Научные основы метода контроля процесса разрушения композитов с использованием электромагнитного излучения

• Автор: Черникова, Татьяна Макаровна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 265 с. : 54 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ И ПРОГНОЗА ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1 Л. Теоретические модели разрушения композиционных материалов

1.2. Методы исследования накопления микроповреждений

и контроля разрушения

1.3. Применение импульсной электромагнитной эмиссии для исследования кинетики накопления повреждений

и контроля разрушения

1.4. Методы оценки усталостной прочности и долговечности

в условиях простого нагружения при различных температурах

1.5. Методы оценки долговечности композитов при
циклических нагрузках
1.6. Анализ существующих разработок в области датчиков регистрации электромагнитной эмиссии при разрушении материалов
1.7. Выводы. Цель и задачи исследований
2. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ МИКРОТРЕЩИН В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ
2.1. Электризация композиционных материалов
при возникновении трещин
2.2. Диффузионный механизм электризации и пьезоэффект
2.3. Выводы
3. КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАКОПЛЕНИЯ МИКРОПОВРЕЖДЕНИЙ СТРУКТУРЫ И ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИХ НАГРУЖЕНИИ
3.1. Кинетическая модель накопления повреждений в композитах при неизотермических режимах нагружения
3.2. Кинетика накопления микроповреждений структуры композитов и определение кинетических констант
их разрушения при циклическом нагружении
3.3.Вывод ы
4. ТЕРМОДИНАМИКА ОЧАГА РАЗРУШЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Основные законы сохранения в очаге разрушения
4.2. Уравнение баланса энтропии
4.3. Основные термодинамические потенциалы
4.4. Второй дифференциал энтропии
4.5. Термодинамическая устойчивость равновесия в очаге разрушения
4.6. Условия термодинамической устойчивости неравновесных состояний
4.7. Устойчивость очага при наличии волновых процессов
4.8. Термическая устойчивость очага
4.9. Устойчивость термических и волновых процессов в очаге разрушения
4.10. Универсальный критерий эволюции очага разрушения

4.11. Критерий устойчивости равновесия и эволюции очага
при наличии трещин
4.12. Выводы
5. ОСНОВЫ СПЕКТРАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ РАЗРУШЕНИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1. Волновые уравнения для электромагнитного поля
5.2. Условие квазистационарности электромагнитного поля
5.3. Запаздывающий вектор-потенциал поля осциллятора
в проводящей среде
5.4. Форма импульса радиоизлучения, обусловленного распространением микротрещин
5.5. Время релаксации заряда на берегах трещины
5.6. Спектры электромагнитного излучения отдельных
трещин в ближней зоне
5.7. Линейчатые спектры излучения микротрещин
5.8. Выводы
6.' ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СТАТИСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭМИ ПРИ ИХ РАЗРУШЕНИИ
6.1 Лабораторная установка
6.2. Исследуемые образцы
6.3. Исследование кинетики электромагнитного излучения композиционных материалов при их сжатии

Наиболее эффективно метод электромагнитной эмиссии применяется в настоящее время для контроля напряженного состояния горных пород [35, 38, 73-75, 77, 79, 84, 91, 94, 95, 99-101], которые представляют своего рода природные композитные материалы. В настоящее время ведутся также исследования импульсного электромагнитного излучения при разрушении композитов, выпускаемых нашей промышленностью [36, 85-89, 97,102-135].
Исследования в области ЭМИ развиваются по следующим направлениям.
1. Изучение параметров электромагнитного излучения материалов [39,71,77, 78, 80-84, 97, 99, 104,105, 109, 113, 117, 121, 122, 129].
2. Контроль, диагностика и прогнозирование разрушения различных объектов [35, 39, 79, 86-88, 91, 94-96, 115, 119, 123-128, 130, 133-135].
3. Моделирование сигналов ЭМИ от различных источников в материалах, в том числе развивающихся трещин [71,76-81, 116, 118, 120, 131, 132].
4. Нахождение функциональной зависимости между параметрами ЭМИ и реальными процессами в нагружаемых материалах[35, 36, 38, 73-75, 77-79, 84, 87-89, 94, 100-103, 106-108, 114].
Основные исследования ЭМИ в России проводятся в Национальном исследовательском Томском политехническом университете, в Кузбасском государственном техническом университете, в Институте горного дела СО РАН, ИФЗ им. О.Ю. Шмидта, МГГУ, МГУ.
Возможности метода прямо зависят от соответствующего математического обеспечения, в связи с чем значительная часть литературы по ЭМИ посвящена математическому обеспечению.
Часто работы в указанных направлениях взаимосвязаны. Так, диагностика реальных объектов включает сначала обнаружение источника ЭМИ, а затем предсказание прочности и долговечности материала под нагрузкой по параметрам электромагнитного излучения.