Новые методы и природы для экспрессой оцеки энергетических параметров усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев

• Автор: Ибатуллин, Ильдар Дугласович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 387 с. : 65 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ПРОБЛЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ

ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ

1Л Особенности контактного взаимодействия поверхностей твердых тел при трении.

1.2 Аналитический обзор существующих критериев прочности и моделей повреждаемости конструкционных материалов

1.3 Анализ расчетных моделей для оценки характеристик изнашивания материалов .

1.4 Обзор методик и технических средств исследования кинетических параметров повреждаемости поверхностных слоев

1.5 Обзор склерометрических устройств и методов испытаний поверхностных слоев..

1.6 Анализ проблемы разработки системы управления сроком службы узлов трения

1.7 Выводы
1.8 Постановка цели и задач диссертационной работы
ГЛАВА 2. КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ, ДЕФОРМИРУЕМЫХ ТРЕНИЕМ
2.1 Синергетические аспекты контактного взаимодействия поверхностей
2.2 Физика процесса повреждаемости и разрушения материалов
2.3 Разработка кинетической модели повреждаемости материалов на базе энергетического критерия прочности
2.4 Анализ кинетики усталостной повреждаемости материалов
2.5 Область применения кинетической модели усталостной повреждаемости и разрушения материалов
2.6 Выводы
ГЛАВА 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ ИЗНАШИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ
3.1 Кинетика усталостного изнашивания
3.2 Структура расчетной модели изнашивания
3.3 Идентификация параметров структурной схемы в известных расчетных моделях изнашивания
3.4 Развитие кинетической модели изнашивания
3.5 Идентификация параметров кинетической модели изнашивания
3.6 Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК, ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СКЛЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ АКТИВАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ
4.1 Механизмы диссипации энергии трения
4.2 Методы активации материала поверхностного слоя
4.3 Моделирование контактного взаимодействия индентора с поверхностью при склерометрировании
4.4 Оценка энергии активации разрушения поверхностных слоев при склерометрировании статически нагруженным индентором
4.5 Оценка эффективности методики
4.6 Трехмодульный склерометрический программно-аппаратурный комплекс
4.7 Оценка энергии активации разрушения поверхностей при склерометрировании с фиксированным заглублением индентора
4.8 Выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ УСТАЛОСТНОЙ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ
5.1 Исследование кинетики усталостного изнашивания материалов
5.2 Исследование кинетики процесса контактной усталости твердых сплавов под действием циклических ударных нагрузок
5.3 Исследование кинетики объемной усталости материалов при виброиспытаниях
5.4 Анализ общих закономерностей усталостной повреждаемости и разрушения материалов
5.5 Выводы
ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СРОКОМ СЛУЖБЫ УЗЛОВ ТРЕНИЯ МАШИН
6.1 Физические аспекты надежности элементов узлов трения
6.2 Изучение влияния различных факторов на энергию
активации пластической деформации поверхностных слоев
6.3 Кинетический анализ эксплуатационных характеристик смазочных материалов
6.4 Элементы системы управления сроком службы узлов трения машин
6.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение I. Акт об использовании результатов докторской
диссертационной работы в ОАО «Волгабурмаш»
Приложение II. Листинг программы «RESOURCE» для формирования
базы данных по исследованию кинетики повреждаемости и прогнозирования ресурсных
характеристик материала поверхностного слоя
Приложение III. Листинг программы «BMP» для автоматизированной обработки экспериментальных данных по оценке микротвердости
и энергии активации пластической деформации поверхностных слоев
Приложение IV. Листинг программы для микроконтроллера блока
обработки информации переносного склерометрического комплекса
Приложение V. Листинг программы для решения задачи пропахивания поверхностного
слоя индентором Виккерса
Приложение VI. Технические условия на склерометрический программно-аппаратурный
комплекс
Приложение VII. Удельные энергетические характеристики некоторых кинетических процессов
Известно множество различных гипотез, описывающих накопление повреждаемости в материалах [243], обзоры которых даны в работах С.В. Серенсена, В.Н. Ге-минова, Н.А. Бахвалова, В.В. Федорова и др. [243,242]. В работе [243] они сведены к четырем основным подходам: 1) скорость повреждаемости зависит только от напряжения и температуры, степень поврежденности пропорциональна длительности действия нагрузки, а критическое значение повреждаемости остается постоянным (критерии Пальмгрена-Майнера, Бейли и др.); 2) скорость повреждаемости, как и в первом случае, зависит только от напряжения и температуры, но критическое значение повреждаемости является функцией приложенных напряжений; 3) скорость повреждаемости находится в степенной зависимости от длительности пребывания материала под нагрузкой: û-ctm, где т- показатель степени, с- параметр, зависящий от напряжения и температуры (методы Кортена-Доллана, Одинга-Геминова); 4) скорость накопления повреждений является функцией степени поврежденности:
Первые два подхода, основанные на гипотезе линейного накопления повреждаемости, физически не вполне обоснованы как универсальные. Они дают хорошую сходимость теоретических и экспериментальных данных только для мягких слабо упрочняющихся материалов (медь, олово, серебро и др.), а также для материалов, в которых под напряжением не происходит фазовых превращений (закаленные стали) [243]. Третий и четвертый подходы более объективны, поскольку учитывают предысторию нагружения материала, но последний-признается более точным, поскольку в то время когда материал пребывает без нагрузки состояние материала не остается постоянным из-за релаксационных процессов, не учитываемых третьем подходе.
Одним из первых критериев [168], учитывающих длительность приложения нагрузки стал интеграл повреждений Тулера-Бучера
где г) и <т0 - эмпирические параметры.
Интегрирование по времени производится с некоторого начального момента /0 нагружения до выполнения условия разрушения К = КС, где Кс- постоянная для каждого материала. Например [179], для меди параметры данной модели составляют г) = 2, <у0= 0,75777а, Кс = 0,19 ГПа2/мкс.

(1.10)