Структурные модели процессов накопления повреждений и трещиностойкость конструкционных материалов

• Автор: Лепов, Валерий Валерьевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 312 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,
СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ
ГЛАВА I. СТРУКТУРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ТРЕЩИНООБРАЗОВ АНИЯ
1.1 Иерархия структурных элементов. Структурное моделирование
1.2 Статистические подходы к описанию и моделированию процессов трещинообразования и накопления повреждений
1.3 Локальный подход в структурном моделировании
1.4 Структурное моделирование на основе концепции накопления повреждений
1.5 Физическая природа образования трещин. Метод сканирующей
зондовой микроскопии и мультифрактального анализа
Результаты и выводы по первой главе
ГЛАВА II. ЭКПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПОВРЕЖДЕННОСТИ МАТЕРИАЛОВ
2.1 Методика локальной рентгеновской дифрактометрии и фракто-графии
2.2 Локальная дифрактометрня зон интенсивной пластической деформации «in situ»
2.3 Рентгеновская фрактография изломов имплант-образцов
2.4 Описание оборудования и методики электронной сканирующей микроскопии поверхностей разрушения и деформации малогабаритных образцов при растяжении «in situ»
2.5 Результаты и выводы по второй главе

ГЛАВАIII. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССОВ
НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ И РАЗРУШЕНИЯ
3.1 Методика оптико-телевизионного анализа процессов накопления структурной повреждённости и разрушения образцов из конструкционной стали
3.2 Исследование морфологии поверхностей деформации и разрушения методом сканирующей электронной микроскопии
3.3 Количественный анализ параметров скейлинга и поврежденно-сти поверхностей деформирования и разрушения гетерогенных материалов методами мультифрактального анализа изображений, полученных сканирующей туннельной микроскопией
3.4 Исследование поверхностей деформации малогабаритных образцов, деформируемых «in situ», методами туннельной зондовой микроскопии и мультифрактального анализа
Результаты и выводы по третьей главе
ГЛАВА IV. КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ЗАМЕДЛЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВОДОРОДА.
4.1 Феноменология водородного охрупчивания
4.2 Общий подход к решению краевых задач и постановка связной задачи нестационарной диффузии и упругопластичности МКЭ в вариационной постановке
4.3 Решение и анализ одномерной связной задачи диффузии водорода
4.4 Постановка и решение задачи водородного охрупчивания на основе теории накопления повреждений
4.5 Расчет времени достижения элементом конструкции предельного уровня поврежденности
Результаты и выводы по четвертой главе
ГЛАВА V. СТОХАСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
5.1 Стохастическая модель образования и роста трещины в вязко-упругом материале
5.2 Расчет пористости и растрескивания заготовки из алюминиевого сплава
5.3 Методы прогнозирования ресурса конструкций с учетом разработанных моделей и имеющихся норм и правил
Результаты и выводы по пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ:
1. Методика расчета физического уширения на основе метода гармонического анализа профиля рентгеновской линии
2. Алгоритм программы и примеры расчета по модели стохастического роста трещины
3. Расчет пористости в алюминиевом сплаве А1-Си
4. Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору
России (основные положения)
4. Акты о внедрении

количественных критериев характера процесса, в том числе его энергоемкости, скейлинга и поврежденности.
Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) на сегодняшний день широко используется в исследованиях фундаментальной науки о поверхностях, в традиционном анализе шероховатости поверхности. СЗМ - это инструмент со множеством возможностей. С его помощью можно строить реальные трехмерные изображения, характеризующиеся широким динамическим диапазоном, который охватывает область деятельности оптических и электронных микроскопов.
Изображения, получаемые сканирующим туннельным микроскопом, относятся к разряду образов, которые создаются микроскопическими методами. В оптическом и электронном растровом микроскопах изображение основано на дифракционных эффектах, что иногда затрудняет интерпретацию микрорельефа: является какой-нибудь элемент рельефа, например, впадиной или выступом. С помощью СЗМ регистрируются истинно трехмерные параметры, точно указывающие характер элементов микрорельефа: впадина предстает впадиной, выступ является выступом. Отсутствует проблема контраста изображения. Принцип СЗМ может быть реализован в виде сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), атомно-силового микроскопа (АСМ), оптического микроскопа ближнего поля и др. Данные приборы работают как при высоком вакууме, так и на воздухе, обеспечивая высокое разрешение нанометрического диапазона.
Существуют приборы с высоким разрешением, позволяющие отображать отдельные атомы, такие как полевой ионный микроскоп и просвечивающий электронный микроскоп. Однако оба отличаются тем, что имеют ограничения при использовании образцов со специфическими формами: для полевого ионного микроскопа необходимы образцы в виде тонких игл из проводящего материала с радиусом закругления не более 1000 А, а для просвечивающего электронного микроскопа используются тонкие полоски, толщиной не менее 1 ООО А.