Theory and analysis of deformation moment tensor due to microcracking

Abstract

The method to represent a general infinitesimal deformation as a deformation moment tensor is proposed and the physical meaning of deformation moment tensor in the case of microcracking is made clear. Developing the measuring and analysis system for acoustic emission waveform analysis, these moment tensor components due to microcracking can be determined experimentally. The remarkable method in this study is established to evaluate the moment tensor with the dynamic Green's function of finite media by computer simulation due to finite difference method and the iterative deconvolution with multiple Green's function.

Applying the present method to fracture toughness testing for ASTM A470 steel, moment tensor of quasicleavage facet within the plastic zone near the tip of the pre-crack was obtained from the six channels' acoustic waveform analysis. In addition to three-dimensional location of these microcracks, fracture mode and quantitative size of microcracks can be estimated from the obtained moment tensor.

Résumé

On propose une méthode de représentation d'une déformation générale infinitésimale sous forme d'une tenseur de moment de déformation et on clarifie la signification physique de ce tenseur dans le cas d'une microfissuration. Grâce à un développement d'un système de mesure et d'analyse de la forme d'onde en émission acoustique, on peut déterminer par voie expérimentale les composantes du tenseur de moment correspondant à une microfissuration. La méthode est remarquablement adaptée à l'évaluation du tenseur de moment associé à une fonction dynamique du Green pour les milieux finis, en utilisant une simulation par calcul, appliquée à la méthode des différences finies et à une decompositées par itération d'une fonction multiple de Green.

En appliquant la méthode aux essais de tenacité à la rupture de l'acier ASTM A470, on obtient à l'aide d'une analyse des ondes d'émissions acoustiques sur six canaux, le tenseur de moment relatif à une facette en quasiclivage dans la zone plastique au voisinage de l'extrémité d'une préfissure. En outre, le tenseur de moment permet d'estimer la localisation sur trois dimensions de ces microfissures, leur taille quantitative et le mode de rupture.