ТРЕХМЕРНОЕ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ ВНУТРЕННИХ ОБЪЕМНЫХ ДЕФЕКТОВ В ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ АКУСТИКО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрено численное моделирование метода локализации дефектов в трехмерной (3D) структуре на основе акустико-электрических преобразований. Показано, что такой метод позволяет вычислять местоположение дефектов по параметрам электромагнитного отклика на детерминированное импульсное акустическое возбуждение в выбранных точках на поверхности контролируемого твердотельного образца. Для проверки моделируемого метода разработаны две конечно-элементные модели: однослойная и двухслойная трехмерные структуры. Результаты расчетов по этим моделям подтверждают эффективность метода акустико-электрических преобразований в локализации дефектов в 3D-гетерогенных твердотельных структурах

Об авторах

Цзюньхуа Владимирович Ло

Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: lulubvv@foxmail.come-mail
Россия, 634050 Томск, пр-т Ленина, 30

Анатолий Алексеевич Беспалько

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Email: besko48@tpu.ru
Россия, 634050 Томск, пр-т Ленина, 40

Григорий Евгеньевич Уцын

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Email: uge23@yandex.ru
Россия, 634050 Томск, пр-т Ленина, 40

Список литературы

  1. Воробьев А.А., Завадовская Е.К., Сальников В.Н. Изменение электропроводности и радиоизлучение горных пород и минералов при физико-химических процессах в них // ДАН СССР. 1975. Т. 220. № 1. С. 82—85.
  2. Вдовин А.Г., Иванченко В.С. Каротаж естественного электромагнитного излучения на железорудных месторождениях на примере Гусевогорского и Северо-Тараташского месторождений // Известия вузов. Горный журнал. 2018. № 8. С. 66—74. doi: 10.21440/0536-1028-2018-8-66-74
  3. Ogawa T., Oike K., Miura T. Electromagnetic radiations from rocks // J. Geophys. Res. 1985. V. 90. P. 6245—6249. doi: 10.1029/JD090ID04P06245
  4. Sharma S.K., Chauhan V.S., Sinapius M.A. review on deformation-induced electromagnetic radiation detection: history and current status of the technique // Journal of Materials Science. 2021. V. 56. P. 4500—4551. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05538-x.
  5. Yamada I., Masuda K., Mizutani H. Electromagnetic and acoustic emission associated with rock fracture // Phys. Earth Planet. Int. 1989. V. 57. No. 1—2. P. 157—168. doi: 10.1016/0031-9201(89)90225-2
  6. Беспалько А.А., Суржиков А.П., Хорсов Н.Н., Яворович Л.В., Климко В.К., Штирц В.А., Шипеев О.В. Наблюдения изменений напряженного состояния массива горных пород после массового взрыва по параметрам электромагнитной эмиссии // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. Спецвыпуск Ч. 2. С. 253—256. Corpus ID: 128257709.
  7. Frid V., Rabinovitch А., Bahat D. Fracture induced electromagnetic radiation // Journal of Physics D: Applied Physics. 2003. V. 36. No. 13. P. 1620—1628. doi: 10.1088/0022-3727/36/13/330
  8. Koktavy P. Experimental study of electromagnetic emission signals generated by crack generation in composite materials // Meas. Sci. Technol. 2009. V. 20. Р. 1—8. doi: 10.1088/0957-0233/20/1/015704
  9. Фурса Т.В., Данн Д.Д., Осипов К.Ю. Разработка механоэлектрического метода определения места локализации дефекта в изделии из бетона // Контроль. Диагностика. 2012. №. 11 (173). С. 66—69. URL: https://rucont.ru/efd/464756.
  10. Перельман М.Е., Хатиашвили Н.Г. Генерация электромагнитного излучения двойными электрическими слоями и ее проявление при землетрясениях // ДАН СССР. 1983. Т. 27l. № 1. С. 80—83.
  11. Bespalko A.A., Isaev Y.N., Yavorovich L.V. Transformation of acoustic pulses into electromagnetic response in stratified and damaged structures // Journal of Mining Science. 2016. V. 52. No. 2. Р. 279—285. https://doi.org/10.1134/S1062739116020418.
  12. Nitsan U. Electromagnetic emission accompanying fracture of quartz-bearing rocks // Geophysical Research letters. 1977. V. 4. No. 8. P. 333—336. doi: 10.1029/GL004I008P00333
  13. Bespalko A.A., Yavorovich L.V., Fedotov P.I. Mechanoelectrical transformations in quartz and quartz-bearing rocks under acoustic action // Journal of Mining Science. 2007. V. 43. P. 472—476. https://doi.org/10.1007/s10913-007-0049-8.
  14. Перельман М.Е., Хатиашвили Н.Г. Генерация электромагнитного излучения двойными электрическими слоями и ее проявление при землетрясениях // ДАН СССР. 1983. Т. 27l. № 1. С. 80—83.
  15. Беспалько А.А., Люкшин Б.А., Уцын Г.Е., Яворович Л.В. Электромагнитный отклик слоистых диэлектрических структур на импульсное акустическое воздействие // Известия ВУЗов. Физика. 2015. Т. 58. № 4. С. 120—126. doi: 10.1007/s11182-015-0535-4
  16. Fursa T.V., Dunn D.D. Development of a method for flaw detection of heterogeneous dielectric materials based on the use of the phenomenon of mechanoelectric transformations // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2010. No. 1. P. 8—13. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=15017377.
  17. Khorsov P.N., Surzhikov V.P., Demikhova A.A. Development the Adjusted Mathematical Model of Responses in the Nondestructive Testing Defectiveness Method Based on the Mechanoelectrical Transformations // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2017. V. 168. P. 012106. doi: 10.1088/1757-899X/168/1/012106
  18. Fursa T.V., Utsyn G.E., Petrov M., Dann D.D., Sokolovskiy A.N. Detecting degradation in reinforced concrete subjected to uniaxial compression, using the parameters of electric response to mechanical impact // Research in Nondestructive Evaluation. 2019. V. 30. Is. 6. No. 2. P. 317—333. doi: 10.1080/09349847.2018.1522404
  19. Bespal’ko A., Surzhikov A., Fedotov P., Slepchenko G., Pomishin E., Dmitrieva S. Application of the acoustic-electric method to estimate the mineralisation of natural water in contact with rocks // Journal of Applied Geophysics. 2020. V. 181. P. 104140. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2020.104140.
  20. Bespalko A.V., Dunn D.D., Fedotov P.I., Dmitrieva S.A., Luo J. Numerical and experimental modeling of the acoustic-electrical method of non-destructive testing of solid dielectrics // Journal of Instrument Engineering. 2023. V. 66. No. 4. P. 320—334.
  21. Luo J., Bespal’ko A.A., Lu D., Li B. Method for the P-wave arrival pickup of rock fracture acoustic emission signals under strong noise // Measurement Science and Technology. 2024. V. 35. No. 8. P. 086102. doi: 10.1088/1361-6501/ad3d02
  22. Seeger K. Semiconductor Physics. Wien: Springer-Werlag, 1973. XV. 514 р.
  23. Huo X., Li Sh., Sun B., Wang Zh. W., Wei D. Recent Progress of Chemical Reactions Induced by Contact Electrification // Molecules. 2025. V. 30. No. 3. P. 584. doi: 10.3390/molecules30030584
  24. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков. М.: Высшая школа, 1977. 448 р.
  25. Shinbrot Troy, Komatsu Teruaki, Zhao Quichuan. Spontaneous tribocharging of similar materials // EPL (Europhysics Letters). 2008. V. 83. No. 2. P. 24004. doi: 10.1209/0295-5075/83/24004. Corpus ID: 40379103.
  26. Машков Ю.К., Кропотин О.В. Трибофизика и структурная модификация материалов трибосистем. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. 324 с.
  27. Sobarso Juan Carlos, Pertl Felix, Balazs Daniel M., Costanzo Tommaso, Sauer Markus, Foelske Annette, Ostermann Markus, Pichler Christian M., Wang Yongkang, Nagata Yuki, Bonn Mischa, Vaitukaitis Scott. Spontaneous ordering of identical materials into a triboelectric series // Nature. 2025. V. 638 (8051). P. 664—669. doi: 10.1038/s41586-024-08530-6. www.nature.com/articles/s41586-024-08530-6.
  28. Yin Shenxin, Xiao Huapan, Cui Zhiwen, Kundu Tribikram. Rapid localization of acoustic source using sensor clusters in 3D homogeneous and heterogeneous structures // Structural Health Monitoring. 2020. No. 3. P. 1145—1155. https://doi.org/10.1177/1475921720945195.
  29. Purcell E.M., Morin D.J. Electricity and magnetism / 3rd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2013. P. 839. ISBN 978-1-107-01402-2.
  30. Yin S., Xiao H., Cui Z., & Kundu T. Rapid localization of acoustic source using sensor clusters in 3D homogeneous and heterogeneous structures // Structural Health Monitoring. 2021. V. 20. No. 3. P. 1145—1155. doi.org/10.1177/147592172094519513.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025