Физические основы прогнозирования разрушения гетерогенных материалов

• Автор: Савельев, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 174 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Разрушение твердых тел. Обзор
§1. Структура и механические свойства металлов
§2. Структура и механические свойства горных пород
§3. Кинетика разрушения твердых тел
Заключение
Глава 2. Методы исследования
§1. Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей на
субмикротрещинах
§2. Акустическая эмиссия при зарождении трещин
§3. Методы регистрации неискаженной формы упругих
импульсов
§4. Автоматизированная система регистрации
акустической эмиссии
Заключение
Глава 3. Субмикроскопические трещины в металлах
§1. Разделение рассеяния рентгеновских лучей на субмикротрещинах от двойного брегговского
отражения
§2. Определение размеров и концентрации микротрещин в поверхностных слоях
деформированных металлов
§3.Измерение разуплотнения методом флотации
§4. Закономерности накопления субмикротрещин в
металлах
Заключение
Глава 4. Образование микротрещин и акустическая эмиссия... § 1. Связь между размерами трещин и амплитудами
импульсов акустической эмиссии
§2.Влияние структуры на зарождение трещин

§3. Закономерности накопления микротрещин
§4. Локализация процесса разрушения
Заключение
Глава 5. Двухстадийная модель разрушения материалов, как
основа прогнозирования макроразрушения
§1. Модель перехода от микро- к макроразрушению
твердых тел
§2. Принципы прогнозирования разрушения
§3. Экспериментальная проверка возможности
прогнозирования макроразрушения
§4. Особенности прогнозирования макроразрушения
конструкционных сталей
Заключение
Г лава 6. Акустико-эмиссионный контроль конструкций
§1. Контроль за развитием усталостной трещины
§2. Формирование и распространение сигналов АЭ в
элементах конструкций
§3. Испытание на коррозионное растрескивание под
напряжением участка трубопровода
§4. Оценка работоспособности сосудов давления
§5. Диагностирование трубопроводов компрессорной
станции магистрального газопровода
Заключение
Общее заключение и основные итоги
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Проблеме разрушения твердых тел уделяется большое внимание в материаловедении. Описание разрушения конструкционных материалов с некоторой единой позиции достаточно сложно ввиду разнообразия их структуры и физикомеханических свойств. При исследовании разрушения таких материалов важной задачей для прикладных целей является разработка принципов прогнозирования их макроскопического разрушения, особенно, при достаточно универсальных подходах к ее решению для различных материалов. Исходя из общих представлений на задачу прогнозирования макроскопического разрушения твердых тел она может быть решена, если можно предсказать место и время разрушения объекта, находящегося под нагрузкой, т.е. потерю его несущей способности.
Актуальность решения этой проблемы очевидна, особенно, для таких катастрофических природных явлений, как
землятресения. Это обстоятельство относится и к крупным техногенным авариям, например, разрывам трубопроводов с нефтью или газом, которые приносят огромный экологический и материальный ущерб. Примеров опасности неконтролируемого макроразрушения промышленных объектов можно приводить достаточно много. При этом необходимо отметить, что
разрушение конструкций происходит, несмотря на их изготовление с заложенным по проекту запасом прочности материала.
До настоящего времени продолжаются научные дискуссии о принципиальной возможности прогнозирования разрушения материалов. Однако, сейчас можно с уверенностью сказать, что даже при наличии технических трудностей реализации задачи прогнозирования разрушения конкретных объектов и
конструкций, принципиальная возможность решения этой
проблемы доказана. И это прежде всего связано с кинетической концепцией прочности твердых тел, предложенной С.Н. Журковым, и развитой его школой. Согласно уравнению Журкова долговечность нагруженного тела или время до его разделения на части можно рассчитать, если известны входящие в уравнение параметры. Впервые в выражениях для прочности

Вторым был метод фотоупругости (рис.2.6б). Он основан на появлении или изменении оптической анизотропии в прозрачном теле, при механическом воздействии, в том числе и упругого импульса. Для плоской упругой волны в изотропном материале напряжения (сг) и смещения (и) связаны
... ди o{t)
где р - плотность материала, с - скорость продольной волны.
Рис.2.6, а) Схема емкостного датчика для регистрации АЭ (1-емкостной зонд, 2-проводящая поверхность); б) Схема регистрации акустической эмиссии методом фотоупругости (1- стеклянная призма, 2-пьезопреобразователь, 3-лазер, 4-поляризатор, 5-стеклянная пластина, 6-деполяризатор, 7-фотоумножитель, 8-цифровой регистратор, 9- ЭВМ)
При отражении от свободной поверхности
<т(0 = 0.5'рсг а
где и0 - смещение свободной поверхности, <7(0 - напряжение в падающей волне. Источником упругого импульса был удар стального шарика.