Изложены результаты акустико-эмиссионных (АЭ) исследований объемной поврежденности композиционных материалов (ОП КМ), характеризующихся различными способами укладки углеродных волокон. Все шестнадцать слоев волокон, уложенные в одну и ту же матрицу, создают различные прочностные свойства материала с различной АЭ-активностью в процессе нагружения. Установлены критерии количественной оценки ОП КМ с учетом специфики изменения амплитуд сигналов АЭ на разных стадиях нагружения. Анализ спектральных характеристик при прохождении импульса АЭ через исходный и поврежденный материалы образцов подтвердил эффективность критериев. Приведены значения критериальных параметров для исследуемых типов образцов КМ.

Приведены результаты акустико-эмиссионных (АЭ) исследований объемной поврежденности (ОП) алюминиевых сплавов (АС) Д16-Т и 1201-Т в пластически деформированном объеме (ПДО). Цилиндрические образцы АС диаметром 4 мм испытывали растяжением. Для обоих сплавов установлены константы, которые позволяют проводить количественную оценку ОП в ПДО материала конструкции по сигналам АЭ в процессе неразрушающего контроля и технической диагностики. На основании результатов исследований получен критерий определения начала макроразрушения и показано, что зависимость ОП от истинной деформации растяжения хорошо аппроксимируется линейной функцией.

Концептуально рассмотрены методологические аспекты применения явления акустической эмиссии (АЭ) с целью диагностирования и неразрушающего контроля различных изделий или их отдельных элементов и узлов. Предложены подходы для осуществления теоретико-экспериментальных исследований взаимосвязи параметров сигналов АЭ с характеристиками образования и развития дефектов типа трещин; новые методики определения координат дефектов, их геометрических размеров и ориентации в реальных конструкциях на основании результатов исследований и новых технических средств для реализации этих методик. Обоснована перспективность внедрения методик в неразрушающий контроль и техническую диагностику изделий на этапе изготовления, пусковых испытаний и эксплуатации.

Предложен метод определения динамических коэффициентов интенсивности напряжений (ДКИН) для пустотелых цилиндрических образцов с кольцевой трещиной конечной длины при ударном растяжении. Решение задачи сведено к численному решению задачи на собственные значения с использованием экспериментальной диаграммы "нагружение - время". Получены простые формулы для определения динамического коэффициента интенсивности напряжений в зависимости от истории нагружения образца. Сравнение значений ДКИН, рассчитанных с помощью метода конечных элементов и указанных формул, подтверждает достоверность полученных результатов.

Изложен метод определения динамических коэффициентов интенсивности напряжений при воздействии динамического нагружения. Он базируется на решении задачи предельного равновесия цилиндрического образца конечных размеров с кольцевой трещиной. В процессе решения задачи использована экспериментальная диаграмма "нагружение - время". Найдена простая формула для нахождения динамического коэффициента интенсивности напряжений в зависимости от истории нагружения образца. Полученные результаты положены в основу экспериментальной методики определения динамической трещиностойкости материалов. Проведены экспериментальные исследования, результаты которых подтверждают эффективность приведенных формул.

Методики, які будуються з застосуванням явища акустичної емісії (АЕ), повинні мати теоретико-експериментальне обгрунтування, що дає можливість широкого впровадження їх у наукові дослідження та промисловий АЕ-контроль. За результатами теоретико-експериментальної оцінки величини одиничного стрибка тріщини у конструкційний середньовуглецевій сталі 38ХНЩЗМФА встановлено, що метод АЕ дозволяє ефективно фіксувати локальну по фронту тріщини від утомленості, субкритичне її підростання. Завдяки цьому можна отримати величину константи матеріалу для закладання її в алгоритм автоматизованного визначення одиничного стрибка макротріщини, що має важливе значення для проведення неруйнівного контролю реальних конструкцій, з використанням запропонованої методики, та лабораторних досліджень тріщиностійкості матеріалів.

Предложена расчетная модель роста усталостных трещин в неоднородных по механическим характеристикам элементах конструкций. В основе модели лежат энергетический критерий усталостного разрушения материалов и гипотеза о том, что трещина распространяется в направлении максимально возможной скорости. Скорость роста усталостной трещины представлена функцией параметров нагружения и прочностных характеристик материала. Модель применена для определения остаточной долговечности сварных соединений с непроварами. Получена хорошая согласованность численных и экспериментальных данных остаточной долговечности.

Предложен теоретико-экспериментальный метод исследования высокотемпературного водородного разрушения биметаллических элементов конструкций, работающих в водородсодержащих средах. Показано, что разрушение происходит вследствие объединения пор в трещину и ее дальнейшего подрастания в результате наполнения газом, который создает высокое давление. По данным теоретических исследований построена временная зависимость образования и роста площади трещины на границе сплавления стали 15Х2МФА-А с аустенитной наплавкой. Корректность теоретических положений разработанной методики подтверждена экспериментально. С этой целью использовались методы акустической эмиссии, ультразвукового контроля и металлографии.

Індекс рубрикатора НБУВ: Н300.6 + Н5-028

Рубрики:

Властивості будівельних матеріалів і виробів

Будівельні конструкції

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено розподіл електродного потенціалу в околі заповненого середовищем дефекту опуклої геометричної форми навантаженої металічної пластини. Проаналізовано зміни імовірнісних показників міцності дрібнозернистого бетону в процесі руйнування. Розглянуто стан та перспективи розвитку акустично-емісійного діагностування будівельних конструкцій, а також методологічні основи розрахунку параметрів деформаційних критеріїв статичної тріщиностійкості пластичних матеріалів. Надано інформаційно-аналітичну оцінку температурних режимів і напружень у металевих облонках горизонтальних обертових печей випалу цементного клінкеру у вузлах зміни їх футерування. Детально висвітлено проблеми оптимізації контактної взаємодії термопружних тіл. Охарактеризовано вплив анізотропії матеріалів на концентрацію напружень біля краю тонкої стрічки в необмеженому середовищі за умов поздовжнього зсуву.

Комплексно розглянуто проблему оцінки водневої пошкодженості конструкційних матеріалів за сигналами акустичної емісії. Розв'язано задачу наближеного визначення переміщень у необмеженому пружному тілі при утворенні дископодібної тріщини біля фронту напівбезмежної тріщини. За результатами розв'язку встановлено, що сумарна площа підростання внутрішньої макротріщини за час спостереження за об'ємом матеріалу в процесі тріщиноутворення пропорційна до суми амплітуд сигналів акустичної емісії (АЕ). На підставі теоретико-експериментальних досліджень встановлено взаємозв'язок між амплітудами сигналів АЕ та площами новоутворених поверхонь тріщиноподібних дефектів.

Исследован процесс распространения трещины в предварительно наводороженной трубе в водородсодержащей среде. Скорость роста трещины контролируется в первую очередь массопереносом водорода в зону предразрушения. Получено приближенное решение задачи диффузии водорода в окрестности вершины трещины и найдена зависимость скорости роста трещины от раскрытия её вершины. Эта зависимость привлечена для определения остаточного ресурса элемента трубы с дефектом. Труба считается изготовленной из стали 4147, а дефект моделируется полуэллиптической продольной трещиной на внутренней поверхности. Показано, что начальная концентрация водорода может существенно ускорять процесс разрушения.

Предложена расчетная модель для определения кинетики распространения усталостных трещин в пластинах, материал которых неоднороден по механическим характеристикам и сопротивлению усталостному разрушению. При этом также учтено предыдущее пластическое деформирование пластины. Модель основана на энергетическом критерии усталостного разрушения материалов. Получена система дифференциальных уравнений для описания кинетики усталостных трещин в неоднородных пластинах. Дано решение двух конкретных задач с использованием предложенной модели.

Розглянуто питання прогнозування міцності та довговічності елементів конструкцій у водневмісних середовищах. Висвітлено проблеми водневої деградації металевих матеріалів. Викладено теорію прогнозування довговічності конструкцій за реальних умов експлуатації з заданими параметрами водневмісних середовищ. Наведено експериментальні методи визначення статичної та циклічної тріщиностійкості металевих матеріалів у середовищі водню. Розкрито можливості використання запропонованих методів оцінки залишкової довговічності металевих конструкцій у даних середовищах для енергетичного обладнання та конструкцій нафтохімії.

Рассмотрены вопросы прогнозирования прочности и долговечности элементов конструкций в водородсодержащих средах. Освещены проблемы водородной деградации металлических материалов. Изложена теория прогнозирования долговечности конструкций в реальных условиях эксплуатации с заданными параметрами водородсодержащих сред. Приведены экспериментальные методы определения статической и циклической трещиноустойчивости металлических материалов в среде водорода. Раскрыты возможности использования предложенных методов оценки остаточной долговечности металлических конструкций в данных средах для энергетического оборудования и конструкций нефтехимии.

Описано будову, властивості та макромеханізми руйнування неперервно армованих анізотропних композитів. Подано розрахункові моделі для оцінки межово рівноважного стану та довговічності анізотропних пластин з тріщинами. Наведено експериментальні методи визначення характеристик тріщиновитримності неперервно армованих композиційних матеріалів за статичного та циклічного навантаження.

Описаны структура, свойства и макромеханизмы разрушения непрерывно армированных анизотропных композитов. Даны расчётные модели для оценки предельно равновесного состояния и долговечности анизотропных пластин с трещинами. Приведены экспериментальные методы определения характеристик трещиновыдержанности непрерывно армированных композиционных материалов по статической и циклической нагрузках.

Розглянуто методи дослідження рівноважного стану пластин з тріщинами й отворами. Проаналізовано особливості зростання тріщин під час згину анізотропних пластин з несиметрично підкріпленим краєм та транстропних плит і балок. Визначено пружну рівновагу анізотропних пластинок з отворами та тріщинами. Описано числовий алгоритм розв'язання межових інтегральних рівнянь, алгоритм розрахунку квазістатичної траєкторії руху вістря тріщини.

Рассмотрены методы исследования равновесного состояния пластин с трещинами и отверстиями. Проанализированы особенности увеличения трещин при сгибе анизотропных пластин с несимметрически подкрепленным краем, транстропных плит и балок. Определено упругое равновесие анизотропных пластинок с отверстиями и трещинами. Описаны числовой алгоритм решения предельных интегральных уравнений, алгоритм расчёта квазистатической траектории движения острия трещины.

Викладено теоретичні основи поширення пружних хвиль у твердому тілі. Проаналізовано особливості даних процесів під час проходження хвиль у стрижнях і пластинах, їх взаємодії з різними включеннями та вільними поверхнями. Класифіковано й описано найпоширеніші типи пружних хвиль, які застосовують для проведення неруйнівного контролю, зокрема методом акустичної емісії, та діагностування реальних виробів та конструкцій. Розкрито теоретичні засади методу акустичної емісії в механіці руйнування на підставі основних положень механіки руйнування. Висвітлено взаємозв'язок зародження та розвитку тріщин у твердих тілах з хвильовими процесами. Описано розрахункові моделі та наведено розв'язки нестаціонарних динамічних задач теорії тріщин, визначено залежність між характеристиками тріщин і параметрами сигналів акустичної емісії. Проведено експериментальну оцінку об'ємної пошкодженості матеріалів і викладено методологію прогнозування її критичної величини у виробах та елементах конструкцій, побудованих на моделі кількісної оцінки об'ємної пошкодженості кристалічних тіл. Запропоновано експериментальні методики визначення механічної та акустико-емісійної міри об'ємної пошкодженості твердих тіл в області локалізованих пластичних деформацій. Встановлено критичні значення даних величин і модельні константи для конструкційних матеріалів.

Изложены теоретические основы распространения упругих волн в твердом теле. Проанализированы особенности данных процессов при прохождении волн в стержнях и пластинах, их взаимодействии с разными включениями и свободными поверхностями. Классифицированы и описаны наиболее распространенные типы упругих волн, применяемых для проведения неразрушающего контроля, в частности методом акустической эмиссии, и диагностирования реальных изделий и конструкций. Раскрыты теоретические основы метода акустической эмиссии в механике разрушения на основании основных положений механики разрушения. Освещена взаимосвязь зарождения и развития трещин в твердых телах с волновыми процессами. Описаны расчетные модели и приведены решения нестационарных динамических задач теории трещин, определена зависимость между характеристиками трещин и параметрами сигналов акустической эмиссии. Проведена экспериментальная оценка объемной поврежденности материалов и изложена методология прогнозирования её критической величины в изделиях и элементах конструкций, построенных на модели количественной оценки объемной поврежденности кристаллических тел. Предложены экспериментальные методики определения механической и акустико-эмиссионной меры объемной поврежденности твердых тел в области локализированных пластических деформаций. Установлены критические значения данных величин и модельные константы для конструкционных материалов.

Приведен обзор работ, посвященных применению метода акустической эмиссии для изучения образования пластических деформаций в кристаллических телах. Рассмотрены механизмы генерации сигналов акустической эмиссии при пластическом деформировании различных материалов и проиллюстрировано применение наиболее широко используемых параметров. Показана тенденция развития таких исследований.

Рассмотрена математическая модель магнитного последействия в ферромагнетиках, насыщенных водородом. Влияние концентрации водорода на магнитное последействие учитывается зависимостью коэффициента релаксации намагниченности от деформации, которая, в свою очередь, зависит от концентрации водорода. Для длинного цилиндра установлена зависимость электродвижущей силы в контуре, который охватывает цилиндр, от времени при различных значениях скорости магнитной релаксации. Полученные зависимости можно использовать для интерпретации результатов измерений с целью установления концентрации водорода.

Предложен энергетический подход к определению остаточного ресурса элементов конструкций с трещинами при двухчастотной нагрузке в условиях двухосного растяжения-сжатия. Его применено к трубе нефтепровода с трещиной на внутренней поверхности. Труба рассмотрена как бесконечная пластина с поверхностной полукруговой трещиной, нагруженная продольным растяжением-сжатием от нагрева-охлаждения трубы и ее зажатием грунтом, а также внутренним давлением при перекачивании нефти. Двухчастотное изменение давления в трубе возникает вследствие турбулентности потока нефти (высокая частота), закрытия и открытия задвижек, остановки насосов (низкая частота). Показано, что пренебрежение продольным растяжением-сжатием трубы и колебаниями давления нефти при расчете долговечности трубы нефтепровода может привести к значительной переоценке ее остаточного ресурса.