Аннотації

СИСТЕМА ВІБРОАКУСТИЧНОГО ДІАГНОСТУВАННЯ ТРІЩИНОУТВОРЕННЯ ТА МЕХАНІЗМ ЗАРОДЖЕННЯ МІКРОТРІЩИН У МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЯХ

Автор(и):
Глива В.А.
Автор(и) (англ)
Gluva Valentyn
Дата публікації:

05.10.2015

Анотація (укр):

Дослідження виконувалося на зразках нержавіючої сталі, у якій дефекти важко виявляються методами неруйнівного контролю, зокрема акустичної емісії, через велику в’язкість цієї сталі. Досліджувалася зміна дислокаційної структури у матеріалі за різних кількостей знакозмінних навантажень. Спостереження здійснювалися методом електронної мікроскопії «на просвічування». Було отримано типові дислокаційні структури як у вихідному стані, так і за різних кількостей циклів навантажень. Зокрема спостерігалися упорядкований перерозподіл дислокацій у середині зерен, формування смуг ковзання. Було зафіксовано зміну структури внаслідок появи і розвитку процесів двійникування. За великих кількостей циклів навантажень (кілька сотень тисяч) спостерігалося накопичення дислокацій на границях зерен, а на останній стадії – формування смуг надзвичайно великих їх щільностей. Це призводить до проривання границь зерна та появи мікротріщин. Отримання цих даних методом прямих спостережень дало змогу встановити відповідність зміни макрохарактеристик (наприклад, віброакустичних) з фактичним станом мікроструктури. Таким чином, можливе визначення початкових стадій несприятливих змін у конструкційних матеріалах за механічних навантажень, далеких від границь плинності та міцності.

Анотація (рус):

Исследование выполнялось на образцах нержавеющей стали, дефекты в которой трудно выявляются методами неразрушающего контроля, в частности акустической эмиссии, через большую вязкость этой стали. Исследовалось изменение дислокационной структуры в материале при различных количествах знакопеременных нагрузок. Наблюдение осуществлялось методом электронной микроскопии «на просвет». Были получены типичные дислокационные структуры как в исходном состоянии, так и на разных количествах циклов нагрузок. В частности наблюдалось упорядоченное перераспределение дислокаций в середине зерен, формирование полос скольжения. Было зафиксировано изменение структуры за счет появления и развития процессов двойникования. При больших количествах циклов нагрузок (несколько сотен тысяч) наблюдалось накопление дислокаций на границах зерен, а на последней стадии – формирование полос чрезвычайно больших их плотностей. Это приводит к прорыву границ зерна и появлению микротрещин. Получение этих данных методом прямых наблюдений дало возможность установить соответствие изменения макрохарактеристик (например, виброакустических) с фактическим состоянием микроструктуры. Таким образом, возможно определение начальных стадий неблагоприятных изменений в конструкционных материалах по механическим нагрузкам, далеких от границ текучести и прочности.

Анотація (англ):

Investigation of the processes of crack formation is actual direction of materials science due to not fully clarified aspects of this issue. Particularly important is the link between structural changes in metal alloys and mechanical characteristics of these products. It is one of the promising directions of nondestructive testing of the physical state of the metal structures. It has been suggested that the presence of cracks change the vibration characteristics of structural materials. This was confirmed by tests on a model material. But the important is to determine the changes in the microstructure of materials at the stages of stress, far from the nucleation of macroscopic defects, which will establish a clear link with the deformation process of subcritical changes vibroacoustic characteristics of structures. Research was carried on samples of stainless steel, in which defects come to light by non-destructive difficult to control, especially acoustic emission, through most of the steel viscosity. We investigated the change of the dislocation structure of the material at different amounts of alternating loads. The observation carried by electron microscopy in the "transmission". We were obtained typical dislocation structure in the initial state, and the different amounts of loading cycles. In particular orderly redistribution of dislocations was observed in the middle of the grain, the formation of slip bands. It was fixed changes in the structure due to the emergence and development of the twinning process. When large quantities load cycles (several hundreds of thousands) observed accumulation of dislocations at the grain boundaries and in the last stage – the formation of extremely large strips of their densities. It leads to a breakthrough of grain boundaries and appearance of microcracks. Getting those data by direct observation made it possible to establish accordance the microscopic changes (such as vibro-acoustic) with the actual state of the microstructure. Thus, it can determine the initial stages of adverse changes in structural materials by mechanical stress, far from the boundary fluidity and solidity.

Література:

 

  1. Шабанов А.П. О механизме роста усталостной трещины в поле внешних сжимающих напряжений /
    А.П. Шабанов // Прикладная механика и техническая физика. – 2005. – Т.46. – №6. – С. 108-115.
  2. Лесковский А.М. Некоторые аспекты зарождения и развития трещин микро- мезомасштаба и квазихрупкое разрушение однородных материалов / А.М. Лесковский, Б.А. Баскин // Физика твёрдого тела. – 2011. – т. 53. – Вып. 6.
    – С. 1157-1169. 
  3. Майер А.Е. Модель разрушения металлов при высокоскоростной деформации / А.Е. Майер // Вестник Челябинского государственного университета . – 2011. – № 12. – С. 12-20.
  4. Кравцов М.К. Оборудование и распространение усталостных трещин / М.К. Кравцов, Т.А. Оболенская,
    С.Г. Безуглый // Машинобудування. – 2010. – № 5. – С. 151-159.
  5. Єременко Ю.М. Огляд та аналіз методів і моделей діагностування об’єктів будівництва / Б.М. Єременко // Теорія і практика будівництва. – 2012. – Вип.9. – С. 43.-46.
  6.  ДСТУ 4221-2003. Настанови щодо проведення акустично-емісійного контролю об’єктів підвищеної небезпеки. – Чинний від 01.10.2004. – К.: Держстандарт України, 2003.
  7. РД ЭО 0624-2005. Моніторинг будівельних конструкцій АЕС. Загальні положення. – Чинний від 27.03.2007 розпор. ДП НАЕК „Енергоатом” № 257).
  8. Ультразвуковий метод неруйнівного контролю температурних полів і термічних напруг в корпусах ядерних реакторів типу ВВЕР440 та ВВЕР 1000 при імпульсному тепловому навантаженні / О.І. Запорожець, М.О. Дордієнко, В.А. Михайловський та ін. // Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин: Зб. наук.пр. – К.: ІЕЗ НАН України. – 2006. – С.212-221.
  9. Глива В.А. Неперервний акустичний контроль та ідентифікація тріщиноутворення в металевих конструкціях / В.А. Глива, М.І. Делас, Б.М. Єременко // Управління розвитком складних систем. – 2013. – Вип. 15. – С.115-118.
  10. Глива В.А. Статична модель діагностування тріщиноутворення у металевих конструкціях / В.А. Глива,
    М.І Делас, В.І. Токарєв, В.І Клапченко// Управління розвитком складних систем . – 2013. – Вип.15. – С.119-125.
  11. Розробка методу оцінки ступеня пошкодження обладнання нафотопереробної промисловості / М.С. Хома,
    В.І. Похмуровский, О.Г. Архипова та ін. // Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин.: Зб.наук.праць – К.: ІВЗ НАН України. – 2009. –С. 149-154.

References:

 

  1. Shchabanov, A.P. (2005). On the mechanism of fatigue crack growth in the field of external compressive stress // Applied Mechanics and Technical Physics. Moscow. Russia: 46, 6, 108-115.
  2. Leskovskiy, A.M. (2011). Some aspects of the birth and development of micro-cracks mesoscale and quasi-brittle destruction of homogeneous materials / A.M. Leskovskiy, B.A. Baskin // Solid State Physics. Moscow. Russia: 53, 6, 1157-1169.
  3. Maer, A.E. (2011). Model of destruction of metals at high deformation. Bulletin of the Chelyabinsk State University. Chelyabinsk. Russia: 12, 12-20.
  4. Kravtsov, M.K. (2010). Equipment and of fatigue crack propagation / M.K. Kravtsov, T.A. Obolenskaya, S.G. Bezugly // Machine building. Kyiv, Ukraine: 5, 151-159.
  5. Eremenko, Yu.M. (2012).Review and analysis of methods and models diagnosing objects of building. Kyiv, Ukraine: 9, 43.-46.
  6. Guidelines for conducting acoustic emission monitoring hazard installations. (2003). DSTU 4221 from 01st October 2004. Kyiv: DerzhspozhyvstandartUkrayiny[in Ukrainian].
  7. Monitoring building structures NPP. General provisions. (2005). RDEO 0624 from 27st March 2007. DP NAEK "Energoatom", Order257. Kyiv.: [in Ukrainian].
  8. Zaporozhets, O.I. & Dordienko, M.O. & Mykhaylovsky V.A. (2006). Ultrasonic method of nondestructive testing temperature fields and of thermal stresses in buildings VVER440 type nuclear reactors and VVER 1000 under pulsed heat load // Problems of resource and safety of structures, buildings and machines. . Kyiv, ІEZ National Academy of Sciences, Ukraine: 212-221.
  9. Glyva, V.A. (2013). Continuous acoustic control and identification crack formation in metal structures / V.A. Glyva, M.I. Delas, B.M. Eremenko // Management of Development of Complex Systems. Kyiv, Ukraine: 15, 115-118.
  10. Glyva, V.A. (2013). Static model of diagnosing crack formation in metal structures / V.A. Glyva, M.I. Delas, V.I. Tokarev, V.I. Klapchenko // Management of Development of Complex Systems. Kyiv, Ukraine: 15, 119-125.
  11.  Khoma, M.S. (2009). Development of the method for assessing the degree of damage to the equipment oil refining industry / M.S. Khoma, V.I. Pokhmurovsky, O.G. Arkhipova // Problems of resource and safety of structures, buildings and machines. Kyiv, ІEZ National Academy of Sciences, Ukraine: 149-154.