Методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения

• Автор: Лахова, Екатерина Николаевна
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 Постановка вопроса

1.1 Анализ подходов к оценке состояния критически нагруженных объектов машиностроения
1.2 Использование метода акустической эмиссии для оценки степени поврежденности материала объектов машиностроения
1.3 Кинетическая концепция прочности как основа для создания моделей акустической эмиссии при разрушении и пластическом деформировании

2 Моделирование процесса накопления повреждений в условиях пластической деформации

2.1 Пластическая деформация металлов

2.2 Математическая модель накопления повреждений в условиях пластической деформации
3 Экспериментальное исследование акустической эмиссии при пластическом деформировании металлов
3.1 Измерительная акустико-эмиссионная система и методика экспериментальных исследований
3.2 Определение перехода к этапу пластического разрушения по данным акустико-эмиссионных испытаний
3.3 Исследование акустической эмиссии при пластическом деформировании и разрушении стыковых сварных соединений
3.4 Моделирование процесса накопления повреждений при пластической деформации в условиях неоднородного напряженного состояния
3.4.1 Методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала
3.4.2 Оценка качества технологического процесса на основе структурносилового анализа прочностной неоднородности материала изделия
3.4.3 Моделирование процесса накопления повреждений
4 Методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения и ее проверка в промышленных условиях
4.1 Методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения
4.2 Оценка остаточного ресурса сосудов давления
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ АЭ - акустическая эмиссия
ММАЭ - микромеханическая модель акустической эмиссии
ПАЭ - преобразователь акустической эмиссии
у - структурно-чувствительный параметр
у™,, - минимальное значение параметра у
Уптх_ максимальное значение параметра у
е - деформация
ер - деформация, соответствующая началу пластического деформирования 8* - деформация, соответствующая переходу к стадии макроскопического разрушения
X - параметр вейбулловского распределения
р. - параметр логарифмически-нормального распределения
а - напряжение
<з3- параметр логарифмически-нормального распределения о* - предел прочности а - скорость роста напряжения
х0 - величина, сопоставимая с периодом атомных колебаний
т - ресурс объекта
тост " остаточный ресурс
хПр - предварительно потерянный ресурс
со = — - параметр микромеханическои модели акустической эмиссии

©о - минимальная величина параметра со А© - разброс значений параметра © со = у а - параметр
'Еу(у) - функция плотности распределения структурно-чувствительного параметра у по структурным элементам
ЧЦю) - функция плотности распределения параметра со по структурным элементам
А - нормирующий коэффициент ограниченного вейбулловского распределения а, Ь и с - коэффициенты зависимости параметра от времени ас, ЬЕ и сс - коэффициенты зависимости параметра Ц| от деформации С - концентрация микротрещин
С0 - начальная концентрация структурных элементов в материале до разрушения
С* - концентрация микротрещин в момент появления макроскопической трещины
Б - нагрузка на образец к - параметр вейбулловского распределения кдн - акустико-эмиссионный коэффициент
К№ = Му/ф - параметр, используемый при определении момента перехода к
пластической деформации
N1 - число импульсов акустической эмиссии
Ит - активность сигналов акустической эмиссии
с] - параметр вейбулловского распределения
ср - максимальная величина параметра у для заданного распределения Ч'у(у) Ц1Н- значение ql в области упругих деформаций И-универсальная газовая постоянная
Бр = 1н ¥у(у> 0)бу - параметр, используемый при определении времени до разрушения
Т - абсолютная температура I - время
- длительность импульса акустической эмиссии и0 - энергия активации процесса разрушения иок - скорректированное значение энергии активации УАе - концентрационно-кинетический параметр

деформационного упрочнения были получены распределения спектральной плотности мощности АЭ, имеющие два максимума. Первый из них (в диапазоне 100 - 350 кГц) связывался с релаксацией упругой энергии при выходе дислокационных скоплений на межзеренные и межфазные границы, а также с образованием микротрещин, второй (350 - 800 кГц) - с размножением дислокаций.
Модели излучения сигналов АЭ при движении различных дислокационных образований были предложены: А. М. Косевичем для системы замкнутых дислокационных петель в неограниченной среде [55]; В. Д. Нациком и К. А. Чишко для дислокаций, выходящих на поверхность кристалла [68, 69], аннигилирующих дислокаций [67], для источника Франка-Рида [70]. Основой для данных моделей служат теория упругости и теория дислокаций.
Дислокационная модель акта АЭ, описывающая зависимость регистрируемой амплитуды АЭ от скорости деформирования, была предложена С. И. Буйло [21] (рис. 5). Согласно этой модели при пересечении скоплением дислокаций препятствия регистрируемый импульс АЭ амплитудой Х0 является результатом суперпозиции отдельных импульсов амплитудой хоь излучаемых каждой дислокацией [21]:
где п - количество дислокаций в скоплении; X = 1г/та - отношение времени Г = пД—С,) пересечения границы скоплением к постоянной времени релаксации напряжения та; V - среднее значение скорости дислокаций; е - скорость деформации; М - ориентационный фактор; ро - плотность подвижных дислокаций; Ь-модуль вектора Бюргерса. С - некоторая константа. С ~
V£ штатах ~ тттах- Здесь Ётт> таХ'тт'тах — Соответственно
минимальные и максимальные в эксперименте скорости (частоты) деформации.

Я 1~у £ = Мр0Ьу,