Влияние локального скопления дефектов на распространение волн акустической эмиссии

Abstract

Рассмотрены изменения параметров сигналов при АЭ сканировании протяженных элементов конструкций типа стержней с дефектами, сосредоточенными в некоторой ограниченной области. Предполагается, что совместное применение методов АЭ и АЭ сканирования может повысить точность прогнозирования состояния диагностируемых материалов. Получены аналитические зависимости, позволяющие рассчитать возбужденное внешним источником волновое поле в стержне с уче- том влияния коэффициента сопротивления среды на параметры сигнала АЭ. При этом расчеты можно выполнять как с постоянным сопротивлением среды по всей длине образца, так и сосредоточенным в некотором сечении с координатой z0. Получены численные значения коэффициента сопротивления среды для различных объемов дефектов, накопленных в про- цессе разрушения образцов из стали 20. Показано, что ограниченная область материала с дефектами структуры оказывает существенное влияние на распространение АЭ волны. Локальное скопление дефектов вызывает искажение распростра- няющейся звуковой волны с ярко выраженными особенностями, которые могут быть использованы при оценке состояния элементов конструкций методом сканирования. Результаты применения аналитической модели сканирования образцов в широком спектре излучения позволили расширить диапазон оценок выявления мест с повышенным содержанием дефектов и показали удовлетворительную сходимость с данными эксперимента, что свидетельствует о возможности применения метода для совершенствования общей технологии оценки состояния конструкций.

The paper deals with changes of signal parameters at AE scanning of extended structural elements of the type of rods with defects, concentrated in a certain limited region. It is anticipated that simultaneous application of AE and AE scanning methods can increase the accuracy of prediction of diagnosed material state. Analytical dependencies were derived, allowing calculation of a wave field excited by an external source in a rod, taking into account the coefficient of medium resistance to AE signal parameters. Calculations can be performed both at constant medium resistance along the entire sample length, and with resistance concentrated in a certain section with coordinate z0. Numerical values of the coefficient of medium resistance were derived for various volumes of defects, accumulated during failure of samples from steel 20. It is shown that a limited area of material with structural defects has an essential influence on AE wave propagation. Local defect accumulation causes a distortion of the propagating sound wave with pronounced features, which can be used at evaluation of the condition of structural elements by the method of scanning. Results of application of analytical model of sample scanning in a broad radiation spectrum allowed widening the range of assessment of detection of locations with an increased defect number, and demonstrated a satisfactory convergence with the experimental data that is indicative of applicability of the method to improve the general technology of evaluation of the structure condition.