Исследования изменений акустических свойств конструкционных материалов в процессе циклических испытаний

• Автор: Арутюнян, Александр Робертович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Оглавление
Введение
Г лава 1. Проблема разрушения в условиях циклических нагружений
1.1. Современное состояние и тенденции развития

проблемы разрушения в условиях усталости
1.1.1. Основные этапы усталостных разрушений
1.1.2. Микромеханизмы накопления усталостных повреждений и механика роста усталостных трещин
1.1.3. Закономерности накопления усталостных повреждений
1.1.4. Современные тенденции развития теории усталостной прочности
1.2. Методы исследования изменения внутренней структуры
материалов
1.2.1. Металлографические методы
1.2.2. Неразрушающие методы
1.2.3. Акустические методы
Выводы
Глава 2. Исследование возможностей оптико-акустического
метода для измерения упругих свойств и контроля структурных перестроек материалов
2.1. Физические основы оптико-акустического метода
2.2. Макет оптико-акустического дефектоскопа
2.3. Экспериментальное исследование чувствительности и разрешающей способности оптико-акустического дефектоскопа на модельных средах. Погрешность метода

2.4. Исследование влияния структурных изменений на упругие
характеристики сплава АМГ
Выводы
Глава 3. Экспериментальное исследование перестройки
структуры материалов при усталости. Анализ результатов
3.1. Методика исследования процесса усталости оптико-

акустическим методом
3.2. Результаты экспериментальных исследований усталости
3.2.1. Инструментальная сталь

3.2.3. Стеклопластик
3.3. Анализ изменения модулей упругости материалов при циклических нагрузках
3.4. Определение масштабов структурных перестроек
из анализа частотных зависимостей затухания
Выводы
Глава 4. Критерий усталостного разрушения с учетом
скрытой энергии деформации
4.1. Скрытая энергия деформации и методы измерения
4.2. Разработка критерия усталостной прочности
Выводы
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы
Согласно мировой статистике основная доля разрушений в инженерной практике происходит по причине усталости. Поэтому проблема усталости является одной из наиболее актуальных научно-технических проблем. Несмотря на многочисленные исследования, полного решения проблемы усталости до сих пор не найдено. Решение этой проблемы требует дополнительных комплексных экспериментальных и теоретических исследований. При этом1 возникает необходимость разработки новых и совершенствования уже существующих методов неразрушающего контроля материалов на различных стадиях изготовления и, в особенности, в процессе эксплуатации элементов конструкций и изделий. Этими обстоятельствами определяется актуальность выбора темы-диссертационной работы.
В работе представлены результаты исследования изменения физикомеханических свойств материалов методом оптико-акустической диагностики в ходе циклических нагружений.
Приведены исследования чувствительности и разрешающей способности усовершенствованной методики оптико-акустической диагностики механических и физических характеристик, обусловленных перестройкой структуры конструкционных материалов. Предложенные методы обработки и анализа эволюции формы субмикросекундных акустических импульсов, распространяющихся в материале, позволили получать информацию и об изменении масштабов структурной перестройки в материалах в процессе циклических испытаний.
Результаты исследований обнаружили общность изменения акустических свойств различных материалов (металлы, полимеры, композиты) в ходе циклических испытаний, а также наличие качественно отличных этапов этих изменений.

реверберации в контролируемом объекте.

Рис. 1.3. Схемы активных методов ультразвукового контроля: эхо-метод (а), зеркальный эхо-метод (б). П - приемник, ИП - источник и приемник.
Существуют также комбинированные методы, в которых используют как прохождение, так и отражение звука:
эхо-теневой метод,
эхо-сквозной метод, когда фиксируют сквозной сигнал (сигнал, двукратно отраженный в изделии).
Существенно отличается от рассмотренных выше методов импедансный метод, основанный на анализе изменения механического или входного акустического импеданса участка поверхности контролируемого объекта.
При использовании стоячих волн возбуждаются свободные или вынужденные колебания либо объекта контроля в целом (интегральные методы), либо его части (локальные методы). Информационными параметрами являются частоты свободных колебаний или резонансов вынужденных колебаний, которые связаны с геометрическими параметрами изделий и скоростью распространения в них ультразвука. Иногда измеряют величины, связанные с затуханием колебаний в объекте контроля: амплитуды свободных или резонансных колебаний, добротность колебаний, ширину резонансного пика.
Переходя к пассивным акустическим методам контроля, отметим метод