Акустическая эмиссия в закрытой сотовой системе, содержащей влагу

Цель: экспериментальное изучение фазового перехода «кристалл-жидкость» в интервале температур от – 10°С до +25°С в замкнутой системе со структурой типа «пчелиных сот», имеющей скопление воды.

Процедура и методы исследования. Используются методы акустической эмиссии, индуцированной изменением внешнего температурного поля. Под действием изменяющегося температурного поля внутри сотовой структуры происходит плавление кристаллов льда, вследствие чего излучаются дискретные ультразвуковые импульсы, которые фиксируются акустико-эмиссионной установкой для последующего анализа. Нагрев осуществляется двумя способами: (1) путём релаксации температуры охлаждённых образцов к значениям комнатной температуры; (2) охлаждённые образцы получают дополнительный, принудительный постоянный нагрев, тем самым увеличивается скорость роста температуры. 

Результаты. Получены зависимости амплитуд и активности (количества импульсов акустической эмиссии в единицу времени) акустических сигналов от времени, а также частотное распределение зафиксированных ультразвуковых импульсов. Показано, что в результате принудительного нагрева наиболее чётко проявляются сигналы, свидетельствующие о фазовом переходе «лёд-вода» в сотах.

Практическая значимость. Проведённые эксперименты показывают, что метод акустической эмиссии при незначительных вариациях температурного поля позволяет обнаруживать дефект в виде наличия влаги в замкнутой сотовой структуре.

1. Асеев Е. М., Калашников E. В. Влияние дефектности сотовой структуры в системе «сотовая матрица – композит» на акустическую эмиссию в изменяющемся температурном поле // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-математика. 2022. № 2. С. 17–27. DOI:10.18384/23107251-2022-2-17-27.

2. Бехер С. А., Бобров А. Л. Основы неразрушающего контроля методом акустической эмиссии. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2013. 145 с.

3. Буйло С. И. Физико-механические, статистические и химические аспекты акустикоэмиссионной диагностики. Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2017. 184 с.

4. Кузнецов Д. М., Смирнов А. Н., Сыроешкин А. В. Акустическая эмиссия при фазовых превращениях в водной среде // Российский химический журнал. 2008. Т. 52. № 1. С. 114–121.

5. Acoustic Emission / Aggelis D. G., Sause M. G. R., Packo P., Pullin R., Grigg S., Kek T., Lai Y.-K. // Structural Health Monitoring Damage Detection Systems for Aerospace / eds. M. G. R. Sause, E. Jasiūnienė. Cham, Switzerland: Springer Aerospace Technology, 2022. P. 175–218. DOI: 10.1007/978-3-030-72192-3_7.

6. Dislocation unpinning model of acoustic emission from alkali halide crystals / Chandra B. P., Gour A. S., Chandra V. K., Patil Y. // Pramana. Journal of Physics. 2004. Vol. 62. Iss. 6. P. 1281–1292. DOI: 10.1007/BF02704440.

7. Defect Types / Faisal N., Cora Ö. N., Bekci M. L., Śliwa R. E., Sternberg Y., Pant S., Degenhardt R., Prathuru A. // Structural Health Monitoring Damage Detection Systems for Aerospace / eds. M. G. R. Sause, E. Jasiūnienė. Cham, Switzerland: Springer Aerospace Technology, 2022. P. 15–42. DOI: 10.1007/978-3-030-72192-3_3.

8. Kuba M. M., Van Aken D. C. Analysis of acoustic emission during the melting of embedded Indium particles in an aluminum matrix: a study of plastic strain accommodation during phase transformation (presented at Symposium: Atomistic Effects in Migrating Interphase Interfaces: Recent Progress and Future Study. 2012) // Metallurgical and Materials Transactions A. 2013. Vol. 44. Iss. 8. P. 3444–3455. DOI: 10.1007/s11661-012-1468-y.

9. Laschimkea R., Burgera M., Vallen H. Acoustic emission analysis and experiments with physical model systems reveal a peculiar nature of the xylem tension // Journal of Plant Physiology. 2006. Vol. 163. Iss. 10. P. 996–1007. DOI: 10.1016/j.jplph.2006.05.004.

10. Ultrasonic Methods / Samaitis V., Jasiūniené E., Packo P., Smagulova D. // Structural Health Monitoring Damage Detection Systems for Aerospace / eds. M. G. R. Sause, E. Jasiūnienė. Cham, Switzerland: Springer Aerospace Technology, 2022. P. 87–132. DOI: 10.1007/978-3-030-72192-3_5.