Применение акустико-эмиссионных критериев для исследования процессов деформирования и разрушения конструкций из железобетона

Введение. Приведены основные результаты применения метода акустико-эмиссионных критериев для диагностики предразрушающего состояния железобетонных конструкций. В работе рассмотрена взаимосвязь зарождения и роста микротрещин в железобетонных балках с отклонениями инвариантных соотношений от устойчивых значений акустико-эмиссионных параметров.

Целью исследования является оценка возможности применения для диагностики железобетонных конструкций метода инвариантов; уточнение численных значений временного и амплитудного инвариантов, временных и амплитудных информационных параметров для железобетонных балок; определение связи инвариантов с масштабом разрушения в железобетонных конструкциях.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования проводились на железобетонных балках, изготовленных из тяжелого бетона (класса прочности на сжатие В60, В90) и фибробетона (класса прочности на сжатие В30, В60). В процессе испытания балок проводились акустико-эмиссионные измерения, фиксировались размеры трещин.

Результаты. Результаты испытаний позволили установить численные значения временного и амплитудного инвариантных критериев, временного и амплитудного информационных параметров для железобетонных балок. Численные значения временного инварианта имеют значения близкие к единице, амплитудный инвариант имеет значение 0,1, а информационный параметр временных интервалов и амплитудный информационный параметр равны 0 на начальной стадии нагружения образцов.

Выводы. Исследования показали возможность количественной оценки размеров трещин (суммарной длины в зоне контроля) конструкции при помощи метода инвариантов. Наиболее информативным является временной и амплитудный инвариантные критерии.

1. Буйло С.И. Физико-механические, статистические и химические аспекты акустико-эмиссионной диагностики: монография / С.И. Буйло; Южный федеральный университет. Ростов-на-Дону; Таганрог: Издательство Южного федерального университета; 2017. 184 с. ISBN 978-5-9275-2369-6

2. Буйло С.И. Об информативности метода инвариантов сигналов акустической эмиссии в задачах диагностики предразрушающего состояния материалов // <i>Дефектоскопия.</i> 2018. № 4. С. 18–23. EDN: YWENVN

3. Буйло С.И. Физико-механические, химические и статистические аспекты акустической эмиссии // <i>Известия Алтайского государственного университета.</i> 2019. № 1 (105). С. 11–21. DOI: https://doi.org/10.14258/izvasu(2019)1-01. EDN: YZEBDV

4. Кондранин Е.А. Определение прочностных характеристик конструкций на основе инвариантов амплитуд акустической эмиссии // <i>Известия ЮФУ. Технические науки.</i> 2009. № 2 (91). С. 14–19. EDN: KNPFAB

5. Пат. RU2417369C2. Способ определения предельного состояния строительных конструкций. Сагайдак А.И., заявл. 29.06.2009; опубл. 27.04.2011.

6. Сагайдак А.И. Состояние и перспективы использования метода акустической эмиссии в современном строительстве. Бетон и железобетон – взгляд в будущее. Научные труды III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону: В семи томах. 2014. Т. 2. С. 427–438. EDN: UBXDMZ

7. Иванов В.И. Акустико-эмиссионная диагностика [Текст]: [справочник] / В.И. Иванов, В.А. Барат. – Москва: Спектр; 2017. 368 с.: ил., табл.; 24 см.; ISBN 978-5-4442-0126-8

8. Sagaidak A.I., Elizarov S.V. New possibilities of acoustic emission method for research of adhesion between concrete and steel bars of different profile. <i>Word Conference on Acoustic Emission.</i> Beijing, 2011, рр. 464–469.

9. Сагайдак А.И. Использование метода акустической эмиссии для контроля прочности бетона // <i>Бетон и железобетон</i> 2000. № 4. С. 24–25. EDN: ZVIXVB

10. Shen G., Zhang J., Wu Zh. Advances in Acoustic Emission Technology. <i>Proceedings of the World Conference on Acoustic Emission.</i> Guangzhou, China, 2019, pp. 41–53.

11. Panel Discussion. Status of AE Standards: ASTM. 62nd Acoustic Emission Working Group Virtual Meeting. 2020.

12. Mark F.C. Overview of Current and Developing ASTM Acoustic Emission (AE) Standards. <i>Journal of Acoustic Emission.</i> 2010, no. 28, pp. 229–233.

13. Spanner J.C. Sr. An Overview of Acoustic Emission Codes and Standards. <i>Journal of Acoustic Emission.</i> 1987, no. 6, рр. 121–124. https://www.ndt.net/article/jae/papers/06-121.pdf. (Date of access 01.09.2021).

14. Digiulio С., Herve С. New Edition of GEA Guideline for Acoustic Emission Testing of Pressure Equipments. <i>Proceedings of the 33rd Conference of the European Working Group on Acoustic Emission.</i> Senlis, France, 2018, p. 8.

15. Tomoki Shiotani, Satoshi Osawa, Yoshikazu Kobayashi, Shohci Momoki. Application of 3D AE Tomography for Triaxial Tests of Rocky Specimens. <i>3l Conference of the European Working Group on Acoustic Emission (EWGAE).</i> Pp. 1–9.