Создание информационной системы контроля и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью

• Автор: Беляев, Константин Петрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 232 с. : ил.

Содержание

Глава 1. Системный подход при исследовании дефектов в масштабном

факторе сохраняемости материалов

1.1 Современные представления о разрушении и прочности твердых тел

1.2 Архитектура изменения структуры несовершенств в материалах

1.3 Используемые математические модели при исследовании разрушения материалов.

1.4 Основные допущения и ограничения в рассматриваемых моделях

1.5 Классическое статистическое описание масштабного фактора.

1.6 Критерии устойчивости материала на одномасштабном уровне в зависимости от количества дефектов.

1.7 Анализ полученной модели, эмерджентное свойство материала.

1.8 Прогнозирование на нано уровне, численный пример.

1.9 Системная постановка задачи, структурообразование
1. У Упущения относительно развития структур.
1. Основное уравнение самоорганизации
1. Прогнозирование в масштабном факторе
1. Выводы по первой главе
Глава 2. Управление структурной устойчивостью в рамках ограничений
2.1 Синергетический подход к последованию структурной устойчивости системы
2.2 Теорема о сохраняемос ти параметрических связей синергетических систем.
2.3 Управление сохраняемость структурной устойчивости.
2.4 Управление достижимость структурного состояния
2.5 Случаи запаздывания и случай Максвелла.
2.6 Критерий устойчивости системы на одномасштабном уровне в зависимости от количества используемого ресурса
2.7 Управление подбором упругих параметров материалов для устойчивости трещин, находящихся на границе, в условиях упругой склейки.
2.8 Выводы по 2н главе
Глава 3. Основные положения , упрощения, ограничения и метод решения рассматриваемых задач с дефектами ,
3.1 Обзор по межфазным несовершенствам в статических и динамических задачах.
3.2 Основные допущения в рассматриваемых задачах.
3.3 Сингулярные физические поля и математическая модель разреза
3.4 Коэффициенты интенсивности напряжений и критерии разрушения тел с разрезами
3.5 Основные уравнения и граничные условия для распространения волн в сплошной среде.
3.6 Особые точки поля
3.7 Отражение и преломление плоских упругих волн.
3.8 Постановка задач дифракции упругих волн
3.8.1 Метод сшивания геометрической сингулярности при решении парных рядовых уравнений.
3.8.2 Метод сшивания геометрической сингулярности при решении парных интегральных уравнений.
3.8.3 Аналитическое продолжение комбинации вспомогательных функций в интервале разреза.
3.9 релставленис решений методом разделения переменных в цилиндрической системе координат
3. Выводы по 3й главе
Глава 4. Установившиеся взаимодействия упругих полупространств с несовершенным контактом на границе
4.1 Ряд периодических дефектов на границе упруго сцепленных разнородных материалов, нагруженных гармонической нагрузкой
4.2 Взаимодействие плоской волны расширения с дефектами на границе полупространств
4.2.1 Симметричное взаимодействие.
4.2.2 Нахождение КИИ.
4.2.3 Идентификация дефектов на границе разделов полупространств
4.3 Взаимодействие плоской волны сдвига с дефектами на границе полупространств антиплоская деформация
4.4 есиммегричное взаимодействие упругой волны сдвига с дефектом на границе полупространств
4.5 Взаимодействие крутильной волны с трещиной в виде диска
4.6 Выводы по 4й главе
Глава 5. Взаимодействие установившейся нагрузки с цилиндрическими включениями с несовершенной структурой контакта матрицы и волокна.
5.1 Симметричное взаимодействие упругой волны расширения с жестким цилиндрическим включением с несовершенным контактом
5.2 Взаимодействие упругой волны сдвига с упругим цилиндрическим включением с трещиной по контуру контакта
5.3 Взаимодействие продольной упругой волны сдвига с упругим цилиндрическим включением с трещиной в теневой зоне по контуру контакта.
5.4 Взаимодействие волны сдвига с двумя симметричными трещинами, находящимися па границе среды и цилиндра.
5.4.1 Нахождение статического КИН
5.4.2 Случай отсутствия несовершенного контакта и случаи полного отслоения включения
5.4.3 Идентификация дефектов на границе разделов включения и матрицы
5.5 Двумерные п одномерные задачи дифракции упругих волн, упругие волны.
5.6 Метод учета взаимодействия многих тел, метод последовательной регуляризации.
5.7 Продольный сдвиг в двоякопериодической системе одинаковых по величине и ориентации межфазных трещин в волокнистых материалах.
5.8.1 Взаимодействие матрицы с рядом упругих цилиндрических включений с трещинами по контуру контактов случай установившегося возмущения
и падения волны к линии центров
5.8.2 Взаимодействие матрицы с рядом упругих цилиндрических включений с трещинами на границе контактов вдоль линии центров при действии установившихся возмущений.
5.9.1 Установившаяся нагрузка на двоякопериодических цилиндрических включениях с несовершенной структурой контакта волокна и матрицы.
5.9.2 Взаимодействие упругой волны сдвига с двоякопериодическими цилиндрическими включениями с несовершенной структурой контакта
волокон и матрицы.
5. Выводы по 5й главе
Глава 6. Методы и приборы информационной системы контроля в однородных и неоднородных средах
6.1 Информационные системы мониторинга материалов и деталей.
6.2 Ультразвуковые методы учета дефектов и прогнозирование деградации объектов
6.3 Векторный метод прогнозирования остаточных ресурсов объектов
6.4 Алгоритм и программа обработки информационных потоков по количеству дефектов на разных масштабных уровнях.
6.5 Предлагаемые приборы идентификации и прогнозирования сохраняемости объектов
6.6 Выводы по 6й главе.
Заключение
Приложение
Список основной ислользованой литературы
.
Введение


Рост трещины становится энергетически выгодным при достижении ее размера критического значения , , 0. Это означает, что зарождение дефекта до критического в твердом теле за счет только термической активации невозможно. Нанотрещина может зародиться при условии скопления в локальном объеме энергии достаточной концентрации. Этого можно достичь за счет работы пластической деформации. Из всего изложенного выше следует, вопервых, что процесс разрушения является многостадийным и тесно связанным с пластической деформацией, и, вовторых, что микромеханизмы зарождения элементарного разрушения и его развития должны быть связаны с микромеханизмамн пластической деформации, основным из которых является движение дислокаций. Дислокационные явления, лежащие в основе медленного вязкого роста субмикротрещин, теоретически были изучены В. Л. Инденбомом, А. Н. Орловым и В. И. Владимировым и др. В литературе предложено несколько дислокационных моделей зарождения дефектов ,,1,4. Схема одного из них показана на рис. В результате действия приложенного напряжения в кристалле начинается движение дислокаций точнее расширение дислокационных петель. При встрече с барьером какойлибо природы лидирующая дислокация останавливается на нем и становится неподвижной. Следующие за ней дислокации тормозятся полем первой и также останавливаются рис. I, б. Можно представить ситуацию, в которой при определенном изменении напряженного состояния па этапе рис. I, д трещина может захлопнуться, испустив в решетку пучок дислокаций. Рисунок 1. МИКПППегЬе. На приведенной модели очень ярко видны взаимосвязь деформации и разрушения, единство микромеханизмов этих процессов, обусловленное взаимным превращением дефектов кристаллического строения разного типа. Детальное теоретическое исследование модели зарождения микродефекга рис. ОЬ так называемая решеточная энергия. Не останавливаясь на рассмотрении деталей дальнейшей эволюции нано, мезо трещин и их ансамбля, приводящей к образованию магистральной трещины и макроразрушеншо тела, которое изложено в работе 0, отметим только следующее. Исследованиями И. А. Одинга, Ю. П. Либерова, В. И. Владимирова, В. И. Бетехтина, А. Г. Кадомцева, с привлечением современных прецизионных методов рентгеновских, флотации, гидростатического взвешивания, электронной микроскопии, установлено, что процесс разрушения при пластической деформации можно расчленить на три этапа стадии. На первом этапе происходит зарождение рассеянных субструктурных дислокаций и микродефектов. Эта стадия практически начинается сразу после наступления деформации. Средний размер образующихся по всему деформируемому объему наногрещин равен 0,1. На второй, самой продолжительной стадии фактически определяющей предельную степень деформации происходит увеличение их концентрации. При этом размеры микродефекюв практически не меняются. Третья стадия наступает при достижении концентрацией трещин критического значения, равного в среднем для различных материалов
. ПО. Она быстро вырастает до микротрещины, которая в случае хрупких материалов превращается в макротрещину и распространяется по материалу со скоростью, близкой к скорости звука. Вопросы самопроизвольного развития магистральных трещин рассматривались Гриффитсом, Орованом, Ирвином, Баренблаттом, Качановым, Друккером и др. В теории разрушения металлов при пластическом формообразовании, но мнению Колмогорова В. Л. , достаточно рассматривать лишь первую, вторую и третью стадии, в некоторых случаях применительно к деталям, получаемым методами обработки металлов давлением, возникновение микротрещины следует интерпретировать как разрушение. Достижением плотности микротрещин критического значения обуславливается разуплотнение относительное увеличение объема материала, равное в среднем для большинства материалов 1,0 ,0,1. Следовательно, в качестве физического критерия разрушения можно принять либо критическую величину плотности
дефектов . В общем случае для правильного понимания кинетики и описания процесса разрушения необходимо совместное рассмотрение явлений, одновременно происходящих на разных масштабных уровнях. На рис.