Исследование кинетики деформации и разрушения конструкционных материалов методом акустической эмиссии

• Автор: Фролов, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 119 с. : ил

Аннотация
В диссертации рассмотрены вопросы применения метода акустической эмиссии (АЭ) для исследования кинетики деформации и разрушения конструкционных материалов, оценки и прогнозирования ряда механических характеристик конструкций по параметрам АЭ сигналов в режимах разрушающего и неразрушающего контроля.
Целью работы является определение наиболее информативных параметров АЭ сигналов в значительной степени коррелирующих как с физико-механическими характеристиками материала, так и с инициирующими их физическими процессами на разных структурных уровнях, а также разработка методик их применения для исследования кинетики процессов деформации и разрушения конструкций, оценки и прогноза предельных механических характеристик материалов.
Научная новизна работы заключается в разработке новой методики изучения протекающих в материале физических процессов во время его «работы» в условиях механических нагрузок; в разработке гипотезы связи АЭ сигналов с инициирующими их физическими процессами.
Практическая значимость диссертации состоит в определении корреляционных зависимостей между комплексными параметрами АЭ сигналов и механическими характеристиками материала; в разработке методик оценки и прогноза предельных механических свойств материалов методом АЭ как после разрушающих, так и неразрушающих испытаний.
Апробация работы проводилась на межрегиональной конференции «Роль науки, новой техники и технологий в экономическом развитии регионов» (г. Хабаровск, 2001 г.); на всероссийской конференции
«Дефекты структуры и прочность кристаллов» (г. Черниголовка, 2002 г.); на 1ой евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур» (г. Москва, 2002 г.); на девятом ежегодном международном семинаре-выставке «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики» (г. Ялта, 2001 г.);
на международной научной конференции «Нелинейная динамика и прикладная синергетика» (г. Комсомольск - на - Амуре, 2002 г.); на шестой Китайско-Русской международной конференции «New materials and technologies in 21st century» (Китай, 2001 г.).
Реализация результатов работы проведена на федеральном государственном унитарном предприятии «Комсомольское - на - Амуре авиационное производственное объединение им. Ю.А.Гагарина» и в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Комсомольский - на - Амуре государственный технический университет».
Публикации результатов диссертационной работы представлены в 14 научных статьях и докладах.
Диссертация содержит 119 листов текста, 54 рисунка, 117 библиографических источников и состоит из Зх глав.
Оглавление
Введение
Глава 1. Деформация и разрушение конструкционных материалов,
методы исследования этих процессов
1.1. Особенности строения и свойства металлов и сплавов, применяемых в авиационной технике
1.2. Особенности деформации и разрушения титановых и алюминиевых сплавов
1.2.1. Деформация исследуемых материалов с позиций классической дислокационной теории
1.2.2. Подход теории физической мезомеханики к процессам деформации и разрушения
1.3. Методы определения свойств и изучения процессов деформации и разрушения материалов
1.4. Метод акустической эмиссии как инструмент исследования
и контроля материалов
1.4.1. Физические основы АЭ метода
1.4.2. Анализируемые параметры акустической эмиссии..
1.4.3. Применение метода акустической эмиссии для решения научных и практических задач
1.5. Основные выводы
- пиковая амплитуда АЭ (ит) - максимальная амплитуда уровня зарегистрированного электрического аналогового сигнала датчика;
- время нарастания (<:„) - время между появлением события АЭ над порогом ограничения и максимальной амплитудой события;
- энергия АЭ (Е) - средняя измеренная общая энергия,
зарегистрированная на выбранном интервале испытаний, либо энергия события АЭ, либо измеренная площадь под огибающей АЭ;
- амплитудное распределение - распределение количества сигналов по их амплитудам;
- скорость счёта (Ы) - скорость изменения счёта АЭ, событий АЭ, энергии в единицу времени;
- суммарный счёт (Ит) - общее число событий, счёта АЭ, энергии во времени или от какого-либо параметра;
- мощность АЭ (1№г) - интенсивность излучения энергии;
- частота АЭ сигналов (();
- энергетический спектр АЭ (Е( 0) - распределение энергии АЭ импульсов по частотам при широкополосном приёме сигналов акустической эмиссии.
Характерно, что в работах периода начала интенсивного исследования явления АЭ в качестве основных анализируемых параметров АЭ принимались число регистрируемых сигналов, скорость счёта и суммарный счёт, что являлось следствием отсутствия специализированной аппаратуры для более сложного анализа АЭ информации. Однако результаты проводимых исследований выявили более сложный характер изучаемого явления и потребовали усовершенствования исследовательской аппаратуры с расширением набора анализируемых параметров. С применением новой аппаратуры стали проводится исследования с применением различного рода анализов амплитуды, длительности, спектральной плотности, амплитудного распределения и ряда других. К числу относительно новых АЭ параметров можно отнести