автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка методов неразрушающего контроля строительных материалов, основанных на явлении механоэлектрических преобразований

На правах рукописи

Осипов Константин Юрьевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ОСНОВАННЫХ НА ЯВЛЕНИИ МЕХАНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1111111Н|1|1

ООЗ159592

Томск - 2007

Работа выполнена в проблемной научно-исстедовательской лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников Томского политехнического университета

Защита диссертации состоится « 23 » октября 2007 года в 15 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 269 09 при Томском политехническом университете по адресу Россия, 634028, г Томск, ул. Савиных, 7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского политехнического университета по адресу г Томск, ул Белинского, 53

Автореферат разослан « 22 » сентября 2007 г Ученый секретарь

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор,

Суржиков Анатолий Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кулешов Валерий Константинович

кандидат технических наук Гордеев Василий Федорович

Ведущая организация:

Московский государственный институт радиотехники электроники и автоматики (технический университет)

диссертационного совета, к т н , доцент

Винокуров Б Б

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эксплуатация и применение композиционных строительных материалов, исследованию которых и посвящена данная работа, связаны с высокими механическими нагрузками, поэтому задача контроля их качества и диагностики разрушения имеет очень важное практическое значение. Существующие методы контроля не обладают достаточной надежностью и точностью Для решения этой задачи может быть использовано явление механоэлектрических преобразований в диэлектрических материалах, которое основано на возникновении электромагнитного сигнала под действием механического возбуждения

Исследованиями механоэлектрических преобразований в различных диэлектрических материалах показано, что они возникают не только на стадии пластической деформации и разрушения диэлектрических твердых тел, но и сопровождают упругую деформацию, вызванную импульсным механическим возбуждением Появилась перспектива разработки неразрушающих методов контроля качества материалов, основанных на использовании этого явления В рамках этих исследований в проблемной научно-исследовательской лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников (ПН ИЛ ЭДиП) Томского политехнического университета была разработана аппаратура для регистрации электромагнитного отклика при механоэлектрических преобразованиях, обладающая достаточно высокой чувствительностью и помехозащищенностью, с помощью которой были изучены некоторые механизмы, получены эмпирические закономерности и связи механических характеристик композиционных диэлектрических материалов с параметрами электромагнитных откликов на импульсное ударное возбуждение и начата разработка неразрушающих методов контроля композиционных диэлектрических материалов

Данная работа является продолжением исследований в этом актуальном направлении и посвящена проблеме расширения функциональных возможностей разрабатываемых электромагнитных методов контроля композиционных строительных материалов.

Целью работы является установление закономерностей механоэлектрических преобразований при упругом ударном механическом возбуждении композиционных строительных материалов и разработка на этой основе методик нераз-рушающего электромагнитного контроля их структурных и механических характеристик

Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать основные факторы, влияющие на параметры механоэлектрических преобразований при ударном возбуждении диэлектрических материалов

2. Изучить источники генерирования переменных электромагнитных полей в условиях импульсного механического возбуждения композиционных строительных материалов

3 Исследовать закономерности взаимосвязи параметров механоэлектрических преобразований со структурными характеристиками композиционных материалов

4 Изучить взаимосвязь параметров электромагнитного отклика из композиционных материалов с изменением качества адгезионного контакта на границах

раздела разнородных материалов в условиях напряженно-деформированного состояния

5 Разработать критерии неразрушающих механоэлектрических методов определения прочности, структурных характеристик, изменения напряженно-деформированного состояния и качества адгезионного контакта компонентов в строительных материалах

Научная новизна работы заключается в следующем

1 Основными источниками генерирования переменных электрических полей в композиционных строительных материалах при их упругом ударном возбуждении являются заряженные поры, двойные электрические слои на границах адгезионного контакта компонентов и пьезоэлементы, входящие в состав многих горных пород и песка, используемых в качестве заполнителей в строительных композитах

2 Параметры электромагнитного отклика на ударное возбуждение диэлектрических материалов зависят от упругих и электрических характеристик материалов, характеристик удара, температуры и влажности окружающей среды.

3 Амплитуда электромагнитного отклика на упругое ударное возбуждение случайно-неоднородной композиционной системы (А), состоящей из матрицы и включений, зависит от концентрации включений и описывается уравнением

-пк— А — Ао п е & ,

где Л0 — амплитуда основной гармоники спектра электромагнитного отклика из образца с единичным включением, и - концентрация включений, г -размер включений, А. - длина акустической волны, к - коэффициент, определяющий затухание акустической волны

4 Установлено, что характеристики механоэлектрических преобразований в процессе изменения качества адгезионного контакта на границе металл-диэлектрик связаны с изменением характеристик акустических волн, формирующихся в материале при его ударном возбуждении и состояния адгезионного контакта, а динамика этих изменений определяется соотношением коэффициентов линейного температурного расширения компонентов

5 Предложены электромагнитные неразрушающие методики контроля прочности, структурных характеристик, динамики изменения качества адгезионного контакта компонентов в композиционных материалах при температурном возбуждении и изменения напряженно-деформированного состояния, а также степени структурных фазовых изменений в кристаллогидратах в условиях температурного отжига

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Характеристики электромагнитного отклика при механоэлектрических преобразованиях в композиционных строительных материалах определяются размером и концентрацией заряженных неоднородностей, наличием пьезосодержа-щих включений и процессами рассеяния акустических волн

2 Амплитудно-частотные характеристики электромагнитного отклика на упругое ударное возбуждение отражают динамику изменения качества адгезионного контакта под действием температурных полей в системе метапл-диэлектрик

3 Разработаны основы неразрушающих электромагнитных методов контроля прочности, пористости и изменения напряженно-деформированного состояния в композиционных строительных материалах, по данным амплитудно-частотного и корреляционного анализа электромагнитного отклика

Достоверность научных результатов подтверждается корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью, достаточным объемом экспериментальных данных, комплексным характером подхода к решению поставленных задач, не противоречат современным представлениям о рассматриваемых явлениях, теоретическим и экспериментальным данным других авторов и получены с использованием современного измерительного оборудования

Научно-практическая значимость работ. Разработанные в результате проведенных исследований методики для контроля качества композиционных диэлектрических материалов могут быть использованы для определения структурных, прочностных характеристик композиционных строительных материалов, изменения напряженно-деформированного состояния, для отслеживания динамики изменения состояния адгезионного контакта в армированных композитах в процессе их эксплуатации Получен патент на способ контроля прочности изделий из твердых материалов, основанный на использовании явления механоэлектрических преобразований Результаты работы апробированы в условиях производства и внедрены в учебный процесс.

Личный вклад автора. Автор лично определил задачи исследований, усовершенствовал методику измерения параметров механоэлектрических преобразований для проведения исследований в условиях температурного возбуждения, проводил эксперименты, анализировал результаты и делал выводы

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург 2003 г.); Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (Москва, 2003, 2004 г), Всероссийской школе-семинаре «Новые материалы Создание, структура, свойства» (Томск, 2004 г ), Десятой Юбилейной Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 2004 г.), научно-практическом семинаре в период научной стажировки в Ульсанском университете, г Ульсан, Южная Корея, 2005 г. Международной конференции «Современные техника и технологии СТТ'2005» (Томск, 2005 г.), 8-м Российско-китайском симпозиуме «Новые материалы и технологии» (Китай, Гу-ан-Чжоу, 2005г)

Публикации: Основные результаты исследований опубликованы в 21 научной работе, из которых 11 в центральных журналах, и получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка используемой литературы и Приложения Работа содержит 167

страниц машинописного текста, включая 75 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 113 источников Приложения - 3 страницы.

Автор выражает благодарность научному руководителю профессору Суржикову АП , научному консультанту, дтн Фурса ТВ и коллективу научно-исследовательской лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников за помощь и ценные замечания.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цели и задачи проводимых исследований, перечислены основные положения, выносимые на защиту, их практическая значимость, достоверность, представлены структура и объем работы

В первой главе сделан аналитический обзор литературных данных по электрическим эффектам, возникающим при механическом возбуждении различных диэлектрических материалов, возможным механизмам появления электромагнитной эмиссии, перспективам ее использования для контроля механических характеристик материалов, взаимосвязи параметров упругих колебаний в материалах с их физико-механическихими характеристиками и степенью напряженно-деформированного состояния, содержатся сведения по известным неразрушаю-щим методам контроля качества материалов, обоснованы цели и задачи исследования.

Начало исследований явления механоэлектрических преобразований в диэлектрических материалах было положено А В Степановым, в дальнейшем Уру-совской А А, Корнфельдом, М И Финкелем, В М Дистлером Г И и др были изучены процессы формирования зарядов в диэлектриках, а в работах Мартыше-ва Ю.Н, Беляева Л М , Воробьева А А, Головина Ю И, Минеева, В Н, Алексеева Д В , Молоцкого М И., Хатиашвияи Н Г, Переяьмана М.Е и др установлены основные закономерности и предложены механизмы электромагнитной эмиссии в различных диэлектрических материалах в условиях пластической деформации и разрушения материалов. Первые попытки связать параметры электромагнитного сигнала с прочностными характеристиками материалов предприняты Воробьевым А А , Беляевым Л М. и Мартышевым Ю Н Последующие работы Хатиашвили Н Г, Малышкова Ю.П, Гордеева В Ф, Фурса Т В и др показали, что механо-электрические преобразования возникают не только в процессе микро- и макроскопического разрушения диэлектрических твердых тел, но и сопровождают упругую деформацию, вызванную импульсным механическим возбуждением Появилась перспектива разработки неразрушающих методов контроля качества материалов, основанных на использовании явления механоэлектрических преобразований при упругом ударном возбуждении композиционных диэлектрических материалов

С конца 70-х годов в ПНИЛ ЭДиП под руководством Воробьева А А были начаты работы по разработке нового метода контроля механических характеристик сложных диэлектрических материалов, основанного на использовании явления механоэлектрических преобразований На начальном этапе были получены эмпирические зависимости, связывающие интенсивность электромагнитной эмис-

сии, зарегистрированной при нагружении материала до испытательной нагрузки с механической прочностью. Дальнейшие исследования, выполненные в рамках этого направления, позволили предложить и использовать для контроля параметры электромагнитного сигнала, возникающего при вибрационном и ударном возбуждении и разработать измерительную аппаратуру, обладающую достаточно высокой чувствительностью и помехозащищенностью, изучить основные закономерности, установить источники и механизмы генерирования электромагнитных сигналов, что позволило повысить точность контроля и предложить дополнительные возможности практического использования явления механоэлектрических преобразований Данная работа является логическим продолжением этих исследований и посвящена разработке электромагнитных критериев и алгоритмов контроля структурных характеристик, механической прочности, динамики изменения качества адгезионного контакта и напряженно-деформированного состояния композиционных диэлектрических материалов

Во второй главе изложены средства методического и аппаратурного обеспечения исследований Дана характеристика объектов исследования Приведены результаты исследования основных факторов, влияющих на параметры электромагнитного отклика на импульсное механическое возбуждение композиционных диэлектрических материалов.

В качестве объектов для исследования были использованы широко используемые на практике строительные материалы, для которых наиболее остро стоит проблема определения их механических характеристик. Кроме того, использование данных объектов является очень удобным с точки зрения простоты изготовления различных физических моделей, а различие в упругих и электрических характеристиках выбранных материалов предоставляет широкие возможности для исследований

Основные исследования были выполнены с помощью разработанного в проблемной лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников Томского политехнического университета измерительного комплекса, позволяющего производить импульсное механическое возбуждение объектов исследования, регистрацию и оцифровку временной реализации электромагнитного и акустического отклика, производить измерение параметров механического возбуждения, осуществлять исследования при комплексном термомеханическом возбуждении и тп. Используемая измерительная аппаратура обладает высокой чувствительностью, помехозащищенностью и широкими возможностями по исследованию механоэлектрических преобразований на внутренних неоднородностях. Для регистрации электрической составляющей переменного электромагнитного поля, возникающего при импульсном механическом возбуждении образцов применялся дифференциальный емкостной датчик, позволяющий значительно уменьшить величину внешних электрических помех Приемник имеет малую входную емкость (3 пФ) и высокое выходное сопротивление (50 МОм) Датчик состоит из двух металлических пластин, пространственно и акустически развязанных, одна из которых является измерительной, а другая — компенсационной, за счет чего на выходе дифференциального приемника выделяется полезная составляющей сигнала Дифференциальность повышает чувствительность измерения и позволяет сущест-

венно подавить уровень синфазных помех от внешних электромагнитных полей Применявшийся для проведения исследований механоэлектрических преобразований прибор имеет частотный диапазон сигналов, принимаемых электромагнитным каналом, в пределах от 1 кГц до 500 кГц, каналом акустической эмиссии - от 500 Гц до 230 кГц при чувствительности не менее 60 мкВ (по каждому каналу), также позволяет оцифровывать форму регистрируемых аналоговых сигналов в диапазоне частот 1 кГц - 1МГц Для ускорения процесса обработки экспериментальных данных использовался ряд разработанных сервисных программ в среде программирования Delphi 5

Для импульсного механического возбуждения применялись механические и электромеханические ударные устройства Основная часть исследований была выполнена с использованием ударного устройства, с длительностью импульса возбуждения - (40-90) 10"6 с и энергией удара порядка (0 1-14) 10"2 Дж Такие параметры ударного возбуждения дают возможность достаточно надежно возбуждать и регистрировать составляющие электромагнитных откликов, связанные с внутренними структурными неодиородностями строительных материалов при варьировании толщины объекта исследования от 7-10 до 30-40 см Для визуального наблюдения за динамикой изменения качества адгезионного контакта при температурном воздействии использовался микроскоп МБИ-15 с разрешением 0.5 мкм При проведении экспериментов по статическому нагружению образцов использовался пресс ИП-500 в соответствии с действующими ГОСТами с одновременной регистрацией электромагнитного отклика на импульсное ударное возбуждение В процессе проведения исследований были также использованы методика измерения электрических характеристик материалов с помощью автоматического мостового измерителя Е7-14, методика измерения скорости продольных акустических колебаний, методики измерения параметров импульсного ударного возбуждения (длительности и силовой характеристики импульса возбуждения) и методика рентгеноструктурного анализа с использованием автоматизированного ди-фрактометрического комплекса на базе серийного прибора ДРОН - 4М

Ударное возбуждение, используемое в исследованиях, создает в материале напряжения более чем на три порядка меньше разрушающих и относится к области упругой деформации Это показано путем сравнения механических напряжений в зоне контакта, полученных с использованием пьезопленки, нанесенной на поверхность материала, по которой производился удар с разрушающими механическими напряжениями, определенными по стандартной методике Экспериментальными исследованиями показано, что изменение энергии и длительности ударного возбуждения приводит к трансформации спектральных характеристик электромагнитного отклика ш материала Поэтому во всех сравнительных исследованиях производилось приведение геометрии эксперимента к одним условиям, измерялись и учитывались характеристики ударного возбуждения и испытания образцов производились при одной и той же температуре и влажности окружающей среды

Третья глава посвящена исследованию влияния структурных характеристик композиционных диэлектрических материалов на параметры механоэлектрических преобразований при упругом ударном возбуждении

Параметры генерируемого в результате механоэлектрических преобразований электромагнитного сигнала, согласно используемой нами методики проведения исследований зависят от электрофизических характеристик исследуемых материалов Исследованиями на цементном и гипсовом камне, существенно отличающимися упругими (скорость звука, модуль Юнга) и диэлектрическими (диэлектрическая проницаемость и tgб) характеристиками показана значительное различие в параметрах электромагнитного отклика из этих материалов

Кроме того, величина тока смещения, источником которого является смещение зарядов двойных электрических слоев акустическими волнами, зависит от концентрации источников механоэлектрических преобразований и их размеров

В рамках данной работы приводятся результаты исследования влияния структурных характеристик материалов одного состава, различия в упругих и диэлектрических характеристиках в которых не существенны, на параметры электромагнитного отклика с целью разработки неразрушающих методов контроля структурных различий, возникающих в процессе изготовления композиционных материалов

Рассмотрим, существуют ли общие закономерности взаимосвязи таких структурных характеристик материалов, как размеры и концентрация внутренних неоднородностей, различающихся составом, размером и типом на параметры механоэлектрических преобразований в материалах Из теории акустики следует, что доля рассеиваемой энергии тем больше, чем больше размер включения по сравнению с длиной волны; таким образом, затухание акустической волны тем больше, чем больше количество включений и их размеры С другой стороны нами установлено, что в композиционных материалах, содержащих в своем составе заряженные поры или двойные электрические слои на границе матрицы и включения возникает электромагнитный отклик, связанный со смещением зарядов акустическими волнами, формирующимися в материале при его ударном возбуждении При увеличении концентрации заряженных неоднородностей должен возрастать суммарный электромагнитный отклик от этих источников механоэлектрических преобразований

Из рассмотрения механоэлектрических преобразований как совокупного процесса, учитывающего условия распространения упругих волн в неоднородных средах и зарядового состояния неоднородностей, удалось получить эмпирическое выражение, связывающее амплитуду электромагнитного отклика с концентрацией внутренних структурных неоднородностей

-кп -

Л(и)= А п е Л ОХ

где А0 -амплитуда основной гармоники спектра электромагнитного отклика из образца, содержащего единичное заряженное включение; и — концентрация неоднородностей, к - коэффициент, определяющий затухание акустической волны за счет рассеяния на неоднородностях, г - размер неоднородности, X - длина волны возбуждения.

Для экспериментальной проверки данной зависимости были использованы два разных типа физических моделей композиционные керамические материалы, состоящие из глины и стеклянных микросфер, размером порядка 3-5 мм и пористые цементные образцы с размерами пор меньше 0,05 мм Использованные материалы отличаются размерами структурных неоднородностей » на 2 порядка и имеют существенно разные соотношения волновых акустических сопротивлений матрицы и включений

Характер изменения спектральной амплитуды основного максимума акустического и электромагнитного оталика из керамических образцов с включениями, для которых г/А. г 5 -10"2, приведены на рис 1

40-

г30-

1

«о _

Г

Ё

I -

-20

Рис.1 Зависимость амплитуды акустического (а) электромагнитного (б) сигналов от концентрации включение в строительной керамике

Сплошной линией на рис 16 изображена теоретическая, рассчитанная по формуле (1), зависимость амплитуды электромагнитного отклика от концентрации включений, а пунктирной (на рис 1а) - экспоненциальная аппроксимация с помощью стандартных программ Microcal Origin зависимость амплитуды акустических сигналов от концентрации включений.

На рисунке видно, что поведение как акустического, так и электромагнитного откликов хорошо согласуется с формулой (1)

Рис 2. Зависимость спектральной амплитуды основного максимума акустического (а) и электромагнитного (б) сигналов от пористости цементных образцов

Для цементных образцов с естественной пористостью (т/Х = 2 10-4) характер изменения акустического и электромагнитного отклика приведены на рис 2

При соотношении г/Х = 2 10~4 и концентрации пор в диапазоне от 13 до 27% основной спектральный максимум акустического отклика изменяется незначительно, и даже наличие значительной концентрации пор не усиливает результирующий рассеивающий эффект В отличие от акустики с увеличением пористости происходит возрастание в несколько раз величины основного максимума спектральной амплитуды электромагнитного отклика по зависимости, близкой к линейной, в соответствии с увеличением концентрации источников акустоэлектри-ческих преобразований - пор В этом случае в формуле (1) экспоненциальный множитель приблизительно равен 1, а зависимость амплитуды электромагнитного

отклика от концентрации принимает вид ~ Ао те является линейной и также хорошо согласуется с экспериментальными данными

Из проведенных исследований на материалах, обладающих различными структурными особенностями, следует, что механоэлектрические преобразования в композиционных строительных материалах одного состава являются результатом двух конкурирующих процессов рассеяния акустических волн структурными неоднородностями и возрастания электромагнитного поля благодаря увеличению количества и размеров заряженных неоднородностей

В используемых на практике строительных материалах, например бетонах и железобетонах, присутствует песок, который в подавляющем большинстве случаев имеет значительное содержание а-кварца Наличие кварца, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, приводит к появлению электрического сигнала при механическом возбуждении таких диэлектриков за счет пьезоэффекта, о чем свидетельствуют данные сравнения откликов из цементных образцов с одинаковым процентным содержанием (порядка 25%) стекло- и пьезопеска (рис 3)

Время мс

Рис 3 Электромагнитные отклики на ударное возбуждение, а — цементного камня со стеклопеском, б - цементного камня с пьезосодержащим песком Возникновение переменных электромагнитных полей связано с формированием индуцированных зарядов за счет пьезоэффекта при изменении механического напряжения, вызванного акустическими волнами

Присутствие в композиционном материале пьезосодержащих включений приводит к расширению спектральной характеристики электромагнитного отклика в сторону более высоких частот в силу случайной ориентации пьезоэлектрических осей кварцевых включений относительно приемного датчика и их располо-

жения в различных деформационных зонах образца (рис 4) Доказательством этому служат эксперименты по исследованию акустоэлектрических преобразований в слоистых материалах, состоящих из чередующихся слоев гипса и цемента, изменения в которых связаны с суперпозицией электромагнитных откликов меха-ноэлектрических преобразований на разнесенных в пространстве двойных электрических слоях с противоположным расположением полей диполей при прохождении акустической волны через образец (рис 5)

2

< (И

1-

_2

Й'|1|< 1>1 Г >4111^11

20 30

Частота, кГц

Рис 4. АЧХ электромагнитных откликов из. 1-цементно-песчаного образца, 2-иементного оГтазиа

^Л^АЛЛ-^-ч.. . . л. /

20

Частота кГц

Рис 5 АЧХ электромагнитных откликов из слоистых композитов-1)-двухслойный, 2) — трехслойный; 3) - пятислойный.

Сравнение величин электромагнитных откликов из физических моделей на основе цементного вяжущего, содержащих различные типы источников механоэлектрических преобразований, показано на рис 6 Из приведенных данных следует, что пористость имеет самую низкую эффективность механоэлектрических преобразований, значительную роль играют пьезосодержащие включения и наличие в композиционном материале крупного заполнителя на границе которого с цементной матрицей имеется двойной электрический слой, который и определяет

достаточно высокую эффективность механоэлектрических преобразований в строительных материалах

В таких практически важных строительных материалах, как тяжелые бетоны, соотношение волновых акустических сопротивлений цементной матрицы и крупного заполнителя различаются обычно мало Существующие, например, акустические методы не позволяют надежно определять структурные характеристики композиционных систем, состоящих из материалов с близкими значениями волновых акустических сопротивлений Поэтому, в рамках данных иссле-

Частота кГц

Рис б Спектральные характеристики электромагнитных откликов из образцов*

1 — цементного камня, 2 — цементно-песчаного образца, 3 - цементно-песчаного образца с крупным заполнителем.

дований предпринята попытка оценки структурных особенностей в слоистых композитах с близкими значениями волновых сопротивлений компонентов, используя явление механоэлектрических преобразований Для решения этой задачи была изготовлена партия физических моделей образцов слоистых материалов, состоящих из цементного и гипсового камня с различным соотношением толщин и количества слоев цемента и гипса Волновые акустические сопротивления цементного и гипсового камня различаются приблизительно в 1,3-1,4 раза Проведенные экспериментальные исследования показали, что с изменением толщины слоев меняется амплитуда спектрального максимума и происходит его смещение в соответствии с изменением скорости звука в этих моделях, что может быть использовано для определения толщины слоев в композитах с близкими волновыми акустическими сопротивлениями компонентов

Проведенные исследования показывают, что электромагнитный отклик, возникающий при упругом ударном возбуждении композиционных строительных материалов, является параметром, чувствительным к электрофизическим и структурным (пористость, концентрация крупного и мелкого заполнителя, толщина и количество слоев в слоистых композитах) характеристикам композиционных материалов и наличию в них пьезосодержащих включений

Четвертая глава посвящена рассмотрению основных закономерностей механоэлектрических преобразований на границе адгезионного контакта металл-диэлектрик в напряженно-деформированных композиционных материалах

Широкое использование на практике армированных композиционных материалов и эксплуатация их в условиях напряженно-деформированного состояния приводит к тому, что со временем конструкции из этих материалов теряют свою несущую способность Поэтому существует необходимость контролировать качество адгезионного контакта (например, бетона с арматурой в железобетоне) в процессе эксплуатации строительных конструкций Для разработки методов, которые бы позволяли осуществлять такой текущий контроль, потребовалось провести специальные исследования динамики изменения характеристик электромагнитного отклика при нарушении адгезионного контакта на границе металл-диэлектрик при изменении напряженно-деформированного состояния

Исследования проводились на физических моделях двухкомпонентных систем металл-диэлектрик, состоящих из материалов, значительно различающихся коэффициентами температурного расширения Локальное температурное возбуждение зоны контакта позволяло, за счет разности коэффициентов температурного расширения компонентов композиционной системы, создавать на их границе такие механические напряжения, которые приводили к нарушению адгезионного контакта, вплоть до его разрушения

Визуально, с помощью оптических методов, отслеживалась кинетика изменения контактной зоны при нагревании композитов (рис 7)

В процессе температурного нагрева в исследуемой системе возникают термические напряжения, которые при возрастании температуры от комнатной до 100 °С последовательно изменяют состояние адгезионного контакта и приводят к его полному разрушению

Другими экспериментами были получены данные о трансформации электромагнитного отклика на импульсное ударное возбуждение такого же композита на различных стадиях нагрева; Такой подход позволил исследовать влияние нарастающих под действием температуры напряжений в области адгезионного контакта на характер изменения качества этого контакта и на процесс механоэлел-трических преобразований в композиционных материалах (рис. 8).

Нагревание самого гипсового камня в области температурного диапазона, в котором производились исследования {25-130 'С), находится в области термоупругих напряжений и не приводит к его структурным изменениям по крайней мере до температуры 150 °С, о чем свидетельствуют данные рентгеноструктурного анализа.

После охлаждения

Рис. 7. Граница адгезионного контакта композиционной системы гипс-латунь, нагретых до температуры: а -35, 6-80 и в-НЮ °С.

Проведенными исследованиями установлено, что на начальной стадии нагревания композиционной системы металл-диэлектрик происходит незначительное уменьшение величины электромагнитного отклика, связанное с расширением диэлектрика, увеличением размера пор, испарением из них влаги и изменением

его проводимости. На последующих этапах нагревания, когда начинается нарушение адгезионного контакта, происходит изменение состояния двойного электрического слоя, расположенного на границе этого контакта, что приводит к значительному уменьшению величины электромагнитного отклика. После охлаждения композиционной системы, в которой произошло нарушение адгезионного контакта, не происходит восстановление исходного электромагнитного сигнала.

Исходя из этого, одним из показателей начала процесса

15 20 Частота. кГц

1'нс.Я. Изменение спектральных характеристик электрома гн нтн о in отклика в модели гипсовый камень-латунь в процессе ее нагревания до разрушения контакта и последующего охлаждения до комнатной температуры

разрушения адгезионного контакта может служить значительное уменьшение амплитуды основных спектральных максимумов электромагнитного отклика Еще одним критерием для оценки температуры, при которой происходит разрушение адгезионного контакта, является значение температуры, при которой наблюдается стабилизация максимального коэффициента взаимной корреляции электромагнитного отклика Было проведено сравнение расчетных значений напряжений на границе адгезионного контакта данной композиционной системы, исходя из значений температуры разрушения контакта, полученной с использованием приведенных выше критериев с адгезионной прочностью такой же модели, измеренной обычным разрушающим методом, и получено их хорошее совпадение Аналогичные испытания были проведены еще на целом ряде моделей и показано, что динамика изменения спектральных характеристик электромагнитного отклика определяется соотношением коэффициентов линейного температурного расширения компонентов композиционной системы

Проведенными исследованиями показано, что по результатам амплитудно-частотного и корреляционного анализа электромагнитного отклика можно достаточно надежно определять начало процесса нарушения адгезионного контакта в условиях напряженно-деформированного состояния армированных композитов

В пятой главе приведены результаты исследований по разработке электромагнитных критериев определения прочности, напряженно-деформированного состояния строительных материалов, а также рассмотрены возможности использования метода регистрации электромагнитного отклика для оценки произошедших в кристаллогидратном материале структурных фазовых превращений

Проведенные исследования основных закономерностей механоэлектриче-ских преобразований в композиционных диэлектрических материалах позволили разработать обобщенный параметр оценки прочности композиционных диэлектрических материалов, включающий в себя амплитудные и частотные характеристики электромагнитного отклика на ударное возбуждение, несущие информацию о прочности адгезионного контакта матрицы и заполнителя, длительность переднего фронта электромагнитного сигнала, определяющую прочность матрицы и коэффициентов, учитывающих роль температуры и влажности окружающей среды, что позволяет осуществлять контроль в различных климатических условиях. На образцах бетона показана возможность неразрушающего электромагнитного контроля прочности (рис.9) Коэффициент корреляции между обобщенным параметром электромагнитного отклика и прочностью образцов бетонов составил О 87 Градуировочную зависимость устанавливают заново при изменении вида цемента, песка и крупного заполнителя, геометрических размеров объектов испытания, а также при изменении технологии производства бетона

Проведенный сравнительный анализ предложенного способа контроля с используемыми в промышленности методами склерометрии показал более высокую точность метода электромагнитной диагностики.

Композиционные материалы часто используются в силовых конструкциях, подвергающихся действию высоких механических напряжений, поэтому высока вероятность их непредвиденного разрушения В связи с этим особую актуальность приобретает проблема оценки динамики изменения их напряженно-

деформированного состояния

Проведенные исследования позволяют предложить следующую модель механоэлектрических преобразований в композиционных диэлектрических материалах в условиях напряженно-деформированного состояния При формировании напряженно-

деформированного состояния возникают области неоднородных механических полей, взаимодействие с которыми приводит к трансформации акустических волн, что отражается на параметрах электромагнитного отклика Установлено, что в результате как механических, так и температурных воздействий на материалы, происходит смещение спектральных максимумов электромагнитного отклика и изменение их величины, что обусловлено деформационными процессами, изменением упругих свойств материала и состояния двойных электрических слоев - источников механоэлектрических преобразований.

Наилучшим образом характер изменения напряженно-деформированного состояния композиционных материалов при их нагружении отражает коэффициент функции взаимной корреляции электромагнитных откликов (рис 10) Найденная закономерность может использоваться для оценки изменения напряженно-деформированного состояния строительных материалов

По параметрам электромагнитного отклика на ударное возбуждение гипсового камня, подвергнутого различной термической обработке, можно судить о произошедших в нем структурных фазовых изменениях В качестве критериев для разработки экспрессного метода структурно-фазовых изменений предложено использовать коэффициент взаимной корреляции электромагнитных сигналов и их амплитудно-частотные характеристики

Основные выводы по работе.

1. Источниками генерирования переменных электрических полей в композиционных строительных материалах при их упругом ударном возбуждении являются заряженные поры, двойные электрические слои на границах адгезионного контакта компонентов и пьезоэлементы, входящие в состав многих горных пород и песка, используемых в качестве заполнителей в строительных композитах

———I-1-1-1——I- I

20 30 «О 50 60 70 Ю

Прочность, МПа Рис.9. Градунровочная зависимость обобщенного электромагнитного параметра от прочности образцов бетона

Рис 10. Зависимость максимумов функции взаимной корреляции электромагнитных откликов из бетона от прикладываемой внешней нагрузки

2 Параметры электромагнитного отклика на ударное возбуждение композиционных строительных материалов в значительной степени определяются упругими и электрическими характеристиками материалов и зависят от энергии и длительности удара, температуры и влажности окружающей среды

3 Амплитуда электромагнитного отклика из композиционной системы, состоящей из матрицы и включений, отличающихся от матрицы по упругим характеристикам, описывается уравнением

— пк~

Л(п) = Ао п-е Л ,

где Ао - амплитуда основной гармоники спектра электромагнитного отклика из образца содержащего единичное включение, п — концентрация включений, г -размер включений, X - длина акустической волны, к - коэффициент, учитывающий затухание акустической волны за счет рассеяния на включениях

4 Предложен обобщенный параметр электромагнитного неразрушающего метода контроля механической прочности композиционных диэлектрических материалов

где г - длительность переднего фронта электромагнитного сигнала, мкс,

А - амплитуда электромагнитного сигнала, В,

14— размерный нормирующий множитель, который определяется опытным путем для каждой конкретной партии бетона, В,

Г - частота основного максимума спектральной характеристики электромагнитного сигнала, МГц,

к] — коэффициент влажности,

к2—температурный коэффициент

Получена градуировочная зависимость разработанного электромагнитного обобщенного параметра с прочностью бетонов, которую можно использовать для неразрушающего контроля механической прочности Предложенный способ превосходит по точности применяющийся на практике метод склерометрии

5 Установлены закономерности трансформации параметров электромагнитного отклика в процессе изменения качества адгезии на границе металл-диэлектрик под действием температурных полей, что может быть использовано для оценки динамики изменения качества адгезионного контакта в армированных строительных материалах в условиях напряженно-деформированного состояния

6 С увеличением напряженно-деформированного состояния, создаваемого внешними механическими и температурными полями, в композиционных строительных материалах происходит перераспределение энергии спектральных составляющих электромагнитного отклика, что является следствием деформационных процессов, изменения упругих свойств материала, а также характеристик и количества источников акустоэлектрических преобразований. Разработан критерий оценки изменения напряженно-деформированного состояния строительных мате-

риалов, основанный на использовании корреляционного анализа электромагнитных откликов

7 В качестве критериев для разработки экспрессного метода структурно-фазовых изменений, происходящих в кристаллогидратах при их температурном нагреве, предложено использовать коэффициент взаимной корреляции электромагнитных сигналов и их амплитудно-частотные характеристики

8 Проведенные исследования показывают, что предложенный новый электромагнитный метод неразрушающего контроля качества композиционных строительных материалов, обладает рядом достоинств.

- бесконтактностью приема электромагнитных сигналов,

- высокой чувствительностью к внутренним структурным неоднородностям в материалах,

- возможностью контроля динамики изменения качества материалов в процессе эксплуатации,

- экспрессностью и малогабаритностью

Основные научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Осипов КЮ. Механоэлектрические преобразования в композиционных диэлектрических материалах на основе цементного вяжущего при комплексном термомеханическом возбуждении [Текст] / Осипов К.Ю, Савельев А.В // Сборник тезисов Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых Тезисы докладов В 2 т Т2 — Екатеринбург-Красноярск изд АСФРоссии,2003 -с 681-683.

2 Осипов К.Ю Влияние характеристик ударного возбуждения на параметры электромагнитного отклика из диэлектрических материалов [Текст] /Фурса Т В , Осипов К Ю., Савельев А В // Известия ВУЗов Серия Физика, 2003, №10 С. 70-74

3 Осипов КЮ Влияние структурных особенностей композиционных материалов на параметры механоэлектрических преобразований [Текст] / Фурса ТВ , Осипов КЮ И Известия ВУЗов Серия Физика, 2003, №11 С 61-65

4 Осипов К Ю Электромагнитный контроль термоупругих напряжений в композиционных материалах [Текст] / Фурса Т В., Хорсов Н Н, Осипов К Ю // Материалы Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» - Москва, 9-12 июня 2003 г -с 328-329

5 Осипов КЮ Исследование взаимосвязи параметров электромагнитного отклика из диэлектрических материалов с характеристиками ударного возбуждения [Текст] / Фурса Т В, Осипов К.Ю. Савельев А В. // Журнал Технической Физики -2003 -Т 73,вып 11 -С 59-63

6 Осипов КЮ Механоэлектрические преобразования в композиционных диэлектрических материалах при комплексном термомеханическом возбуждении [Текст] / Фурса Т В , Осипов К.Ю // Дефектоскопия - 2003 - № 10.-С. 34-37

7 Osipov К Y Interrelation between Electromagnetic Response Parameters and Impact Excitation Characteristics in Insulators [Текст] / Fursa T V, Osipov К Y , Savelev A V. // Technical Physics - 2003 - Vol 48 - №11. - pp. 14191423

8 Осипов К Ю Электромагнитный контроль структурных неоднородно-стей пьезосодержащих полиматериалов [Текст] / Фурса ТВ., Хорсов НН, Осипов К Ю // Материалы Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения» -Москва, (2003) - С 190-191

9 Осипов К.Ю Разработка неразрушакнцего акустоэлекгрического метода оценки степени дефектности композиционных диэлектрических материалов [Текст] / Труды IV Всероссийской школы-семинара «Новые материалы Создание, структура, свойства - 2004» — Томск Изд-во ТПУ - 2004 -С 211-214

10 Осипов КЮ Особенности механоэлектрических преобразований в диэлектрических материалах в области структурных фазовых превращений [Текст] / Фурса Т В , Найден Е П, Осипов К Ю, Усманов Р У // Журнал Технической Физики.-2004 -Т 74, вып. 12 - С 52-56

11 Осипов КЮ Неразрушающий акустоэлектрический метод оценки степени дефектности композиционных диэлектрических материалов [Текст] / Фурса Т В , Осипов К Ю // Материалы Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения». - Москва, (2004 г) -С181-182

12. Осипов КЮ Разработка механоэлектрического метода оценки напряженно-деформированного состояния в композиционных материалах [Текст] /Современные техника и технологии Труды Десятой Международной научно-практической конференции студентов в 2 т - Томск, (2004 г ) — Т 2 -С56-59

13. Осипов К Ю Механоэлектрические преобразования в пьезосодержащих диэлектрических материалах [Текст] / Фурса Т В , Осипов К Ю // Известия ВУЗов Физика -2005 -№3 -С 41-45

14. Осипов К Ю Исследование взаимосвязи структурных характеристик слоистых композиционных материалов с параметрами электрического отклика на импульсное механическое возбуждение [Текст] / Фурса Т В , Суржиков А П, Хорсов Н Н, Осипов К Ю , Зацепин В А. // Известия Томского Политехнического Университета -Томск -2005.-Т 308 -№7 — С. 10-13

15. Осипов К Ю Исследование взаимосвязи структурных характеристик композиционных материалов с параметрами электрического отклика на импульсное механическое возбуждение [Текст] / Фурса Т В , Осипов К Ю., Зацепин В А // Современные техника и технологии СТТ'2005 Тезисы докладов Международной конференции - Томск, (28 марта-1 апреля 2005г) -ТПУ - С 33-34

16 Осипов К Ю Исследование взаимосвязи параметров механоэлектрических преобразований с кинетикой изменения качества адгезионного контакта в материалах [Текст] / Фурса Т В , Осипов К.Ю , Палык ИМ// Совре-

менные техника и технологии СТТ'2005 Тезисы докладов Международной конференции — Томск, (2005г ) - ТПУ - С 66-67

17 Osipov К Y Adhesive contact quality diagnostics in composite materials with a usage of mechanoelectrical transformations phenomenon [Текст] / Fursa T.V , Osipov К Y , Palyk IM Hi of Guangdong non-ferrous Metals Selected Proceedings of the 8th China-Russia Simposium on New Materials and Technologies - China, Гуан-Чжоу, (3-6 of November, 2005)-V 15 -№2-3 -pp 156159.

18 Osipov К Y Interrelation between the stressed state m composites and the parameters of the electromagnetic response to a mechanical impulse [Текст] / Fursa T V, Surzhikov A P , Horsov N N, Osipov К Y // Technical Physics -2006 - Vol51 -№4 -pp 519-521

19. Осипов КЮ Исследование взаимосвязи степени напряженно-деформированного состояния композиционных материалов с параметрами электромагнитного отклика на импульсное механическое возбуждение [Текст] / Фурса Т.В Суржиков А П, Хорсов Н.Н, Осипов К Ю // Журнал Технической Физики - 2006. - Т 76, вып. 4 - С 129-132

20 Осипов КЮ. Разработка акустоэлектрического метода определения пористости диэлектрических материалов [Текст] / Фурса ТВ, Суржиков А П, Осипов К Ю. // Дефектоскопия - 2007 - № 2, - С 27-34

21 Пат 2250449 Российская Федерация, МПК-7 G 01N 3/30 Способ контроля прочности изделий из твердых материалов / А П Суржиков, Т В Фурса, К Ю Осипов (Россия) - № 2003118179/28, заявл 16 06.2003, опубл 20 04 2005. Бюл №11

Подписано к печати 22 09 2007 г Тираж 100 экз Кол-во стр 20 Заказ № 32 -07 Бумага офсетная Формат А5 Печать RISO Отпечатано в типографии ООО «РауШ мбХ» Лицензия Серия ПД № 12-0092 от 03 05 2001 г 634034, г Томск, ул Усова 7, ком 046 тел (3822) 56-44-54

Содержание.

Введение.

Глава 1. Физика процессов, сопровождающих механическую деформацию и разрушение композиционных диэлектрических материалов.

1.1. Электрические эффекты при деформации и разрушении диэлектрических материалов.

1.2. Закономерности и механизмы механоэлектрических преобразований в композиционных диэлектрических материалах при импульсном механическом возбуждении в области упругой деформации.

1.3. Влияние структурных характеристик, наличия дефектов и напряженно-деформированного состояния, на закономерности распространения упругих волн в гетерогенных материалах.

1.4. Существующие неразрушающие методы определения структурных и механических характеристик композиционных материалов и оценки напряженно-деформированного состояния.

1.5. Состояние вопроса и задачи исследования.

Глава 2. Методики экспериментальных исследований. Основные факторы, влияющие на параметры электромагнитного отклика.

Введение.

2.1. Методика и аппаратура для регистрации электромагнитного отклика на импульсное ударное возбуждение.

2.2. Методика регистрации акустических колебаний и измерения скорости распространения акустических волн через образец.

2.3. Методика оптической регистрации.

2.4. Методика измерения электрических характеристик материала.

2.5. Методика фазового рентгеноструктурного анализа.

2.6. Методики оптимизации обработки данных.

2.7. Характеристика объектов исследования.

2.7. Исследование факторов, влияющих на параметры электромагнитного отклика.

2.7.1 Исследование взаимосвязи параметров электромагнитного отклика из диэлектрических материалов с характеристиками ударного возбуждения.

2.7.2 Влияние энергии и длительности ударного возбуждения на параметры электромагнитного отклика.

2.7.3 Изменение параметров электромагнитного отклика в зависимости от геометрии эксперимента.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Исследование влияния характеристик композиционных диэлектрических материалов на параметры механоэлектрических преобразований.

3.1. Общие закономерности взаимосвязи упругих и электрических характеристик материалов и параметров электромагнитного отклика.

3.2. Зависимость параметров механоэлектрических преобразований от концентрации включений.

3.3. Влияние пористости материала на параметры электромагнитного отклика.

3.4. Механоэлектрические преобразования в пьезосодержащих диэлектрических материалах.

3.5. Исследование взаимосвязи между структурными характеристиками слоистых композиционных материалов и параметрами электрического отклика на импульсное механическое возбуждение.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Исследование связи параметров механоэлектрических преобразований с динамикой изменения качества адгезионного контакта в композиционных материалах в условиях напряженно-деформированного состояния.

4.1. Влияние состояния адгезионного контакта в композиционных материалах на параметры механоэлектрических преобразований.

4.1.1. Исследование изменения состояния адгезионного контакта при нагревании композитов оптическим методом.

4.1.2. Исследование основных закономерностей механоэлектрических преобразований в композиционных материалах при комплексном термомеханическом возбуждении.

4.2. Характер изменения амплитудно-частотных характеристик электромагнитного отклика на импульсное ударное возбуждение в зависимости от температуры.

4.2.1. Исследование спектральных характеристик электромагнитного отклика из двухкомпонентной системы, состоящей из массивного гипсового камня и более тонкой металлической компоненты.

4.2.2. Кинетика изменения спектральных характеристик электромагнитного отклика с температурой.

4.2.3. Исследование влияния температуры на электрические характеристики композитов.

4.3. Исследование основных закономерностей механоэлектрических преобразований в термически возбужденных композитах с различным соотношением коэффициентов температурного расширения компонентов. Критерий оценки прочности адгезионного контакта.

4.3.1. Определение адгезионной прочности стандартным методом.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Функциональные возможности практического использования явления механоэлектрических преобразований.

5.1. Разработка электромагнитного неразрушающего метода контроля прочности изделий из твердых материалов.

5.2. Возможности использования явления механоэлектрических преобразований для оценки изменения напряженно-деформированного состояния композиционных материалов.

5.3. Исследование связи параметров электромагнитного сигнала с трещиноватостыо бетонов.

5.4. Разработка электромагнитного метода оценки структурных фазовых превращений в кристаллогидратах.

Выводы к главе 5.

Эксплуатация и применение композиционных строительных материалов, исследованию которых и посвящена данная работа, связаны с высокими механическими нагрузками, поэтому задача контроля их качества и диагностики разрушения имеет очень важное практическое значение. Существующие методы контроля не обладают достаточной надежностью и точностью. Для решения этой задачи может быть использовано явление механоэлектрических преобразований в диэлектрических материалах, которое основано на возникновении электромагнитного сигнала под действием механического возбуждения.

Исследованиями механоэлектрических преобразований в различных диэлектрических материалах показано, что они возникают не только на стадии пластической деформации и разрушения диэлектрических твердых тел, но и сопровождают упругую деформацию, вызванную импульсным механическим возбуждением. Появилась перспектива разработки неразрушающих методов контроля качества материалов, основанных на использовании этого явления. В рамках этих исследований в проблемной научно-исследовательской лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников (ПНИЛ ЭДиП) Томского политехнического университета была разработана аппаратура для регистрации электромагнитного отклика при механоэлектрических преобразованиях, обладающая достаточно высокой чувствительностью и помехозащищенностью, с помощью которой были изучены некоторые механизмы, получены эмпирические закономерности и связи механических характеристик композиционных диэлектрических материалов с параметрами электромагнитных откликов на импульсное ударное возбуждение и начата разработка неразрушающих методов контроля композиционных диэлектрических материалов.

Данная работа является продолжением исследований в этом актуальном направлении и посвящена проблеме повышения точности и расширения функциональных возможностей разрабатываемых электромагнитных методов контроля композиционных строительных материалов.

Целыо работы является установление закономерностей механоэлектрических преобразований при упругом ударном механическом возбуждении композиционных строительных материалов и разработка на этой основе методик неразрушающего электромагнитного контроля их структурных и механических характеристик.

Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать основные факторы, влияющие на параметры механоэлектрических преобразований при ударном возбуждении диэлектрических материалов.

2. Изучить источники генерирования переменных электромагнитных полей в условиях импульсного механического возбуждения композиционных строительных материалов.

3. Исследовать закономерности взаимосвязи параметров механоэлектрических преобразований со структурными характеристиками композиционных материалов.

4. Изучить взаимосвязь параметров электромагнитного отклика из композиционных материалов с изменением качества адгезионного контакта на границах раздела разнородных материалов в условиях напряженно-деформированного состояния.

5. Разработать критерии неразрушающих механоэлектрических методов определения прочности, структурных характеристик, изменения напряженно-деформированного состояния и качества адгезионного контакта компонентов в строительных материалах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Основными источниками генерирования переменных электрических полей в композиционных строительных материалах при их упругом ударном возбуждении являются заряженные поры, двойные электрические слои на границах адгезионного контакта компонентов и пьезоэлементы, входящие в состав многих горных пород и песка, используемых в качестве заполнителей в строительных композитах.

2. Параметры электромагнитного отклика на ударное возбуждение диэлектрических материалов зависят от упругих и электрических характеристик материалов, характеристик удара, температуры и влажности окружающей среды.

3. Амплитуда электромагнитного отклика на упругое ударное возбуждение случайно-неоднородной композиционной системы (А), состоящей из матрицы и включений, зависит от концентрации включений и описывается уравнением:

-пк—

А-А •п-е A, t где Ао - амплитуда основной гармоники спектра электромагнитного отклика из образца с единичным включением; п - концентрация включений; г -размер включений, X - длина акустической волны, к -коэффициент, определяющий затухание прямой акустической волны.

4. Установлено, что характеристики механоэлектрических преобразований в процессе изменения качества адгезионного контакта на границе металл-диэлектрик связаны с изменением характеристик акустических волн, формирующихся в материале при его ударном возбуждении и состояния адгезионного контакта, а динамика этих изменений определяется соотношением коэффициентов линейного температурного расширения компонентов.

5. Предложены электромагнитные неразрушающие методики контроля прочности, структурных характеристик, динамики изменения качества адгезионного контакта компонентов в композиционных материалах при температурном возбуждении и изменения напряженно-деформированного состояния, а также степени структурных фазовых изменений в кристаллогидратах в условиях температурного отжига.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Характеристики электромагнитного отклика при механоэлектрических преобразованиях в композиционных строительных материалах определяются размером и концентрацией заряженных неоднородностей, наличием пьезосодержащих включений и процессами рассеяния акустических волн.

2. Амплитудно-частотные характеристики электромагнитного отклика на упругое ударное возбуждение отражают динамику изменения качества адгезионного контакта под действием температурных полей в системе металл-диэлектрик.

3. Разработаны основы неразрушающих электромагнитных методов контроля прочности, пористости и изменения напряженно-деформированного состояния в композиционных строительных материалах, по данным амплитудно-частотного и корреляционного анализа электромагнитного отклика.

Достоверность научных результатов подтверждается корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью, достаточным объемом экспериментальных данных, комплексным характером подхода к решению поставленных задач, не противоречат современным представлениям о рассматриваемых явлениях, теоретическим и экспериментальным данным других авторов и получены с использованием современного измерительного оборудования.

Научно-практическая значимость работ. Разработанные в результате проведенных исследований методики для контроля качества композиционных диэлектрических материалов могут быть использованы для определения структурных, прочностных характеристик композиционных строительных материалов, изменения напряженно-деформированного состояния, для отслеживания динамики изменения состояния адгезионного контакта в армированных композитах в процессе их эксплуатации. Получен патент на способ контроля прочности изделий из твердых материалов, основанный на использовании явления механоэлектрических преобразований. Результаты работы апробированы в условиях производства и внедрены в учебный процесс.

Личный вклад автора. Автор лично определил задачи исследований, усовершенствовал методику измерения параметров механоэлектрических преобразований для проведения исследований в условиях температурного возбуждения, проводил эксперименты, анализировал результаты и делал выводы.

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург 2003 г.); Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (Москва, 2003, 2004 г.); Всероссийской школе-семинаре «Новые материалы. Создание, структура, свойства» (Томск, 2004 г.); Десятой Юбилейной Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных: (Томск, 2004 г.); научно-практическом семинаре в период научной стажировки в Ульсанском университете, г. Ульсан, Южная Корея, 2005 г. Международной конференции «Современные техника и технологии СТТ'2005» (Томск, 2005 г.); 8-м Российско-Китайском симпозиуме «Новые материалы и технологии» (Китай, Гуан-Чжоу, 2005г.).

Публикации: Основные результаты исследований опубликованы в 21 научной работе, из которых И в центральных журналах, и получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка используемой литературы и Приложения. Работа содержит 167 страниц машинописного текста, включая 75 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 113 источников. Приложения - 3 страницы.

Выводы к главе 5.

1. Проведенные исследования по разработке электромагнитного неразрушающего метода контроля механической прочности позволили предложить в качестве критерия определения прочности бетона -обобщенный параметр:

А 1 / где: t - длительность переднего фронта электромагнитного сигнала, мкс,

А - амплитуда электромагнитного сигнала, В, N - размерный нормирующий множитель, который определяется опытным путем для каждой конкретной партии бетона, В, f - частота основного максимума спектральной характеристики электромагнитного сигнала, МГц, kj - коэффициент влажности, к2-температурный коэффициент.

2. Получена граду ировочная зависимость разработанного электромагнитного обобщенного параметра с прочностью бетонов, которая можно использовать для неразрушающего контроля механической прочности.

3. Сравнительный анализ электромагнитного метода с ультразвуковым методом и методом склерометрии показал более высокую точность определения прочности электромагнитным методом.

4. С увеличением напряженно-деформированного состояния, создаваемого внешними механическими и температурными полями, в композиционных строительных материалах происходит перераспределение энергии спектральных составляющих электромагнитного отклика и смещение центра тяжести спектра в низкочастотную область, что является следствием деформационных процессов, изменения упругих свойств материала, а также характеристик и количества источников акустоэлектрических преобразований.

5. Разработан критерий оценки изменения напряженно-деформированного состояния строительных материалов, основанный на использовании корреляционного анализа электромагнитных откликов.

6. По параметрам электромагнитного отклика на ударное возбуждение гипсового камня, подвергнутого различной термической обработке, можно судить о произошедших в нем структурных фазовых изменениях. В качестве критериев для разработки экспрессного метода структурно-фазовых изменений предложено использовать коэффициент взаимной корреляции электромагнитных сигналов и их амплитудно-частотные характеристики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Источниками генерирования переменных электрических полей в композиционных строительных материалах при их упругом ударном возбуждении являются заряженные поры, двойные электрические слои на границах адгезионного контакта компонентов и пьезоэлементы, входящие в состав многих горных пород и песка, используемых в качестве заполнителей в строительных композитах.

2. Параметры электромагнитного отклика на ударное возбуждение композиционных строительных материалов в значительной степени определяются упругими и электрическими характеристиками материалов и зависят от энергии и длительности удара, геометрии эксперимента, температуры и влажности окружающей среды.

3. Амплитуда электромагнитного отклика из композиционной системы, состоящей из матрицы и включений, отличающихся от матрицы по упругим характеристикам, описывается уравнением:

-пк— А(п)= 0-п-е ^ , где Ао - амплитуда акустоэлектрических преобразований на единичном включении; п - концентрация включений; г -размер включений, X - длина акустической волны, к - коэффициент, учитывающий затухание акустической волны за счет рассеяния на включениях.

4. Предложен обобщенный параметр электромагнитного неразрушающего метода контроля механической прочности композиционных диэлектрических материалов:

А 1

2 N j ' где: t - длительность переднего фронта электромагнитного сигнала, мкс,

А. - амплитуда электромагнитного сигнала, В,

N- размерный нормирующий множитель, который определяется опытным путем для каждой конкретной партии бетона, В, f - частота основного максимума спектральной характеристики электромагнитного сигнала, МГц, ki - коэффициент влажности,

-температурный коэффициент. Получена градуировочная зависимость разработанного электромагнитного обобщенного параметра с прочностью бетонов, которую можно использовать для неразрушающего контроля механической прочности. Предложенный способ превосходит по точности применяющийся на практике метод склерометрии.

5. Установлены закономерности трансформации параметров электромагнитного отклика в процессе изменения качества адгезии на границе металл-диэлектрик под действием температурных полей. На основании полученных данных методами спектрального, корреляционного анализа и теоретического расчета показана принципиальная возможность использования явления механоэлектрических преобразований для определения качества адгезионного контакта компонентов армированных строительных материалах.

6. С увеличением напряженно-деформированного состояния, создаваемого внешними механическими и температурными полями, в композиционных строительных материалах происходит перераспределение энергии спектральных составляющих электромагнитного отклика и смещение центра тяжести спектра в низкочастотную область, что является следствием деформационных процессов, изменения упругих свойств материала, а также характеристик и количества источников акустоэлектрических преобразований. Разработан критерий оценки изменения напряженно-деформированного состояния строительных материалов, основанный на использовании корреляционного анализа электромагнитных откликов.

7. В качестве критериев для разработки экспрессного метода структурно-фазовых изменений, происходящих в кристаллогидратах при их температурном нагреве, предложено использовать коэффициент взаимной корреляции электромагнитных сигналов и их амплитудно-частотные характеристики.

8. Проведенные исследования показывают, что предложенный новый электромагнитный метод неразрушающего контроля качества композиционных строительных материалов, обладает рядом достоинств:

• высокой чувствительностью к внутренним структурным неоднородностям в материалах;

• возможностью контроля динамики изменения качества материалов в процессе эксплуатации;

• экспрессностью и малогабаритностью.

1. A. Joffe, Е. Zechnovitzer. Die elektrische Leitfahigkeit im Einkristall und in Kristallaggregaten. // Zs. Phys. - 1926. - № 35. - P.446 -448.

2. Z. Gyulai, D. Hartly. Elektrische Leitfahigkeit verformter Steinsalzkristalle// Zs. Phys. 1928. - № 51. - P.378-388.

3. Stepanow A.W. Ober den Mechanismus der plastischen Deformation// Zs. Phys. 1933. -№ 81. - P.560 -564.

4. Caffin J.E., Goodfillow T.L. Sign of Charged Dislocations in NaCl // J. of Applied Physics. 1962. - Vol. 33, №8. - p. 2567-2568.

5. Fischbach D. В., Nowich A. S. Deformation induced charge flow in NaCI crystals// J. Phys. and Chem. Sol. - 1958. - Vol. 302, №8. - p. 302-304.

6. И. Кишш. Исследование электрических эффектов, возникающих при пластической деформации каменной соли// Диссертация. 1966, - М., -МГУ.

7. Урусовская А. А. Электрические эффекты, связанные с пластической деформацией ионных кристаллов// Успехи Физических Наук. 1968. -Т.96, вып.1.-С. 39-59.

8. Мартышев Ю.Н. Исследование свечения и электризации кристаллов LiF при их деформации// Кристаллография. 1965. - Т. 10, вып.2. - С. 224-226.

9. Беляев Л.М., Мартышев Ю.Н., Набатов В.В. Исследования свечения при разрушении минералов. Времена высвечивания// В сб.; Физика щелочно-галлоидных кристаллов. Изд.-во Латв. ун-та. 1962. - С. 179-182.

10. Беляев Л.М., Мартышев Ю.Н., Набатов В.В. О времени высвечивания в процессах трибо- и кристаллолюминесценции // Кристаллография. -1962. Т.7, вып.4. - С.576-580.

11. Электромагнитное излучение деформируемых щелочно-галоидных кристаллов. / Головин Ю.И., Дъячек Т.П, Усков В.И., Шибков А.А. // Физика твердого тела. 1985. - Т. 27, вып. 2. - С. 83-89.

12. Электромагнитное излучение вершины трещины при разрушении ионных кристаллов. / Гершензон Н.И., Зилпимиани Д.О., Манджгаладзе П.В. и др. // Доклады Академии Наук СССР. 1986. -Т. 288, вып. 1.-С. 52-56.

13. Егоров П.В., Иванов В.В., Колпакова JI.A. О некоторых закономерностях импульсного электромагнитного излучения щелочно-галоидных кристаллов и горных пород. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1988. -№1. - С. 67-70.

14. Яковицкая Г.Е. О некоторых особенностях структуры сигналов электромагнитного излучения при разрушении горных пород. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -2004.-№3. с. 20-28.

15. Johnston W.E. Effect of Plastic Deformation on the Electrical Conductivity of Silver Bromide// The Physical Review. 1955. - Vol.98, №6. - p. 17771786.

16. Caffin J.E., Goodfellow T.L. Electrical Effects Produced by Plastic Deformation in Sodium Chloride Crystals// Phil. Mag. 1962. - № 7. - p. 1257-1262.

17. Caffin J.E., Goodfellow T.L. Sign of Charged Dislocations in NaCl// J. of Applied Physics. 1962. - Vol. 33, № 8. - p. 2567-2568.

18. Корнфельд М.И. Электризация ионного кристалла при расщеплении// Физика твердого тела. 1974. - т. 16, вып. 11. - С. 3385-3387.

19. Дистлер Г.И. Декорирование поверхностей твердых тел. JI.: Наука, 1976.-208 с.

20. Wallbrant J. //Exp. Tech. Phys. 1975. - №23, - P. 68.

21. Корнфельд М.И. Избыточные электрические заряды в щелочно-галоидных кристаллах// Физика твердого тела. 1963. - Т.10, вып.6. С. 2422-2430.

22. Корнфельд М.И. Электризация ионного кристалла при пластической деформации и расщеплении//Успехи физических наук. 1975. - Т.116. -Вып. 2. -С.327-339.

23. Корнфельд М.И. О происхождении избыточных электрических зарядов в щелочно-галоидных кристаллах// Физика твердого тела. -1970.- т. 12, вып. 1.-С. 318-319.

24. Набитович И.Д., Цаль Н.А., Шкрибалов Ю.М., Феган В.Г. //В сб.: Активная поверхность твердых тел, М. 1976. - С. 16.

25. Корнфельд М.И. Механизм электризации кристаллов при пластической деформации// Физика твердого тела. 1977. - Т. 19, вып. 6.-С. 1854-1856.

26. Корнфельд М.И. Механизмы электризации кристаллов при расщеплении// Физика твердого тела. 1977. - Т.19, вып.4. - С. 11141115.

27. Молоцкий М.И. Дислокационный механизм электризации ионных кристаллов при расщеплении// Физика твердого тела. 1976. - Т. 18. -С. 1763-1764.

28. Боев С.Г., Ушаков В.Я. Радиационное накопление заряда в твердых диэлектриках и методы его диагностики/ М: Энергоиздат. 1991. -238 с.

29. Боев С.Г., Галанов А.Н. Заряжение монокристалла LiF при раскалывании // Физика твердого тела. 1980. - Т.22, вып. 10. - С. 3069-3075.

30. Головин Ю.И., Финкель В.М., Фарбер Б.Н. О подвижности дислокаций вблизи вершины движущейся трещины // Физика твердого тела. 1977. -Т.19, вып.8. - С. 1527-1529.

31. Финкель В.М. Физические основы торможения разрушения/ М.: Металлургия. -1977—360с.

32. Электрические эффекты при разрушении кристаллов LiF в связи с проблемой управления трещиной / Финкель В.М., Головин Ю.И., Середа В.Е., Куликова Г.П., Зуев Л.Б. // Физика твердого тела. 1975. -Т. 17, вып. 3.- С.770-776.

33. Минеев В.Н., Иванов А.Г. ЭДС, возникающая при ударном сжатии вещества // Успехи физических наук. 1976. - Т.119, вып. 1. - С. 75109.

34. Емельянов Ю. А. Нестационарные эффекты при плоском ударе деформируемого тела // Журнал технической физики. 1994. - № 12. -С.56-60.

35. Урусовская А.А. Анализ характеристик микропластичности и природы локальных барьеров ионных кристаллов по макроскопической деформации // Автореф. дисс. на соиск. учен. степ, докт. физ.-мат. наук. М. - 1980. -22 с.

36. Головин Ю.И., Шибков А.А. Динамика дислокационных скоплений и импульсная поляризация монокристаллов LiF при одиночном скольжении// Физика твердого тела. 1986. - Т.28, № 9. - С.2894-2896.

37. Головин Ю.И., Шибков А.А. Скачкообразная дислокационная поляризация монокристаллов LiF , деформируемых одиночным скольжением // Кристаллография. -1987. Т.32, № 6. - С. 1206-1210.

38. Головин Ю.И., Горбунов А.В., Шибков А.А. Динамика и электрическое поле дефектов при лазерном повреждении поверхности ионных кристаллов // Физика твердого тела. 1986. - Т.ЗО, № 7. -С.1931—1937.

39. Головин Ю.И., Дьячек Т.П., Долгова В.М. Заряженные дислокации в щелочно-галоидных кристаллах, подвергнутых импульсному сжатию// Кристаллография. 1987. - Т.32, № 6. - С. 1468-1473.

40. Гуль В.Е., Лущейкин Г.А., Догадкин Б.А. Исследование электрических зарядов, возникающих при деформации полимеров // Докл. АН СССР. 1963. - Т. 149, № 2. - С. 302-304.

41. Новиков Ю.Н., Половиков Ф.И. Об электрических зарядах, возникающих в полиметилметакрилате при деформации сжатия // Физика твердого тела. 1966. - Т.8, вып.5. - С. 1962-1568.

42. Кормер С. Б. Оптические исследования свойств ударносжатых конденсированных диэлектриков // Успехи физических наук. 1968. -Т.94, вып. 4.-С.641-688.

43. Излучение, возникающее при быстрой деформации и разрушении металлов / Абрамов К. Б., Валицкий В. П., Злотин Н. А., Перегуб Б. П., Пухонто И. Я. // Доклады АН СССР. 1971. - Т.201. - С. 13221325.

44. Взрывное разрушение труб / Иванов А. Г., Кочкин Л. И., Васильев Л.В., Кустов B.C. //Физика горения и взрыва. 1974. - № 1. - С. 127132.

45. Алексеев Д.В. Возбуждение поляризации в твердых телах с диффузным механизмом проводимости при распространении ударной волны. // Физика твердого тела. 1992, - №2, - Т.34. - С. 365-370

46. Фурса Т.В. Амплитудное распределение электромагнитных сигналов при деформации LiF / Томский политехи, университет -Томск, 1986, -бс./Деп. в ВИНИТИ, № 804 В 86.

47. Фурса Т.В. Исследование электромагнитной эмиссии при разрушении монокристаллов LiF/Томский политехи, университет -Томск, 1986, -7с./Деп. в ВИНИТИ, № 5188-В 86.

48. Фурса Т.В. Исследование формы электромагнитных сигналов, возникающих при деформации диэлектриков/Томский политехи, университет -Томск, 1986, 7с./Деп. в ВИНИТИ, № 4082- 85 Деп.

49. Источники и механизмы электромагнитной эмиссии в бетонах / Малышков Ю. П., Фурса Т. В., Гордеев В. Ф., Картопольцев В. М., Черных Г. Ф. // Изв. ВУЗов, сер. "Строительство". 1996. - № 12. - С. 31-37.

50. Применение электромагнитной эмиссии для контроля железобетонных сооружений и мостов / Малышков Ю. П., Гордеев В. Ф., Фурса Т. В., Шталин С. Г., Картопольцев В. М. // Изв. ВУЗов, ^«Строительство». 1995. - № 5. - С. 3-7.

51. К вопросу об источниках электромагнитной эмиссии в бетонах / Фурса Т. В., Ласуков В. В., Малышков Ю. П., Гордеев В. Ф., Картопольцев В. М. // Изв. ВУЗов, с. «Строительство». 1997. - № 10.

52. Источники электромагнитной эмиссии в бетонах / Фурса Т.В., Гордеев В.Ф., Ласуков В.В., Малышков Ю.П. // Письма в ЖТФ. -1994. -Т.20, вып.21.-С. 1-5.

53. Электромагнитная эмиссия бетонов при ударном нагружении / Чахлов

54. B.Л., Малышков Ю.П., Гордеев В.Ф., Фурса Т.В., Чахлов Б.В., Картопольцев В.М. // Изв. вузов. Строительство. 1995. - № 5,6. - С. 54-58.

55. Электромагнитная эмиссия асфальтобетонов при динамическом нагружении / Фурса Т.В., Гордеев В.Ф., Малышков Ю.П., Шталин

56. C.Г., Эфа А.К., Тютеньков Ю.С., Черных Г.Ф. // Наука и техника в дорожной отрасли. 1997. -№ 2. - С. 6-7.

57. Источники и механизмы электромагнитной эмиссии в бетонах / Малышков Ю. П., Фурса Т. В., Гордеев В. Ф., Картопольцев В. М.,

58. Черных Г. Ф. // Изв. ВУЗов, сер. "Строительство". 1996. - № 12. - С. 31-37.

59. Фурса Т.В., Гордеев В.Ф., Малышков С.Ю. Источники механоэлектрических преобразований в бетонах // Изв. ВУЗов, сер. «Строительство». 1999. - № 8. - С. 124-127

60. Фурса Т.В. О механизме механоэлектрических преобразований при ударном возбуждении композиционных материалов на основе цементного вяжущего // Журнал технической физики. 2001. - Т.71, вып.7

61. Фурса Т.В., Хорсов Н.Н., Романов Д.Б. К вопросу о механизме механоэлектрических преобразований в композиционных материалах / Письма в ЖТФ. 2001. - Т.27, вып. 19. - С. 53-57.

62. Фурса Т.В., Гордеев В.Ф. Влияние размера заполнителя на эффективность механоэлектрических преобразований в бетонах. // Письма в ЖТФ. 2000. - том 26, вып. 3. - С. 30-34.

63. Воробьев А.А., Малышков Ю.П., Гордеев В.Ф., Фурса Т.В. и др. Способ неразрушающего контроля прочности изделий// Бюлл. изоб. -1982. №20. -авт. свид. 932352.

64. Малышков Ю.П., Фурса Т.В., Гордеев В.Ф. и др. Способ неразрушающего контроля прочности изделий// Бюлл. изоб. 1988. -№ 29. - авт. свид. № 1415116.

65. Фурса Т.В., Малышков Ю.П., Стариков А.Н. Электромагнитная дефектоскопия бетонов//Тезисы докладов II Международной научно-технической конференции «Автомобильные дороги Сибири», Омск. -1998.-С. 385-387.

66. Малышков Ю.П., Фурса Т.В., Гордеев В.Ф., Шталин С.Г. Дефектоскопия и оценка напряженно-деформированного состояния бетона по параметрам электромагнитной эмиссии// Изв. ВУЗов, ^«Строительство». 1997. - №12. - С. 114-117.

67. Sklarczyk С., Alpeter I. The electric emission from mortar and concrete subjected to mechanical impact./ Scripta Materialia, 2001, v.44, p.2537-2541

68. Амплитудно-зависимые эффекты в диапазоне малых сейсмических деформаций. / Машинский Э.И., Кокшаров В.З., Нефедкин Ю.А. // Геология и геофизика. 1999. - Т. 40, - №4. - С. 615-622.

69. Гик Л.Д. Физическое моделирование влияния трещиноватости и пористости горных пород на величину отношения скоростей поперечной и продольной сейсмических волн. // Геология и геофизика. 1998. - Т.39. - №8. - С. 1130-1140.

70. Гик Л.Д. Физическое моделирование распространения сейсмических волн в пористых и трещиноватых средах. // Геология и геофизика. -1997. Т.38. - №4. - С. 804-815.

71. Гик Л.Д., Бобров Б.А. Экспериментальное лабораторное изучение анизотропии тонкослоистых сред. // Геология и геофизика. 1996. -Т.37, - №5. - С. 97-110.

72. Гущин В.В., Заславский Ю.М., Рубцов С.Н. Нелинейное преобразование высокочастотных сейсмических импульсов при распространении во влажном грунте / Физика Земли. 1998. - №5. -С. 92-96.

73. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И. Неразрушающий контроль. Акустические методы контроля / Под ред. В.В.Сухорукова, М.: Высш. Школа. 1991. -Кн. 2.-282 с.

74. Изучение на физических моделях влияния трещиноватости горных пород на сейсмическое волновое поле. / Гик Л.Д., Брылкин Ю.Л., Орлов Ю.А., Бобров Б.А. // Геология и геофизика. 1994. - Т. 35, -№5.-С. 150-160.

75. Костюченко В.Н., Ладнушкин С.М. Экспериментальное изучение прохождения сейсмических волн через трещины. // Физика Земли. -1996.-№11.-С. 63-68.

76. Машинский Э.И. Экспериментальные соотношения напряжение-деформация и амплитудная зависимость скоростей волн в осадочных породах. // ФТПРПИ. 2003. - №1. - С. 10-17.

77. Машинский Э.И. Влияние микропластичности на статические и динамические модули упругости горных пород. // ФТПРПИ. 2002. -№3. - С. 11-17.

78. Машинский Э.И., Дьяков Г.Н. Амплитудно-зависимое затухание импульсных сигналов в горных породах. // Физика Земли. 1999. -№11.-С. 63-67.

79. Понятовская В.И., Терентьев В.А., Шамина О.Г. Особенности поведения амплитуд продольных и поперечных волн в напряженной среде как возможные предвестники разрушения / Физика Земли -1989 . №7. - С.28-37.

80. Шамина О.Г., Паленов A.M. Спектральные особенности волн, распространяющихся в трещиноватой среде в динамике и в статике. // Физика Земли. 2002. - №9. - С. 29-36.

81. Шамина О.Г. Об особенностях спектров продольных и поперечных волн / Физика Земли. 2000 -. №11-С.35-39.

82. Шамина О.Г. Влияние характера разрушения в образце под давлением на спектры распространяющихся в нем упругих волн / Физика Земли. -1998 -№7. С.25-34.

83. Шамина О.Г., Локайчик Т. Распространение упругих волн в физических моделях случайно-неоднородных сред / Физика Земли. -1992. №4. - С.78-86.

84. Шамина О.Г., Паленов A.M. Спектры упругих волн и разрушение / Физика Земли. 2000. - №3. - С. 11-19.

85. Прочность и деформация в неравномерных температурных полях. / Сб. научных работ под. ред. д.т.н. Фридмана Я.Б. -М.:Госатомиздат, 1962

86. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И. Неразрушающий контроль. Акустические методы контроля / Под ред. В.В.Сухорукова, М.: Высш. Школа. 1991. -Кн. 2.-282 с.

87. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник / Под ред. В.В.Клюева, М.: Машиностроение. 1986. -Кн.1,2.

88. Неразрушающий контроль. Контроль излучениями. / Епифанцев Б.Н., Гусев Е.А., Матвеев В.И., Соснин Ф.Р. / М.: Высш. Школа. -1992. -Кн.4.-32 с.

89. Гурвич А.К., Ермолов И.Н., Сажин С.Г. Общие вопросы. Контроль проникающими веществами / Под ред. В.В.Сухорукова.-М.: Высш. Школа, 1992.-Кн. 1.-242 С.

90. K.Mori et. al. A new non-contacting non-destructive testing for defect detection in concrete /NDT&E International. 2002. - Vol.35. - p. 399406

91. Аппаратура для контроля качества неметаллических материалов и изделий по характеристикам электромагнитной эмиссии. / Гордеев В.Ф., Елисеев В.П., Малышков Ю.П. и др. // Дефектоскопия. 1994. -№ 4, С. 48-54.

92. Фурса Т.В., Хорсов Н.Н. Пути повышения точности электромагнитного эмиссионного метода определения прочности бетона. // Дефектоскопия. 2000. - № 2, С. 68-71.

93. Суржиков А.П., Фурса Т.В., Хорсов Н.Н. К вопросу о механизме механоэлектрических преобразований в бетонах// ЖТФ, 2001, т.71, вып.1, С. 57-61.

94. Дьелесан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. М.: Наука, 1982.

95. Прочность и деформация в неравномерных температурных полях. / Сб. научных работ под. ред. д.т.н. Фридмана Я.Б. -М.:Госатомиздат, 1962

96. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И. Неразрушающий контроль. Акустические методы контроля / Под ред. В.В.Сухорукова, М.: Высш. Школа. 1991. -Кн. 2.-282 с.

97. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник / Под ред. В.В.Клюева, М.: Машиностроение. 1986. -Кн. 1,2.

98. Неразрушающий контроль. Контроль излучениями. / Епифанцев Б.Н., Гусев Е.А., Матвеев В.И., Соснин Ф.Р. / М.: Высш. Школа. -1992. -Кн.4. 32 с.

99. Гурвич А.К., Ермолов И.Н., Сажин С.Г. Общие вопросы. Контроль проникающими веществами / Под ред. В.В.Сухорукова.-М.: Высш. Школа, 1992.-Кн. 1.-242 С.

100. K.Mori et. al. A new non-contacting non-destructive testing for defect detection in concrete /NDT&E International. 2002. - Vol.35. - p. 399406

101. Аппаратура для контроля качества неметаллических материалов и изделий по характеристикам электромагнитной эмиссии. / Гордеев В.Ф., Елисеев В.П., Малышков Ю.П. и др. // Дефектоскопия. 1994. -№ 4, С. 48-54.

102. Фурса Т.В., Хорсов Н.Н. Пути повышения точности электромагнитного эмиссионного метода определения прочности бетона. // Дефектоскопия. 2000. - № 2, С. 68-71.

103. Суржиков А.П., Фурса Т.В., Хорсов Н.Н. К вопросу о механизме механоэлектрических преобразований в бетонах// ЖТФ, 2001, т.71, вып. 1, С. 57-61.

104. Дьелесан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. М.: Наука, 1982.

105. Исакович М.А. Общая акустика. М., Наука, 1973,496 с.

106. Guang Ye. Percolation of capillary pores in hardening cement pastes// Cement and Concrete Research, 2005, v. 35, № 1, p.167-176.

107. Фурса T.B., Осипов К.Ю. Влияние структурных особенностей композиционных материалов на параметры механоэлектрических преобразований// Известия ВУЗов. Физика, 2003, №11. С. 61-65

108. Фурса Т.В., Осипов К.Ю. Механоэлектрические преобразования в пьезосодержащих диэлектрических материалах// Известия ВУЗов. Физика, 2005, № 3.

109. Фурса Т.В., Осипов К.Ю. Механоэлектрические преобразования в композиционных диэлектрических материалах при комплексном термомеханическом возбуждении// Дефектоскопия. 2003. № 10. С. 3437

110. Фурса Т.В., Найден Е.П., Осипов К.Ю., Усманов Р.У. Особенности механоэлектрических преобразований в диэлектрических материалах в области структурных фазовых превращений// Журнал Технической Физики. 2004. - Т.74, вып. 12. - С. 52-56.

111. Ю1.Фурса Т.В., Осипов К.Ю. Механоэлектрические преобразования в композиционных диэлектрических материалах при комплексном термомеханическом возбуждении// Дефектоскопия. 2003. № 10. С. 3437

112. Фурса Т.В., Найден Е.П., Осипов К.Ю., Усманов Р.У. Особенности механоэлектрических преобразований в диэлектрических материалах в области структурных фазовых превращений// Журнал Технической Физики. 2004. - Т.74, вып. 12. - С. 52-56.

113. Фурса Т.В., Суржиков А.П., Осипов К.Ю. Разработка акустоэлектрического метода определения пористости диэлектрических материалов// Дефектоскопия. 2007. - № 2. - С. 2734

114. Матышков Ю.П. Диагностика разрушения твердых тел по характеристикам электромагнитной эмиссии // Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н, Томск. -1986. -196 с.

115. Гордеев В.Ф. приборы и методы контроля качества диэлектрических материалов по параметрам их электромагнитной эмиссии // Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н., Томск. 1994. - 140 с.

116. Фурса Т.В. Электромагнитная эмиссия строительных материалов // Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н., Томск. 1998. - 167 с.

117. Пат. 2250449 Российская Федерация, МПК-7 G 01 N 3/30. Способ контроля прочности изделий из твердых материалов / А.П.Суржиков, Т.В.Фурса, К.Ю.Осипов (Россия). № 2003118179/28; заявл. 16.06.2003; опубл. 20.04.2005. Бюл. № 11.