塑性变形过程中声发射的一般理论框架

尽管历史悠久，迄今为止仍缺乏计算伴随任意塑性变形的声发射谱的一般理论框架。我们建立了一个以塑性应变率为源项的离散波动方程，并引入Rayleigh耗散函数来表示伴随声发射的耗散。我们设计了一种方法来桥接塑性变形与弹性自由度之间差异巨大的时间尺度。通过考虑三种不同的塑性变形情况，展示了该框架的有效性。第一种是典型连续屈服期间的声发射，其表现出平滑的应力-应变曲线。我们首先为两类位错密度构建了一组适当的演化方程，然后表明模型应力-应变曲线的形状及伴随的声发射谱与实验结果非常吻合。第二种和第三种是更复杂的Portevin-Le Chatelier带和Lüders带情况。这两种情况在Ananthakrishna模型的背景下进行处理，因为该模型预测了三类Portevin-Le Chatelier带以及Lüders型带。我们的结果表明，对于锯齿幅度较大的C型带，声发射谱由分离良好的声发射脉冲组成。在跳跃型B型带的较高应变率下，脉冲型声发射谱趋于重叠，形成近乎连续的背景并伴随一些尖锐的声发射脉冲。后者可归因于新带的形核。与连续传播型A型带相关的声发射谱是连续的。这些预测与实验结果一致。Lüders型带的声发射谱也与近期实验相符。