2СК0Г0 Л О ВСГ

Ь «лси^томов паропроводов
на пооояросллвскоч

Ню.хХДГ

Р. зра'оть- -о года. .• и
средств хонтрол. задор-
но. арматур ВиСо.кло
да аденил, .з ,

— ' • вичА^С , 01/

1о Скатные образец а; сэ-
ра акустически/ реги-
стратор дего/7ов 1Р ,-Д
и ггьезопреобразоватвлк.
АОЭ.договор .' иЛ-Р
от 4.1.07.^ г.

Н Передача технически/
докуиентн’дли на ак/с-
Т4Х0-0Г.. СС *иНг! *р.1 Ор
Р^-ч-о! , о /разца пр/оора
АОЗ.договор - ии-Р

-ЛВ..И-4Г. .^21

4 .7 <С1и- а/*..г>с«аз-

танл ии^теоргс.-
31.10. ... нтезм,г. ро-
Евсчат эконмадаь аоО,

номичесхо^'О

внедре- д/л 4^0,0

НИЛ | —*»'кЮ

17.1/^.ЗОГ.

Расчет эко-
иомичеслого
з^екеа

Ыка.хЭЫг.Акт медро- 3-диЦ).1-
ния ворожсталь

г^.10.и1Г. г.криво

Рог

1ю$.1*б7г, Акт внедро- ГМ Ло -00,0
ныл ^омэ"

4>.( .//г.
х

Л ку С Г 4 КО—у 1.1ССИО41Н«
озследо.л.» ые Тру0 !ш
за иод ) пол*.аТк аила ( .
сокрго давлена
Нм Оргсинтеа*

1кв.1^Л.ф Дет о^с

ДОиан.’,

МрГ-
с итва"

Даллас

16 Расчэи. . ис1ъ.таниь на ан .

прочность. применении кв»***г.акт внад- н*Ю 4^

ЬСГЦДа ждуст/кес.^. ОШ1С- г-4*ын-

сии при Определены ха- ^«ио.^г.грмд

рахтеристих ьлзкосъ
разр_/^01ы^.

ваведущл. отдел эл? .

Л.и. еДОСО!