Temporal Characteristics of the Flow of Acoustic Emission Signals in the Development of Cracks in Glass under Shock Loading

В настоящее время отсутствуют технические решения для реализации АЭ-контроля объектов, находящихся под действием динамических нагрузок. Расширение области применения метода, например, для мониторинга объектов в процессе ударного нагружения требует фундаментальных исследований закономерностей акустической эмиссии (АЭ) при динамических воздействиях. Целью работы является определение временных параметров АЭ, возникающей в объекте в результате ударного нагружения, для обнаружения развивающихся трещин и разрушений хрупкого типа. В экспериментах плоские образцы из силикатного стекла нагружались ударами стальными бойками, свободно падающими с высоты 500 мм. Развитие трещины контролировалось с использованием быстродействующей тензометрической системы, АЭ-аппаратуры и видеокамеры. Ударное воздействие возбуждало в объекте упругие затухающие колебания, которые фиксировались и акустико-эмиссионной, и тензометрической системами. Характерная частота сигнала тензосистемы составляла 1,6 кГц, АЭ-системы - 110 кГц. Продолжительность времени затухания колебаний в сигнале тензосистемы не превышала 4 мс, непрерывный сигнал в АЭ-системе снижался ниже порогового уровня (5 мкВ) за время 30 мс. При нагружении образцов с трещиной наблюдалось смещение кромок по типу продольного сдвига на 0,1 мм с характерным временем перехода в первоначальное состояние 0,4 с. Тензодатчики, установленные перпендикулярно направлению развития трещины, регистрировали процесс релаксации деформаций трещины в течение 400 с. Зависимость количества зарегистрированных сигналов от времени удовлетворительно описывалась логарифмическим законом. После затухания непрерывных АЭ-сигналов, вызванных ударом, наблюдались два потока дискретных сигналов АЭ. Сигналы первого потока, связанные со смещением кромок трещины, регистрировались в интервале 0,03…0,35 с. Распределение временных интервалов между сигналами первого потока описывается экспоненциальной функцией. Сигналы второго потока регистрировались в интервале 0,35…400 с только при увеличении длины трещины. Временные интервалы между сигналами второго потока распределены по логарифмическому закону, что соответствует временной зависимости деформаций. Потоки сигналов являются нестационарными и связаны с разрушением кромок трещины после перераспределения напряжений, вызванных увеличением ее длины. Зарегистрированные сигналы АЭ могут быть использованы для обнаружения развивающихся трещины при ударном нагружении. Оптимальным способом их идентификации являются методы временной селекции в диапазоне 0,03…0,35 с для обнаружения развитой трещины и 0,35…400 с для обнаружения процессов роста трещины.