Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭМИССИИ ВОЛН НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-2-141-147

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрены результаты оценки экспериментального определения усталостных характеристик материала испытываемых образцов на основе эмиссии волн напряжений. Опираясь на ранее опубликованные авторами материалы по использованию синергетически организованной акустической эмиссии, подготовлен и выполнен эксперимент. В опытах на разных материалах продемонстрирована возможность использования сигнала акустической эмиссии для оперативного определения механических характеристик и прежде всего предела выносливости. Образцы для испытания материалов на усталостную прочность изготовляли из пяти марок сталей и одной марки бронзы Бр АЖ9-4. На каждом из материалов было проведено по пять опытов. Образцы в эксперименте подвергались мелкоступенчатому нагружению, на каждом шаге которого одновременно происходило излучение эмиссионного сигнала, и подготавливалась очередная серия дислокаций, способных в следующий момент нагружения выйти на поверхность кристалла и излучить волну напряжений. Таким образом формировалось совместное излучение энергетически подготовленных к движению дислокаций, обеспечивающее достаточно мощный для устойчивой регистрации сигнал. Сопоставление экспериментальных данных, полученных на основе сигнала синергетически организованной акустической эмиссии, с расчетными значениями предела выносливости, полученными по известным эмпирическим формулам через предел прочности данного материала, оцененное по критерию Фишера, показало их адекватность при пятипроцентном уровне значимости. Оценка экспериментальных результатов определения предела выносливости на основе сигнала акустической эмиссии по критерию Кохрена свидетельствует о том, что дисперсии результатов замеров в эксперименте у всех видов используемых материалов однородны. Результаты работы показали, что метод определения предела выносливости материала на основе синергетически организованной акустической эмиссии позволяет оперативно получать экспериментальные значения предела выносливости материала с достаточно высокой степенью точности.

Об авторах

А. Н. Савельев
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
к.т.н., доцент кафедры «Механика и машиностроение»


Е. А. Савельева
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
coискатель степени к.т.н. кафедры «Механика и машиностроение»


Д. О. Анисимов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
аспирант кафедры «Механика и машиностроение»


О. Д. Прохоренко
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
к.т.н., ст. преподаватель кафедры «Теплоэнергетика и экология»


Список литературы

1. Школьник Л.М. Методики усталостных испытаний. – М.: Металлургия, 1978. – 304 с.

2. Гребенник В.М. Усталостная прочность и долговечность металлургического оборудования. – М.: Машиностроение, 1969. – 256 с.

3. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович Р.М. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность. – М.: Машиностроение, 1975. – 488 с.

4. Howell F.M., Miller J.L. Axial-stress fatigue strengths of several structural aluminum alloys // Proceeding ASTM. 1955. Vol. 55. Р. 955 – 967.

5. Гаврилов Д.А. Корреляционные соотношения между механическими характеристиками в условиях статического и циклического нагружений для конструкционных сталей и сплавов // Проблемы прочности. 1979. № 5. С. 59 – 65.

6. Савельев А.Н., Савельева Е.А., Локтева Н.А. Оценка прочностных свойств материалов элементов технологических машин на основе синергетически организованных сигналов акустической эмиссии // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 6. С. 443 – 450.

7. Гурьев А.В., Мишарев Г.М. Особенности процесса начальной стадии пластической деформации при статическом и циклическом нагружениях углеродистой стали // Металловедение и прочность материалов. Т. 3: Тр. Волгоградского политехнического института. – Волгоград: изд. ВПИ, 1971. С. 56 – 64.

8. Усталостная долговечность стали мартенситного класса, модифицированной высокоинтенсивными электронными пучками / Ю.Ф. Иванов, Д.А. Бессонов, С.В. Воробьев и др. – Новокузнецк: Изд-во «Интер-Кузбасс», 2011. – 259 с.

9. Синергетика и фракталы в материаловедении / В.С. Иванова, А.С. Баланкин, И.Ж. Бунин, А.А. Охсотоев. – М.: Наука, 1995. – 280 с.

10. Конева Н.А., Лычагин Д.В., Жуковский С.П., Козлов Э.В. Эволюция дислокационной структуры и стадии пластического течения поликристаллического железо-никелевого сплава // Физика металлов и металловедение. 1985. Т. 60. Вып. 1. С. 171 – 179.

11. Зуев Л.Б., Баранникова С.А. Физика прочности и экспериментальная механика: Учебное пособие. – Новосибирск: Наука, 2011. – 350 с.

12. Пат. № 2555506 РФ. Способ регистрации сигналов акустической эмиссии / Е.А. Савельева, А.Н. Савельев. Заявл. 26.03.2014. Бюл. № 19.

13. Использование эмиссии волн напряжений для испытаний материалов изделий / Ю.И. Болотин, В.А. Грешников, А.А. Гусаков, Ю.Б. Дробот. – М.: Изд-во стандартов, 1976. – 272 с.

14. Грешников В.А., Дробот Ю.В. Акустическая эмиссия. Применение для испытаний материалов и изделий. – М.: Изд-во стандартов, 1976. – 272 с.

15. Нацик В.Д. Излучение звука дислокацией, выходящей на поверхность кристалла // Письма в ЖЭТФ. 1968. Т. 8. Вып 6. С. 324 – 328.

16. Frederick I.R. Dislocation motion as a source of acoustic emission. – In.: Acoustic emission, ASTM STP-505. 1972. P. 129 – 139.

17. Pollock A.A. Stress-wave emission a new tool for industry // Ultrasonics. 1969. Vol. 6(2). 32. P. 88 – 92.

18. Gillis P.P. Dislocation motions and acoustic emission. – In.: Acoustic emission, ASTM STP-505. 1972. P. 20 – 29.

19. Бойко В.С., Гарбер Р.И., Кривенко Л.Ф. Звуковая эмиссия при аннигиляции дислокационного скопления // Физика твердого тела. 1974. Т. 16. № 4. С. 1233 – 1235.

20. Haken H., Synergetic. An introduction. Nonequilibrium phase transitions and self-organization in Physics, Chemistry and Biology. 2nd Edition. Berlin, Heilderberg, New York: Springer-Verlag, 1978.

21. Koneva N.A. Self-organization and phase transition in dislocation structure. – In.: Proc. of 9th ICSMA, Israel, Haifa 1991. London: Fruid Publ. Company LTD. 1991. P. 157 – 164.

22. Glasov M., Llanes L.M., Laird C. Self-organized dislocation structures (SODS) in fatigue metals // Phys. Stat. Sol. (a). 1995. Vol. 149. Р. 297.

23. Davidson D.L., Lankford J.Fatigue crack growth in metals and alloys: mechanism and micromechanism // International Materials Reviews. 1992. Vol. 37. No. 2. Р. 45 – 76.

24. Иванова В.С., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. – М.: Металлургия, 1975. – 454 с.

25. Mecke K., Blochwitz G., Kremling U. The development of the dislocation structures during the fatigue process of F.C.C. single crystals // Cryst. Res. And Technol. 1982. Vol. 17. No. 12. Р. 1557 – 1570.

26. Mugrabi H. Dislocations in fatigue // In dislocation and Properties of Real Materials (Conf. Proc.) – London: The Institute of Metals. 1985. No. 323. Р. 244 – 262.

27. Гребенник В.М., Цапко В.К. Надежность металлургического оборудования. Справочник. – М.: Металлургия, 1980. – 344 с.

28. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. – М.: Машиностроение, 1991. – 319 с.

29. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. – М.: Металлургия, 1969. – 155 с.

30. Горбатенко Н.И., Ланкин М.В., Шайхутдинов Д.В. Планирование эксперимента: Учебное пособие. – Новочеркасск: Оникс+, 2007. – 120 с.

31. Рогов В.А., Поздняк Г.Г. Методика и практика технических экспериментов: Учебное пособие. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 288 с.


Для цитирования:


Савельев А.Н., Савельева Е.А., Анисимов Д.О., Прохоренко О.Д. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭМИССИИ ВОЛН НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019;62(2):141-147. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-2-141-147

For citation:


Savel’ev A.N., Savel’eva E.A., Anisimov D.O., Prokhorenko O.D. APPLICATION OF STRESS WAVES EMISSION FOR DETERMINATION OF FATIGUE CHARACTERISTICS OF MATERIAL. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(2):141-147. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-2-141-147

Просмотров: 85


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)