Природа акустической эмиссии при деформационных процессах в металлических материалах

Abstract

В пионерских работах В. Нацика и его коллег, выполненных в 60–80-х годах прошлого столетия, был заложен теоретический фундамент метода акустической эмиссии (АЭ) и на основе континуальной динамики дислокаций рассчитаны функции источников элементарных дислокационных механизмов пластической деформации и разрушения. Работы остаются актуальными до сих пор. Несмотря на существующие экспериментальные трудности проверки некоторых основополагающих формулировок, в данных работах наглядно продемонстрированы различия между потенциальными источниками акустической эмиссии в материалах. Именно это обстоятельство позволило относительно недавно построить статистические методы распознавания механизмов излучения акустической эмиссии на основе спектрального и кластерного анализа временных потоков АЭ. В настоящем кратком обзоре рассматриваются теоретические модели источников АЭ, а также некоторые ключевые экспериментальные работы, проливающие свет на природу пика акустической эмиссии на ранних стадиях пластической деформации металлов, а также обсуждаются методы анализа сигнала АЭ и распознавания его источников.

У піонерських роботах В. Нацика та його колег, які виконано в 60–80-х роках минулого століття, було закладено теоретичний фундамент методу акустичної емісії (АЕ) та на основі континуальної динаміки дислокацій розраховано функції джерел елементарних дислокаційних механізмів пластичної деформації та руйнування. Роботи залишаються актуальними досі. Незважаючи на існуючі експериментальні труднощі перевірки деяких основоположних формулювань, в даних роботах наочно продемонстровано відмінності між потенційними джерелами акустичної емісії в матеріалах. Саме ця обставина дозволила відносно недавно побудувати статистичні методи розпізнавання механізмів випромінювання акустичної емісії на основі спектрального та кластерного аналізу часових потоків АЕ. У цьому короткому огляді розглядаються теоретичні моделі джерел АЕ, а також деякі ключові експериментальні роботи, що проливають світло на природу піку акустичної емісії на ранніх стадіях пластичної деформації металів, а також обговорюються методи аналізу сигналу АЕ і розпізнавання його джерел.

In the pioneering works by V. Natsik and his colleagues, published in the 1960s–1980s, the theoretical foundation of the method of acoustic emission (AE) was laid. The source functions corresponding to elementary dislocation mechanisms of plastic deformation and fracture were calculated based on continuum dislocation dynamics. The results remain up to date. Despite the existing experimental difficulties in verifying some of the basic formulations, these works clearly demonstrated the differences between potential sources of acoustic emission in materials. Based on these fundamental premises, statistical methods were proposed recently for recognizing the AE mechanisms, utilizing spectral and cluster analysis of AE time series. This brief communication reviews theoretical models of AE sources, as well as some key experimental findings shedding light on the nature of the acoustic emission peak in the early stages of plastic deformation of metals. The methods for analyzing the AE signal and recognizing the AE sources are also discussed.