Моделирование накопления усталостных повреждений и создание системы диагностирования тонкостенных конструкций

• Автор: Хлыбов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 155 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Анализ современных методов оценки ресурса и возможностей обеспечения эксплуатации тонкостенных конструкций по техническому состоянию
1.1. Анализ методов расчета ресурса тонкостенных судовых конструкций при нерегулярном нагружении
1.2. О роли поверхностного слоя в процессе усталостного разрушения
1.3. Современные модели накопления повреждений
1.4. Диагностирование состояния крупногабаритных конструкций с использованием средств неразрушающего контроля
1.4.1. Метод акустической эмиссии
1.4.2. Акустические методы неразрушающего контроля
1.4.3. Акустические методы с использованием поверхностных волн
Выводы к главе 1
Глава 2. Разработка системы диагностирования для перехода к эксплуатации тонкостенных конструкций по техническому состоянию
2.1. Построение структурной модели накопления повреждений
2.2. Поверхностные волны в неоднородной среде
2.3. Затухание поверхностных волн
2.4. Алгоритм прогнозирования накопления повреждений в материале элементов конструкции
Выводы к главе 2
Глава 3. Экспериментальная отработка элементов системы диагностирования на образцах при переходе к эксплуатации конструкции корпуса по техническому состоянию
3.1. Выбор образцов и методика механических испытаний
3.2.Установка для контроля акустико-эмиссионных свойств материала
3.3. Установка для измерения акустических характеристик материала
3.4. Особенности контроля состояния листовых материалов конструкции с помощью поверхностных волн
3.5. Исследование АЭ характеристик конструкционных материалов, используемых при строительстве экранопланов
3.5.1. Исследование спектральных характеристик
3.5.2. Исследование АЭ характеристик при деформации цилиндрических образцов
3.6. Отработка методики прогнозирования остаточного ресурса на образцах
Выводы к главе
Глава 4. Практическое использование результатов исследований при переходе к эксплуатации экранопланов по техническому состоянию
4.1. Обоснование применения основных элементов системы диагностирования
4.2. Результаты применения АЭ при статических испытаниях
4.3. Отработка методики контроля в процессе резонансных испытаний на выносливость изделия «Стриж»
4.4. Использование акустических методов для оценки технического состояния элементов конструкции экранопланов

4.4.1. Контроль элементов обшивки конструкции корпуса
4.4.2. Контроль подвески главной гидролыжи
4.4.2. Контроль крюков грузового разъема
Выводы к главе 4
Заключение
Литература
• высокая чувствительность при выявлении дефектов малых размеров;
• высокая точность при определении размеров и расположения дефектов;
• односторонность доступа к контролируемой поверхности;
• портативность оборудования и простота эксплуатации;
• экономичность.
Практическое использование ультразвука в задачах дефектоскопии: определение размеров трещин, пор, расслоений площадью несколько мм2 [38, 160, 28, 46, 73, 139], неоднородность в материале [56, 140] практически не вызывает проблем. С высокой точностью измеряются геометрические размеры изделий [67, 68], размер зерна и зона межкристальной коррозии [100, 124]. Модули упругости вычисляют по измеренным значениям плотности среды, р скорости распространения продольных С| и сдвиговых Сг волн [79, 116].
Использование методик, в основе которых лежит нелинейная теория упругости и прецизионное измерение скорости (чувствительность аппаратуры измерения относительного изменения скорости порядка 10'4), дает возможность фиксировать напряженное состояние конструкции с точностью до + 10 МПа [7, 33,34,59, 66, 120, 148, 161].
Кроме вопросов традиционной дефектоскопии предпринимаются попытки использовать акустические методы в задачах прогнозирования усталостного разрушения на стадии накопления усталостных микротрещин до момента возникновения магистральной трещины [151]. Оценка параметров прочности и долговечности акустическими методами строится на основе моделей, использующих взаимодействие упругих волн с рассеянными микротрещинами, т.е. рассматривается распространение упругих волн в микронеоднородных средах.
С__________ /Г
Так как размеры микротрещин порядка 10 -10 ш,а используемый диапа-

зон частот 10 -10 Гц при скоростях распространения упругих волн в металлах порядка 3000 -ь 6000 м*с-1, то при построении моделей используется длин-