Особенности поведения продольных волновых пакетов в среднем сечении образца при его ступенчатом растяжении

Синергетический эмиссионный процесс на основе дислокаций материалов обеспечивают два механизма — накачка энергии в дислокационные структуры металла и совместный выход части этой энергии в виде мощной акустической эмиссии. Один из вариантов реализации этого процесса выполняется путем мелкоступенчатого нагружения образца. Такой вид нагрузки позволяет реализовать два процесса одновременно: одну группу дислокаций заряжать энергией, переводя ее в крайне возбужденное состояние, а другая группа дислокаций, достигнув при этом энергетического порога, выходит на поверхность кристаллической структуры металла и излучает акустический сигнал. В результате формируется синхронная мощная периодическая эмиссионная волна, характеризующая напряженно-деформационное состояние кристаллов металла на наноуровне. Синхронность эмиссионного излучения обеспечивает другая волна — деформационная, возникающая в процессе растяжения образца и распространяющаяся вдоль этого образца. Волна многократно проходит вдоль образца, образуя в его сечении сложную структуру напряжений. Эта структура важна тем, что определяет интенсивность эмиссионного сигнала. Для выявления особенностей протекания нагрузки от волновой части этого процесса во времени при многоступенчатом нагружении использована математическая модель. Разработанное на ее основе программное обеспечение позволяет оценить поведение многократно возникающей группы таких волн в рассматриваемом сечении образца. С помощью указанного программного обеспечения проведен численный эксперимент по исследованию изменения волновой нагрузки в среднем сечении образца при ее ступенчатом возрастании. Анализ результатов эксперимента показал, что варьирование видом тахограммы нагружения образца позволяет изменять в нем волновую нагрузку для достижения ее желаемого вида на определенном временном участке. Выбранный режим изменения напряжения в рассматриваемом сечении образца дает возможность управлять формой возникающего при этом эмиссионного сигнала.

Литература

[1] Savelev A.N., Saveleva E.A., Anisimov D.O. et al. Determining the fatigue characteristics of material on the basis of stress-wave emission. Steel Transl., 2019, vol. 49, no. 2, pp. 91–96, doi: https://doi.org/10.3103/S096709121902013X

[2] Савельев А.Н., Савельева Е.А., Локтева Н.А. Оценка прочностных свойств материалов элементов технологических машин на основе синергетически организованных сигналов акустической эмиссии. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, 2017, т. 60, № 6, c. 443–450, doi: https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-6-443-450

[3] Савельева Е.А., Савельев А.Н. Способ регистрации сигналов акустической эмиссии. Патент РФ 2555506. Заявл. 26.03.2014, опубл. 10.07.2015.?

[4] Грешников В.А., Дробот Ю.Б. Акустическая эмиссия. Москва, Изд-во стандартов, 1976. 271 с.

[5] Терентьев В.Ф., Пойда И.В. Образование малых трещин при усталости. В: Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка. Т. 25. Москва, ВИНИТИ, 1991, с. 60–94.

[6] Нацик В.Д., Бурканов А.Н. Излучение релеевских волн краевой дислокацией, выходящей на поверхнолсть кристалла. Физика твердого тела, 1972, т. 14, № 5, с. 1289–1296.

[7] Бойко В.С., Гарбер Р.И., Кривенко Л.Ф. Звуковая эмиссия при аннигиляции дислокационного скопления. Физика твердого тела, 1974, т. 16, № 4, с. 1233–1235.

[8] Болотин Ю.И., Грешников В.А., Гусаков А.А. и др. Применение эмиссии волн напряжений для неразрушающего контроля материалов. Дефектоскопия, 1971, № 6, с. 5–25.

[9] Савельев А.Н., Макаров А.В., Анисимов Д.О. Оценка динамической составляющей напряжения в материале при мелкоступенчатом нагружении образца на растяжение. Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство, 2022, № 16, с. 9–17, doi: https://doi.org/10.26160/2658-3305-2022-16-9-17

[10] Савельев А.Н., Савельева Е.А. Выявление рациональной частоты ступенчатого нагружения образца при его испытании на выносливость на основе синергетически организованной акустической эмиссии. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, 2019, т. 62, № 6, с. 467–474, doi: https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-467-474

[11] Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара. Москва, Наука, 1977. 220 с.

[12] Адищев В.В., Вдовин В.Е., Кардаков В.Б. Формирование волн напряжений при ударе по стержню с учетом дисперсии. Известие ВУЗов. Строительство и архитектура, 1990, № 6, с. 35–40.

[13] Ильин М.М., Колесников К.С., Саратов Ю.С. Теория колебаний. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 272 с.

[14] Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. Москва, Наука, 1984. 432 с.

[15] Баклановская В.Ф. Исследование метода сеток решения первой краевой задачи для уравнений типа нестационарной фильтрации. Журнал вычислительной математики и математической физики, 1964, т. 4, № 4, с. 228–243.

[16] Савельев А.Н., Козлов С.В., Живаго Э.Я. и др. Формирование математической модели продольных колебаний, возникающих в многодвигательном гидроприводе холодильников МНЛЗ. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 2018, № 2, с. 57–63.

[17] Корень В.И. Интегрирование уравнений Сен-Венана без инерционных членов и некоторые вопросы их линеаризации. Труды Гидрометцентра, 1968, № 25, с. 13–23.

[18] Пономарев С.Д., Бидерман В.Л., Лихарев К.К. и др. Расчеты на прочность в машиностроении. Т. 3. Москва, МАШГИЗ, 1959. 1118 с.