Исследование эволюции источников тепла в процессе упруго-пластического деформирования металлов и сплавов

• Автор: Изюмова, Анастасия Юрьевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Введение
Глава 1. Современное состояние исследований процессов накопления и диссипации энергии при деформировании и разрушении металлов
Введение
1. 1. Эволюция структуры материала в процессе пластического
деформирования и разрушения. Процессы накопления и диссипации энергии
1.2. Накопление и диссипация энергии при циклическом деформирвании и распространении трещин
1.3. Некоторые современные теоретические модели процессов накопления и диссипации энергии в металлах
1.4. Виды экспериментальных методов исследования процессов накопления и диссипации энергии в металлах
1.5. Критический анализ метода инфракрасной термографии в применении к задачам механики разрушения и механики трещин
Выводы
Глава 2. Разработка метода расчета мощности источников тепла по данным инфракрасной термографии в процессе механических испытаний
Введение
2. 1. Экспериментальное исследование процессов накопления и диссипации
энергии в армко-железе, титановом сплаве ОТ-4 и нержавеющей стали
8Х18Н
2. 1. 1. Условия эксперимента при квазистатическом растяжении
2. 1. 2. Условия эксперимента при циклическом нагружении
2. 2. Математические методы обработки экспериментальных данных
2. 2. 1. Алгоритм процедуры компенсации относительного движения
2. 2. 2. Алгоритм процедуры фильтрации данных
2. 2. 3. Расчет поля мощности источников тепла
2.3. Экспериментальный метод калибровки данных инфракрасных измерений

Выводы
Глава 3. Экспериментальное исследование процессов диссипации энергии в
металлах
Введение
3. 1. Исследование эволюции запасённой в материале энергии в процессе
квазистатических и циклических испытаний по данным инфракрасной
термографии (ИКТ)
3.2. Определение 1-интеграла по данным скорости диссипации энергии у
вершины трещины
3. 3. Оценка скорости роста усталостной трещины по данным диссипации
энергии у вершины трещины
Выводы
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы. На сегодняшний день необходимость разработки материалов и конструкций с заранее заданными свойствами, продиктованная современными запросами экономики, требует развития научного подхода, включающего в себя совокупность теоретических моделей, численных алгоритмов и экспериментальных методов верификации текущего состояния материала в ходе эксплуатации, оценки его эксплуатационного ресурса. В большинстве случаев разрушение конструкции обусловлено упруго-пластическим деформированием материала, являющимся причиной эволюции его структуры и изменения физико-механических свойств.
Исследованием взаимосвязи изменения структуры и физико-механических свойств материалов в процессе упруго-пластического деформирования активно занимались многие научные школы под руководством Н.Ф. Морозова, С.Н. Журкова, В.А. Лихачёва, В.И. Бетехтина (Санкт-Петербург); Ю.Н. Работнова,
В.В. Болотина, H.A. Махутова, Ю.Г. Матвиенко, B.C. Ивановой (Москва); В.Е. Панина (Томск); О.Б. Наймарка (Пермь); С.Д. Волкова (Екатеринбург); Б.Е. Патона, Г.В. Карпенко, В.В. Панасюка (Киев) и др.
Согласно общепринятой точке зрения структура материала представляет собой нелинейный ансамбль взаимодействующих дефектов различных структурных уровней. В данной работе эволюция структуры материала, вызванная его упруго-пластическим деформированием, рассматривается с макроскопической (интегральной) точки зрения на основе анализа закономерности процессов накопления (запасения) и диссипации энергии в деформируемом материале. При таком подходе потеря детализации описания эволюции структуры материала компенсируется универсальностью предложенных методов и возможностью использования их результатов как в рамках классических постановок задач механики сплошных сред, так и в инженерных приложениях.

Сталь 08Х18Н10 7800 500 16,2
Армко- железо 7870 444 76,2
Механические испытания проводились на 100 кН сервогидравлической машине Ш-00-100 при комнатной температуре (20°С).
Температурное поле поверхности образца в процессе механического теста записывалось инфракрасной камерой БЫК 8С5000. Спектральный диапазон камеры составлял 3-5 мкм. Максимальный размер кадра 320x256 пикселей; пространственное разрешение - 10'4 м. Температурная чувствительность 25 мК -300 К. Калибровка температуры осуществлялась на основе стандартных калибровочных таблиц. В связи с особенностями работы с инфракрасными приборами образцы предварительно проходили процедуру обработки, включающую в себя:
- несколько этапов полировки сканируемой поверхности с помощью абразивной бумаги (на завершающей стадии полировки размер абразивных частиц не превышал 3 мкм);
- покрытие поверхности образца тонким слоем аморфного углерода или матовой черной краской.
Общая схема испытаний представлена на рисунке 2.1. Для реализации квазистатического нагружения образец устанавливался в захваты испытательной машины, перед ним на неподвижной опоре крепилась инфракрасная камера, которая фиксировала изменение температуры поверхности образца непосредственно во время эксперимента. Данные отправлялись на компьютер и затем обрабатывались. Схема экспериментальной установки при циклическом нагружении образцов дополнялась контактным датчиком измерения потока тепла, который устанавливался с противоположной от ИК камеры стороны образца и датчиком измерения длины трещины [59], работающего на основе метода падения потенциала.