Прогнозирование и мониторинг предельных состояний конструкционных материалов при различных траекториях циклического нагружения по параметрам акустической эмиссии

• Автор: Сысоев, Олег Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 294 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТРАЕКТОРИЯХ НАГРУЖЕНИЯ С УЧЕТОМ ПАРАМЕТРОВ

АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

1.1. Основные направления исследований упруго-пластического деформирования и разрушения материалов в условиях сложного напряженного состояния при различных траекториях нагружения.
1.2. Основные направления исследований предельных состояний конструкционных материалов при циклическом

одноосном нагружении

1.3. Основные направления исследований предельного состояния материалов

и критерии прочности при нестационарном нагружении

1.4. Основные направления исследований влияния изменения структуры материалов под действием циклических нагрузок на длительную прочность с учетом параметров акустической эмиссии
1.5. Влияние условий нагружения на акустическую эмиссию
1.6. Выводы по главе
2. ПРОГРАММА, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ПРОГРАММНОГО МАЛОЦИКЛОВОГО НАГРУЖЕНИЯ С УЧЕТОМ ПАРАМЕТРОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ
2.1. Программа исследования материалов при программном малоцикловом нагружении
2.2. Экспериментальная база для исследования долговечности материалов при программном малоцикловом нагружении с применением метода акустической эмиссии
2.3. Методика исследования предельных состояний конструкционных материалов с учетом параметров акустической эмиссии
2.4. Исследуемый материал и конструкция образца
3. МЕХАНИЗМЫ ЭВОЛЮЦИИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ ПРИ АНАЛИЗЕ ПАРАМЕТРОВ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ ОТ МАЛОЦИКЛОВЫХ НАГРУЗОК

3.1. Механизмы эволюции разрушения конструкционных материалов
с позиции структурно-энергетической теории усталостного разрушения, а также концепции мезомеханики и теоретическое обоснование влияния вида напряженного состояния на длительную прочность материалов
3.2. Многоуровневая модель эволюции структуры конструкционных материалов при циклических нагрузках с учетом параметров акустической эмиссии
3.3. Критерии прогнозирования длительной прочности по параметрам АЭ методами нелинейной динамики
3.4. Методология анализа сигналов АЭ с использованием методов нелинейной динамики
3.5. Идентификация процессов и источников АС в динамике циклических нагружений
3.6. Выводы по главе
4. ВЛИЯНИЕ ТРАЕКТОРИИ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ
НА ПАРАМЕТРЫ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Закономерности деформирования материалов при программном малоцикловом изменении напряжений
4.2. Длительная прочность материалов в условиях малоциклового изменения напряжений при различных видах плоского напряженного состояния
4.3. Прогнозирование предельного состояния материала по количеству акустических сигналов с фрактальной размерностью 1 < Б2 < 6 в первом полуцикле нагружения с учетом вида напряженно-деформированного состояния и формы цикла приложения нагрузки
4.4. Влияние вида напряженно-деформированного состояния и формы цикла нагружения на минимальную интенсивность скорости счета акустических сигналов с фрактальной размерностью 1 <Б2 <
4.5. Выводы по главе
5. МОНИТОРИНГ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПАРАМЕТРАМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ
5.1. Определение частотного диапазона сигналов акустической эмиссии
5.2. Определение критериев предельных состояний при осуществлении мониторинга деталей машин и конструкций
5.3. Выводы по главе

6. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИК ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ПАРАМЕТРАМ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ
6Л. Прогнозирование длительной прочности болтовых соединений
по параметрам акустической эмиссии
6.2. Прогнозирование длительной прочности при обработке деталей давлением по параметрам акустической эмиссии
в начальной стадии нагружения
6.3. Комплексная система мониторинга строительных конструкций
по параметрам акустической эмиссии в режиме on-lain
6.4. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1 (технические характеристики пьезоэлектрического датчика)- 2стр. Приложение 2 (акты внедрения результатов диссерации)
Приложение 3 (выписки из протоколов научных семинаров)
Приложение 4 (патенты)
Приложение 5 (свидетельства о регистрации пограмм для ПЭВМ)

Во многих исследованиях [16, 39, 41, 57, 68, 69, 95, 192, 221] отмечалось, что циклическое изменение напряжений может приводить к ускорению процесса ползучести или его замедлению по сравнению с квазистатическим процессом
ность накопления пластических деформаций, а также время до разрушения материала зависят от максимального и минимального напряжений цикла, от формы цикла изменения напряжений. Общей закономерностью для сплавов ЭИ617, ЭИ867, ЭИ661, ЭИ929, ЖС6КП явилось ускорение ползучести вследствие циклических нагрузок [95].
Исследуя особенности разрушения материалов от циклической усталости и ползучести, в работе [206] вводится понятие эффективного напряжения, которое определяется:
- для прямоугольного цикла
где ае- эффективное напряжение; <т0 - среднее напряжение; а = —-; сг- ам-
плитуда изменения напряжений.
Принимая, что деформация ползучести, накопленная за цикл изменения напряжений, равна величине накопленной деформации ползучести за то же время не от действия эффективного напряжения, в работе [143] предлагается урав-
ползучести. Показано [10, 11, 67, 98, 100, 114, 129, 189, 171, 204], что интенсив-
(1.26)
- для треугольного цикла
(1.27)
- для синусоидального цикла
(1.28)