声发射级联预测岩石与骨骼失效
医学物理
2025-10-24 v1 地球物理
摘要
准脆性材料如岩石和骨骼通过微裂纹聚合失效。伴随的声发射 (Acoustic Emission, AE) 事件率随失效进程而增加。本文检讨了在固定加载下 AE 事件率的演进。岩石实验涉及对石英梁施加三点弯曲下的固定加载并监测时间依赖的失效。骨骼实验使用人体尸体头颅进行针对类似手术中 immobilization 所用头颈固定负荷的加载。AE 速率符合包含在失效前导中准线性反比 AE 能量速率级联的速率相关材料失效规律，该级联因响应速率是驱动因子的幂律且驱动因子本身也是累计响应的幂律而产生。对于两种材料和实验配置，该级联在失效前提供预警。石英梁在失效前 30% 的样本寿命内（35 秒至 2 天）实现精确失效时间预测。对于头颅骨折，失效级联启动后可提供 30-70 秒的预警时间，这在基本的急救行动中足以避免患者伤害。
引用
@article{arxiv.2510.20764,
title = {Acoustic Emission Cascade Predicting Progression to Failure of Rock and Bone},
author = {Andrew P. Bunger and Yunxing Lu and Ayyaz Mustafa and Michael M. McDowell},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.20764},
year = {2025}
}
备注
29 pages, 13 figures