PHYSICAL PROPERTIES OF SIGNAL PRECURSORS IN STRUCTURAL MODELS OF DEVELOPING DEFECTS OF METAL CONSTRUCTIONS
Abstract
Based on the consideration of mathematical models of kinematic variables of a diatomic cell of the continuous medium structure and the conditions for initiating acoustic waves, a system of equations is obtained that allows the acoustic signal from the developing defect to separate the high-frequency and low-frequency components. Using the example of a homogeneous medium consisting of Fe atoms and experimental X-ray diffraction data, the validity of the applications of the continuous medium equations to the description of signal propagation from developing defects is proved. From energy representations of energy release in the formation of a defective structure in materials under the influence of external stresses, a mechanism for generating acoustic emission signals is proposed. The quantization of the radiation energy of acoustic vibrations is proved on the basis of a study of the spectrum of the characteristic X-ray radiation of Fe atoms. The hypothesis about amplification of acoustic signals as a result of interaction of elastic waves with electrons and quantization of admissible oscillations is stated and justified. A condition is formulated for selecting the types of oscillations in the formation of de Broglie waves. The group velocities of precursors of acoustic signals are calculated in the event of defects in the structure of materials under the influence of external loads and perturbations. Based on calculations of the specific binding energy of Fe atomic nuclei, mass and momentum defects, the discrete nature of the structural constituents of the material has been proved. Calculation of the frequency and wavelength confirms the wave character of the precursors of acoustic signals. This is the basis for the existence of a particle-wave dualism in the structure of the spectrum of acoustic emission signals.
References
Марасанов В. В. Математическое обеспечение построения моделей определения координат источников акустической эмиссии / В. В. Марасанов , А. А. Шарко // Науковий вісник Херсонської державної морської академії. – 2016. – № 1 (14). – С. 310–319.
Marasanov V. V. Triangulation methods of position defects in acoustic-emission control / V. V. Marasanov , A. A. Sharko // Системні технологі. – 2015. – Вип. 6 (101). – С. 85–91.
Кунин И. А. Теория упругих сред с микроструктурой. Нелокальная теория упругости / И. А. Кунин. – М. : Наука, 1975. – 410 с.
Lymarenko Y. A. Mathematical modeling of acoustic emission process / Y. A. Lymarenko, A. D. Shamprovskij // Technical Diagnostics and Non-Destructive Testing. – 2003. – No. 1. – P. 30–33.
Vinikov V. A. Theoretical models of acoustic emission in rock / V. A. Vinikov, A. S. Voznisenskij, K. B. Ustinov, V. L. Shkuratin // Journal of Applied Mechanics and Theoretical Physics. – 2010. – No. 1. – P. 100–105.
Марасанов В. В. Энергетический спектр сигналов акустической эмиссии наноразмерных объектов / В. В. Марасанов, А. А. Шарко // Журнал нано и электронной физики. – 2017. – Т. 9, № 2. – DOI: 10.21272/jnep.9(2).02012. – Режим доступу : https://essuir.sumdu.edu.ua/bitstream/123456789/65731/1/jnep_V9_02012_4.pdf
Лисина С. А. Континуальные и структурно-феноменологические модели в механике сред с микроструктурой : автореф. дис. канд. физ-мат. наук / С. А. Лисина. – Нижний Новгород, 2009. – 56 с.
Дельесан Э. Упругие волны в твердых телах. Применение для обработки сигналов / Э. Дельесан, Д. Руайе. – М. : Наука, 1982. – 424 с.
Сухорукова В. В. Неразрушающий контроль в 5 кн. : кн. 2. Акустические методы контроля / В. В. Сухорукова. – М. : Высш. школа, 1991. – 283 с.
Рудакова А. В. Идентификация опасных состояний механических конструкций методом акустической эмиссии : дисс. канд. техн. наук / А. В. Рудакова. – Херсон, 1997. –157 с.
Марасанов В. В. Наноструктурные модели инициирования сигналов акустической эмиссии / В. В. Марасанов, А. А. Шарко. // Наукові нотатки. Міжвузівский збірник. – Луцьк, 2017. – Вип. 57. – С. 115–122.
Marasanov V. Mathematical Models for Interrelation of Characteristics of the Developing Defects with Parameters of Acoustic Emission Signal / V. Marasanov, A. Sharko // International Fronter Science Letters Switzerland. – 2016 – No. 10. – P. 37–44.
Емельянов А. Н. Эффективные характеристики в молекулярной теории упругости : дис. канд. физ-мат. наук. / А. Н. Емельянов – Москва : МГУ им. М. В. Ломоносова, 2016 – 156 с.
Чубаров В. М. Определение соотношения двух- и трехвалентного железа в карбонатных горных породах по эмиссионным линиям K-серии рентгеновского флуоресцентного спектра / В. М. Чубаров // Аналитика и контроль. – 2011. – Том 15, № 3. – С. 339–343.
Дикерсен Р. Основные законы химии / Р. Дикерсен, Г. Грей, Дж. Хейт. – М. : Мир, 1982. – 652 с.