автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения

На правах рукописи

ЛАХОВА ЕКАТЕРИНА НИКОЛАЕВНА

МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КРИТИЧЕСКИ НАГРУЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Специальность 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 8 ОКТ 2012

Санкт-Петербург - 2012

005053369

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионалы* ого образования «Саикт-1 ¡етербургский государственный политехнический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

I Еосов Виктор Владимирович

Официальные оппоненты: Потапов Анатолий Иванович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Наиионалышй минерально-сырьевой университет «Горный»», заведующий кафедрой «Приборостроение:»;

Пефедьев Евгений Юрьевич, га идт ¡да г ф? о кко-математических наук, ОАО «МГЮ ЦКШ», заведующий лабораторией промышленных исследований и керачрушающего контроля

Ведущая организация; ФГБУН «Институт проблем машиноведения

Российской академии наук»

Защита состоится 30 октября 2012 года в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 212.229,12 в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государстве! га ый политехнически й университет» по адресу; 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29. главное здание, ауд. 130.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-11етербургский государственный политехнически!) университет».

Автореферат разослан -/$■ 00. 2-042-г..

Ученый секретарь диссертационного совета Евграфов Александр Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Надежность объектов машиностроения зависит от точности оценки их ресурса, поскольку выведение нз эксплуатации объектов, близких к исчерпанию своего ресурса, позволяет избежать отказов. Одной из основных причин нарушения работоспособности и сокращения ресурса конструкций и деталей машин является развитие в их материале процесса накопления повреждений. Значительное влияние на процесс накопления повреждений может оказывать пластическая деформация материала.

Нормальные условия работы объектов машиностроения, как правило, не предполагают пластического деформирования их элементов, однако, свести к нулю вероятность этого события оказывается невозможным. Пластическая деформация может появляться при перегрузках и малоцикловой усталости в металлоконструкциях подъемных кранов, землеройных машин, автомобилей, деталях авиационных двигателей, в сосудах высокого давления. Она вызывает необратимое изменение формы и размеров конструкции, сопровождается перестройкой структуры материала. Тождественность влияния пластической деформации и процесса разрушения на несущую способность объектов машиностроения позволяет назвать их нагружение, вызывающее появление пластической деформации, критическим нагружением.

Влияние пластической деформации на прочность и ресурс объекта машиностроения может быть различным. При многократном нагружении значительная пластическая деформация приводит к появлению малоцикловой усталости металла, уменьшению ресурса объекта. Однако при однократной перегрузке пластическая деформация может оказывать положительное воздействие. Она обеспечивает избирательное упрочнение наиболее напряженных участков, притупляет вершины трещин, задерживая их развитие. Данный случай чаще всего наблюдается при проведении первичных испытаний объектов машиностроения, когда испытательная нагрузка может значительно превышать рабочую (например, для сосудов давления в 1,25 - 1,5 раза).

3

Актуальной задачей является учет влияния возникающей при этом пластической деформации на прочность и ресурс объекта.

Цель работы состояла в создании методики прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения. Это включало в себя решение следующих задач:

1. Анализ условий работы, процессов, происходящих в материале^ и методов диагностики объектов машиностроения.

2. Построение модели процесса, определяющего состояние критически нагруженного объекта машиностроения. Определение параметров модели с привлечением методов регистрации сигналов акустической эмиссии (АЭ) образцов сварных соединений.

3. Разработку методики структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала для случая неоднородного макронапряженного состояния объекта машиностроения.

4. Разработку методики прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения.

5. Апробацию разработанной методики в условиях промышленных испытаний сосудов, нагруженных внутренним давлением.

В диссертационной работе рассматривается случай однократного критического нагружения объекта машиностроения.

Объектами исследования являются:

- процесс накопления повреждений в критически нагруженных объектах машиностроения;

- метод акустической эмиссии как метод исследования процессов, влияющих на работоспособность объектов машиностроения.

Предметом исследования является методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения.

Методологической основой исследований является микромеханическая модель разрушения и акустической эмиссии гетерогенных материалов (Носов В. В.), основанная, в свою очередь, на положениях кинетической

4

концепции прочности и микромеханики разрушения (Журков С. Н., Регель В. Р., Слуцкер А. И., Томашевский Э. Е., Куксенко В. С., Петров В. А., Веттегрень В. И.). В то же время методология исследований базируется на результатах изучения пластической деформации металлов и излучения сигналов АЭ при протекании этого процесса (Одинг И. А., Иванова В. С., Гордиенко Л. К., Степанов В. А., Песчанская Н. Н., Шпейзман В. В., Дзугутов М. Я., Судзуки Т., Бетехтин В. И., Зуев Л. Б., Чечулин Б. Б., Андронов В. М., Бибик 3. И., Семашко Н. А., Нацик В. Д., Чишко К. А., Бунина Н. А., Корчевский В. В., Башков О. В., Панин С. В.).

Достоверность результатов работы подтверждается сопоставлением результатов теоретических и экспериментальных исследований, имитационного компьютерного моделирования, достигается корректностью постановки задач исследования, выбором в качестве материала для изготовления образцов наиболее распространенных промышленных марок сталей, использованием для проведения экспериментов компьютеризированной измерительной системы, отвечающей современным требованиям, позволяющей наблюдать за процессом накопления повреждений в реальном масштабе времени и автоматизировать обработку регистрируемой АЭ-информации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) Впервые построена модель накопления повреждений в материале и излучения сигналов акустической эмиссии в условиях пластической деформации, учитывающая неоднородность и изменение структуры материала, а также напряженного состояния;

2) Разработан новый способ определения предела прочности материала изделия по данным его акустико-эмиссионных испытаний. Способ позволяет повысить точность оценки предела прочности за счет учета неоднородности прочностного состояния материала;

3) Впервые разработана методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала, позволяющая оценить влияние

степени неоднородности напряженного состояния и неоднородности структуры материала на прочность детали;

4) Разработана новая методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения, которая в отличие от предыдущих позволяет оценить степень повреждения и остаточный ресурс объектов, подвергающихся перегрузкам.

На защиту выносятся

1. Разработанная модель накопления повреждений в материале и излучения сигналов акустической эмиссии в условиях пластической деформации.

2. Разработанная методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала.

3. Разработанная методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения.

Практическая ценность работы. Разработанная методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения позволит повысить надежность их работы. Также она может быть использована для совершенствования технологии обработки металлов давлением. Методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала может быть применена для оценки качества различных технологических процессов, в частности, процесса сварки.

Реализация работы. По результатам работы получен патент на способ определения прочности материала изделия (№ 2445615). Результаты работы использовались при проведении диагностики состояния сосудов давления, внедрены в учебный процесс подготовки магистров по направлению «Прикладная механика».

Апробация работы. Работа является победителем конкурса грантов 2010

года для студентов и аспирантов вузов и технических институтов,

расположенных на территории Санкт-Петербурга, результаты работы

докладывались на Всероссийской межвузовской научно-технической

6

конференции студентов и аспирантов «XXXVIII неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург 2009 г.), научно-методической конференции «Инновационные технологии, подходы и методики подготовки студентов-механиков по общепрофессиональным и специальным дисциплинам» (Санкт-Петербург 2010 г.), международной научно-практической конференции «Неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург 2010, 2011 гг.), международной научно-практической конференции «Современное машиностроение. Наука и образование» (Санкт-Петербург 2011, 2012 гг.).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 9 работ, из них 3 в печатных изданиях, рекомендованных ВАК, получен патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 149 наименований. Работа изложена на 165 листах машинописного текста, содержит 60 рисунков, 19 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются цель и задачи исследования.

Первая глава содержит анализ подходов к оценке состояния критически нагруженных объектов машиностроения различными методами неразрушающего контроля. Из них выделяется метод акустической эмиссии (АЭ), позволяющий посредством установки на поверхности объекта контроля нескольких неподвижных датчиков следить за кинетикой микротрещинообразования во всем объеме материала. Информация, полученная путем регистрации сигналов АЭ, в сочетании с моделью накопления повреждений и критерием разрушения дает возможность прогнозирования развития процесса разрушения материала и определения ресурса объекта контроля. Однако использование существующих моделей АЭ при пластической деформации затруднено либо вследствие того, что в них входит большое количество параметров, числовые значения которых

практически невозможно определить для реального тела вследствие невероятной сложности его структуры, либо тем, что они являются чисто статистическими, а, значит, имеют ограниченную область применения.

Вторая глава посвящена созданию физической и математической модели накопления повреждений в материале и излучения сигналов акустической эмиссии в условиях пластической деформации.

Процессы пластического деформирования и разрушения по-разному связаны с повреждаемостью и прочностью материала. Пластическое деформирование состоит в перестройке структуры, при которой происходит как разрыв, так и восстановление разорванных связей, разрушение связано только с их разрывом. Основным механизмом пластического деформирования материала при нормальной температуре является движение дислокаций. Движение и размножение дислокаций приводят к снижению их подвижности, что вызывает упрочнение металла. Другой особенностью пластической деформации металлов является неоднородность ее протекания, однако, степень этой неоднородности постепенно снижается с ростом деформации.

В настоящее время созданы различные модели накопления повреждений, как полуэмпирические, так и структурные, их обзор в частности приведен в работах Болотина В. В. Из существующих моделей, описывающих процесс накопления повреждений в условиях упругих деформаций, следует выделить микромеханическую модель разрушения, обладающую двумя важными преимуществами. Во-первых, понятие «повреждаемость» в данной модели имеет конкретный физический смысл - это концентрация микротрещин. Во-вторых, определение параметров модели возможно на основе регистрации сигналов АЭ. В микромеханической модели закон изменения количества микротрещин (разрушенных структурных элементов материала) имеет вид:

ас(0 = с0 - с(р йь еср(о ' {1)

где С0 - начальная концентрация структурных элементов в материале, 0Ср-среднестатистическое время ожидания разрушения одного структурного

элемента, задаваемое формулой Журкова (кинетическая концепция прочности):

8

/(/о - К<Л

вер = т0ехр{ RT J. (2)

где Тп = 10"12... 10~14 с - величина, сопоставимая с периодом атомных колебаний, U0 - энергия активации процесса разрушения (постоянная материала), у - структурно-чувствительный параметр, R - универсальная газовая постоянная, и - напряжение, Т - абсолютная температура.

Значение 0Ср не одинаково для всех структурных элементов, что вызвано структурной неоднородностью материала, неоднородностью поля механических напряжений и температурного поля. Структурная неоднородность материала учитывается путем введения распределения параметра у по структурным элементам Ч^у), в качестве которого может быть использовано ограниченное вейбулловское распределение.

Зависимость между концентрацией разрушенных структурных элементов C(t) и числом сигналов АЭ N(t) на стадии мелкодисперсного разрушения материала выражается в следующей форме (микромеханнческая модель акустической эмиссии (ММАЭ)):

N(t) = kAEC(t), (3)

где kAE - акустико-эмиссионный коэффициент.

Наличие у ММАЭ надежной физически обоснованной базы в виде кинетической концепции прочности, позволило предположить, что некоторая модернизация модели позволит распространить ее действие на область пластических деформаций.

Пластическая деформация приводит к перестройке структуры материала, следовательно, она должна вызывать изменение распределения 'Р., (у). Основываясь на данных об изменениях, происходящих в материале при пластической деформации (упрочнение, снижение степени неоднородности) можно предложить следующую модель преобразования распределения Ч*7(у) (рис. 1): наименее прочные структурные элементы с максимальными значениями у постепенно разрушаются и, восстанавливаясь, переходят в левую часть распределения. В случае описания функции Ч*т(у) ограниченным

ІО

"4-3

Чі

уло

-5 а'

Рис. 1. Изменение распределения параметра у при пластической деформации: 1 - распределение для недеформированного материала, 3 - перед

разрушением, 2 - промежуточное состояние

вейбулловским распределением такой переход можно учесть, введя зависимость максимального значения у (обозначено q|) от деформации е:

( 0, уе[0, с?),

ЧгО^) = . Гк\ /л"-1 К У\к\ ...г_ . (4)

=_

где кД и я - параметры ограниченного вейбулловского распределения. Математическая модель накопления повреждений на участке деформационного упрочнения имеет вид:

СО) = Со Г(£(0) Ч>г(у, т) 11 - ехр (- /с

С»

№ (5)

Число сигналов АЭ:

ад=кАЕс0 /;і(£{0) ц>г{г. £со) и - в^ - /;

СІЄ

Мк (6)

1

Третья глава посвящена проверке адекватности модернизированной микромеханической модели акустической эмиссии и определению ее

параметров. С этой целью были проведены испытания образцов стыковых сварных соединений из сталей СтЗпс и 09Г2С (рис. 2). Сварные соединения

70

НО

t

тптт

tîf

I

it

•nffl 1

толщина 7 мм

тилЭ Т0ЛЦПШ16И 7 мм

Рис. 2. Образцы сварных соединений

были выбраны для испытания, так как в реальных конструкциях пластическая деформация в основном возникает в местах расположения сварных швов, вследствие высокой неоднородности их структуры и наличия в них остаточных напряжений. Образцы испытывались на растяжение с постоянной скоростью роста деформации вплоть до разрушения, при этом регистрировались сигналы АЭ.

Для нахождения параметров начального распределения ¥т(у) и величины произведения k,\F,Co использовалась аппроксимация экспериментальной зависимости числа импульсов АЭ от времени на участке упругих деформаций теоретической кривой (3). Численные исследования проводились в среде Mathcad. В результате сравнения различных функций для описания распределения Ч'т(у) выбрано ограниченное вейбулловское распределение. Для построения начального распределения Ч'у(у) по участку упругих деформаций написана программа, представляющая собой макрос Microsoft Excel.

На участке пластических деформаций теоретическая кривая Ni(t) строилась с учетом изменения распределения ^(у). Для всех образцов кривая зависимости параметра q, от времени имеет вид, показанный на рис. 3, и может быть описана функцией:

(О =

1п№-с)]'

(7)

О 200 400 600 t.e

Рис. 3. Зависимость параметра qi от времени

где а, Ь и с - коэффициенты. Поскольку образцы нагружались с постоянной скоростью роста деформации, зависимость Ц|(б) имеет тот же вид.

Таким образом, в общем случае зависимость концентрации микротрещин от времени для упруго-пластического тела можно описать так:

с ю-ь^ьо^-^-ф^у.

С 0,Ге[0,я),

- _\_

С<*ЧхИГ'«ЧН)>'

<71н,£е[ 0,£р),

ае г »1 (8)

1п[ЬЕ(еЮ-сЕ)ГЕбуЕр'Е

где ql„ — значение q| в области упругих деформаций, ¡:(1) - зависимость деформации от времени, 8р соответствует началу пластического деформирования, с* - переходу к стадии макроскопического разрушения. Коэффициент а^ связан с величиной максимального значения у начального распределения Ч^Су, 0), коэффициент се - с величиной деформации, при которой начинается участок деформационного упрочнения, коэффициент Ь(; может быть принят постоянным для конкретного материала.

Число импульсов АЭ:

МеСО = кАЕа) • ссо, (9)

Выражение (9) учитывает изменение акустико-эмиссионного коэффициента кАЕ при переходе от упругой деформации к пластической, вызываемое перекрытием импульсов и увеличением объема материала, являющегося источником сигналов АЭ.

Учет изменения структуры материала при пластической деформации позволил достичь для всех образцов удовлетворительного совпадения

<71(0 =

,N,,10'

/

9 СтЗ // \ 5 СтЗ

1 СтЗ 9 09Г2( / Г- ^ 3 09Г2С

У )09Г2С

О 200 400 600 800 М

Рис. 4. Зависимость числа импульсов АЭ от времени для образцов сварных соединений № 1, 5, 9 из стали СтЗ, № 3, 9, 10 из стали 09Г2С: пунктир - экспериментальная кривая, сплошная линия - график теоретической зависимости

теоретической зависимости числа импульсов АЭ от времени с результатами эксперимента вплоть до начала макроскопического разрушения (рис. 4).

Далее был рассмотрен случай неоднородного макронапряженного состояния, характерный для нахлесточных сварных соединений. Для описания процесса накопления повреждений в данном случае помимо учета изменения распределения структурно-чувствительного параметра у необходимо было учесть изменение распределения напряжений. Для построения этих двух распределений при различной величине пластической деформации была разработана методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала, включающая две части: оценка степени неоднородности напряженного состояния и оценка степени неоднородности структуры материала.

Методика оценки степени неоднородности напряженного состояния детали включает создание конечно-элементной модели объекта, определение

эквивалентных напряжении в узлах сетки элементов, построение распределения эквивалентных напряжений по узлам.

Методика оценки степени неоднородности структуры материала включает запись сигналов акустической эмиссии при нагружении детали с постоянной скоростью роста напряжений, определение параметров функции ТДш) (где со = уа, а — скорость роста напряжений) путем аппроксимации экспериментальной зависимости числа импульсов от времени теоретической кривой (ММАЭ), построение функции плотности распределения напряжений по объему детали согласно методике, изложенной выше, построение функции плотности распределения скорости роста напряжений по объему детали '1'п(<т), получение распределения структурно-чувствительного параметра у по структурным элементам *Ру(у) по методу Монте-Карло.

Разработанная методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала позволяет оценить степень влияния неоднородности напряженного состояния и неоднородности структуры материала на прочность детали. Проведенные измерения и расчеты показали возможность оценки качества технологического процесса с применением методики структурно-силового анализа прочностной неоднородности конструкционных материалов. Выбрать лучшую технологию

3.0 2.5 2.0 1.5 1,0 0.5

л /\ ------------автоматическая сварка{2} - • - • нзхлесточные соединения(3)

II; ч Л 4

Ч\ \

II ГЧа . • ( V

1 / 9 -—--—1

10

позволяет сравнение

усредненных распределений параметра у, полученных для изделий (образцов),

изготовленных различным способом (рис. 5).

Разработанная методика

Рис. 5. Усредненные кривые распределения у структурно-силового анализа для образцов сварных соединений из стали СтЗ: прочностной неоднородности •• 2 - стыковые соединения; 3 - нахлестанные

материала дала возможность построения для нахлесточных сварных

соединений распределения напряжений при различных степенях пластической

14

ТД0"

деформации и начального распределения параметра у. Учет изменения распределения напряжений и распределения у позволяет моделировать процесс накопления повреждений и излучения сигналов АЭ для образцов нахлесточных сварных соединений на участке пластических деформаций. Однако сложность полученной модели делает ее мало пригодной к использованию на практике. Для ее упрощения в качестве функции a(t) была использована временная зависимость средней величины напряжения в шве. Для образцов нахлесточных сварных соединений получено удовлетворительное совпадение теоретической и экспериментальной кривых зависимости числа импульсов АЭ от времени как на участке упругих деформаций, так и на участке пластических деформаций.

Условием образования макроскопической трещины в материале является

достижение концентрацией микротрещин предельной величины. Время до

разрушения каждого образца т* определялось путем решения уравнения

С(т*)/Со= 0,01. (10)

Использование модели разрушения, учитывающей изменения,

происходящие в металле при пластической деформации, позволило повысить

точность расчета. Средняя ошибка определения времени до разрушения

образцов из стали СтЗ уменьшилась с 21,5 до 6,5 %, для образцов из стали

09Г2С с 23,4 до 10,2%.

Четвертая глава посвящена описанию разработанной методики

прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов

машиностроения и ее применения в промышленных условиях для оценки

остаточного ресурса сосудов давления.

Разработанная методика оценки работоспособности критически

нагруженных объектов машиностроения включает регистрацию сигналов

акустической эмиссии при нагружении объекта контроля с постоянной

скоростью (нагружение должно быть подобно рабочему), определение

зависимости средней величины напряжения от времени o(t) для зон,

являющихся источниками сигналов АЭ, определение параметров функции

на участке упругих деформаций, построение распределения Ч^ (у, t) с учетом

15

изменения структуры материала на участке пластических деформаций и определение времени до начала макроскопического разрушения т материала каждой зоны из уравнения:

ГУта* / ( Гт' сИ \\ С*

I ВД\i-ezp -I -я-™ Гк = й' (11)

}Ушы у \ •'о т0ехр { кт ))) 4

где Ч^у (у) - распределение Фу (у, С) в конце диагностического нагружения; утт и утах - соответствующие этому распределению минимальное и максимальное значения структурно-чувствительного параметра у; а(Г) -изменение среднего напряжения в соответствующей зоне в процессе работы конструкции; С*/С0 ~ 0,01. Далее определяется остаточный ресурс объекта контроля как минимальное из вычисленных для различных зон время до разрушения.

Разработанная методика была использована для оценки работоспособности трех сосудов давления, для двух из них анализировались данные, полученные при первичном испытании, диагностика состояния третьего сосуда проводилась после длительного срока эксплуатации. Расчет ресурса сосудов показал, что только один из них может быть допущен к эксплуатации. Остальные два сосуда были забракованы.

В заключении кратко сформулированы основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проанализированы процессы, происходящие в материале объектов машиностроения, показано значительное и непрогнозируемое влияние пластической деформации на их прочность и ресурс.

2. Построена модель накопления повреждений в материале и излучения сигналов акустической эмиссии в условиях пластической деформации, основанная на микромеханической модели акустической эмиссии. Отмечено удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными результатов

моделирования временных зависимостей параметров акустической эмиссии и расчётных значений времени до разрушения образцов сварных соединений.

3. Для случая сложного макронапряженного состояния объекта машиностроения разработана методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала. Методика позволяет проанализировать состояние структуры материала, может быть использована для сравнения качества различных технологических процессов.

4. Разработана методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения.

5. Методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения апробирована в условиях промышленных испытаний сосудов, нагруженных внутренним давлением. Методика позволяет оценить степень повреждения материала и остаточный ресурс объектов, теряющих работоспособность при перегрузках в момент проведения диагностических испытаний.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лахова Е. Н., Носов В. В. Оценка степени неоднородности структурно-напряженного состояния материала нахлесточных сварных соединений методом акустической эмиссии // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Материаловедение. Обработка металлов. - 2010. -№ 2. - С. 124 - 130.

2. Лахова Е. Н., Носов В. В. Оценка остаточного ресурса пластически деформируемых сварных соединений на основе моделирования их акустической эмиссии // Дефектоскопия.— 2012 .— № 2.— С. 3-14.

3. Лахова Е. Н., Носов В. В. Оценка качества технологического процесса на основе структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала изделия // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2012. - № 8. - С. 69 - 71.

4. Лахова Е. Н., Носов В. В. Оценка степени неоднородности структурно-напряженного состояния материала нахлесточных сварных соединений методом акустической эмиссии // XXXVIII неделя науки СПбГПУ: материалы Всероссийской межвуз. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. Ч. 4. — СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2009. - С. 45-46.

5. Носов В. В., Ельчанинов Г. С., Лахова Е. Н. Оценка прочности нахлесточных сварных соединений // Инновационные технологии, подходы и методики подготовки студентов-механиков по общепрофессиональным и специальным дисциплинам: сборник материалов научно-методической конференции. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. - С.41-45.

6. Лахова Е. Н., Носов В. В. Методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности конструкционных материалов // XXXIX неделя науки СПбГПУ: материалы международной научно-практической конференции. Ч. IV. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. - С. 66-68.

7. Лахова Е. Н., Носов В. В. Моделирование процесса перестройки структуры при пластической деформации сварных соединений металлоконструкций // Современное машиностроение. Наука и образование: материалы Международной научно-практической конференции. 14-15 июня 2011 года, Санкт-Петербург. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2011. - С. 301 -309.

8. Лахова Е. Н., Носов В. В. Прогнозирование работоспособности конструкций, подвергшихся пластическому деформированию в процессе диагностического нагружения // ХЬ Неделя науки СПбГПУ: материалы международной научно-практической конференции. Ч. IV. - СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2011. -С. 75 - 77.

9. Лахова Е. Н., Носов В. В. Оценка состояния критически нагруженных конструкций // Современное машиностроение. Наука и образование: материалы 2-й Международной научно-практической конференции / под ред. М. М. Радкевича и А. Н. Евграфова. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2012. - С. 445 -453.

Подписано в печать 11.09.2012. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 9630Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 Постановка вопроса.

1.1 Анализ подходов к оценке состояния критически нагруженных объектов машиностроения.

1.2 Использование метода акустической эмиссии для оценки степени поврежденности материала объектов машиностроения.

1.3 Кинетическая концепция прочности как основа для создания моделей акустической эмиссии при разрушении и пластическом деформировании.

2 Моделирование процесса накопления повреждений в условиях пластической деформации.

2.1 Пластическая деформация металлов.

2.2 Математическая модель накопления повреждений в условиях пластической деформации.

3 Экспериментальное исследование акустической эмиссии при пластическом деформировании металлов.

3.1 Измерительная акустико-эмиссионная система и методика экспериментальных исследований.

3.2 Определение перехода к этапу пластического разрушения по данным акустико-эмиссионных испытаний.

3.3 Исследование акустической эмиссии при пластическом деформировании и разрушении стыковых сварных соединений.

3.4 Моделирование процесса накопления повреждений при пластической деформации в условиях неоднородного напряженного состояния.

3.4.1 Методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала.

3.4.2 Оценка качества технологического процесса на основе структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала изделия.

3.4.3 Моделирование процесса накопления повреждений.

4 Методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения и ее проверка в промышленных условиях.

4.1 Методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения.

4.2 Оценка остаточного ресурса сосудов давления.

Надежность объектов машиностроения зависит от точности оценки их ресурса, поскольку выведение из эксплуатации объектов, близких к исчерпанию своего ресурса, позволяет избежать отказов. Одной из основных причин нарушения работоспособности и уменьшения ресурса конструкций и деталей машин является развитие в их материале процесса накопления повреждений. Значительное влияние на процесс накопления повреждений может оказывать пластическая деформация материала.

Нормальные условия работы объектов машиностроения, как правило, не предполагают пластического деформирования их элементов, однако, вероятность этого события оказывается невозможным полностью свести к нулю. Пластическая деформация может появляться при перегрузках и малоцикловой усталости в металлоконструкциях подъемных кранов, землеройных машин, автомобилей, деталях авиационных двигателей, в сосудах высокого давления [76, 129]. Она вызывает необратимое изменение формы и размеров конструкции, сопровождается перестройкой структуры материала. Тождественность влияния пластической деформации и процесса разрушения на несущую способность объектов машиностроения позволяет назвать их нагружение, вызывающее появление пластической деформации, критическим нагружением.

Влияние пластической деформации на прочность и ресурс объекта машиностроения может быть как положительным, так и отрицательным.

Часто пластические деформации возникают в технических объектах при проведении их первичных испытаний, когда испытательная нагрузка может значительно превышать рабочую. Характерным примером здесь являются сосуды давления. Они встречаются почти во всех областях машиностроения, в том числе в транспортном и энергетическом, в химической и нефтехимической промышленности. Первичные испытания сосудов предполагают нагружение давлением, превышающим рабочее в 1,25 - 1,5 раза [2]. Пластическая деформация металла в этом случае регистрируется довольно часто, особенно для сварных сосудов, не прошедших послесварочной термообработки. В данном случае кроме проверки целостности и работоспособности конструкции целью испытания является получение уверенности в том, что материал будет работать в условиях упругих деформаций [31, 134]. Чаще всего пластические деформации возникают в местах расположения сварных швов вследствие наличия в них остаточных напряжений и большей степени неоднородности их материала по сравнению с основным металлом. Пластическая деформация снижает величину концентрации напряжений, притупляет вершины трещин, задерживая их развитие. Критическое нагружение приводит к избирательному упрочнению наиболее напряженных участков. Таким образом, в данном случае предварительное пластическое деформирование способствует увеличению ресурса объекта машиностроения.

Обратная картина наблюдается, когда напряжения, превышающие предел текучести, возникают в материале объекта машиностроения периодически. Число циклов до его разрушения при этом значительно уменьшается, проявляется малоцикловая усталость металла.

Оценка ресурса объекта машиностроения сводится к определению времени, оставшегося до наступления его предельного состояния. Оно находится путем экстраполяции временных зависимостей параметров технического состояния объекта (характеристик приводящих к отказу процессов) до их критической величины [77]. Таким образом, для определения ресурса необходимо иметь возможность оценки текущего состояния объекта машиностроения и прогнозирования процесса накопления повреждений в его материале в процессе дальнейшей эксплуатации.

В настоящее время созданы различные модели накопления повреждений, как полуэмпирические, так и структурные [19, 79]. Из существующих моделей выделяется микромеханическая модель разрушения, обладающая двумя важными преимуществами. Во-первых, понятие «повреждаемость» в данной модели имеет конкретный физический смысл - это концентрация микротрещин. Во-вторых, определение параметров модели возможно на основе регистрации сигналов акустической эмиссии.

Акустическая эмиссия - это физическое явление, представляющее собой излучение акустических волн из объекта при протекании различных нелинейных процессов, в том числе при разрушении и пластическом деформировании. Регистрация сигналов АЭ производится при нагружении объекта контроля механической нагрузкой или температурным полем. Главным преимуществом метода АЭ по сравнению с другими методами неразрушающего контроля является возможность получения информации не только о наличии развивающихся дефектов в материале, но и о кинетике микротрещинообразования. Метод АЭ нашел применение во многих областях, для разнообразных технических объектов: зубчатых колес, авиационных и космических аппаратов, железнодорожных вагонов, грузовых транспортных средств [126], мостов [137], сосудов давления [130], трубопроводов, для контроля технологических процессов (сварки и штамповки [142]). Большие перспективы открываются также в области изучения поведения вновь создаваемых конструкционных материалов (в том числе с нано- и микронеоднородностями) в различных условиях эксплуатации [92, 100]. Как было отмечено в работе [139], метод АЭ, вероятно, потенциально является наиболее мощным методом неразрушающего контроля и технической диагностики, однако, в настоящее время его возможности используются не более чем на 10 - 15 %.

Выделяют две основные стадии процесса разрушения материала [19, 78]: стадию мелкодисперсного разрушения, когда концентрация микротрещин растет рассеянно по объему (или локально сгруппированно в области влияния концентратора напряжений) и стадию макроскопического разрушения, когда наблюдается образование и рост макротрещины. Исходные микротрещины в отдельных включениях или зернах имеют размер ~ 0,1 .10 мкм, макротрещина сравнима с поперечником образца ~ 1.100 мм [111]. Первая стадия является наиболее длительной (может составлять от 50 - 90 % всего ресурса [19]).

Поскольку на второй стадии разрушения рост макроскопической трещины обычно занимает некоторое время, конструкция часто может и в этих условиях выполнять свои функции.

В настоящее время существуют методики, позволяющие по данным акустико-эмиссионных испытаний оценить состояние структуры материала на стадии мелкодисперсного разрушения при упругом деформировании, когда объект машиностроения работает в нормальном режиме. Если известны условия его эксплуатации, возможно определение времени, оставшегося до начала макроскопического разрушения. Вопросы, связанные с определением размеров макроскопических трещин и скорости их развития по данным АЭ испытаний, в настоящее время изучены достаточно хорошо. Однако в случае появления в материале объекта контроля значительных пластических деформаций возникают проблемы с интерпретацией данных.

Одной из причин сложности интерпретации данных АЭ испытаний является отсутствие теории АЭ при пластическом деформировании металлов, на основе которой могла бы быть разработана методика, позволяющая оценивать величину структурных изменений в материале и, в конечном итоге определять остаточный ресурс объектов машиностроения. Использование существующих моделей АЭ при пластической деформации затруднено либо вследствие того, что в них входит большое количество параметров, числовые значения которых практически невозможно определить для реального тела вследствие невероятной сложности его структуры, либо тем, что они являются чисто статистическими, а, значит, имеют ограниченную область применения, входящие в них коэффициенты не обладают ясным физическим смыслом.

Цель работы состояла в создании методики прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения. Это включало в себя решение следующих задач:

1. Анализ условий работы, процессов, происходящих в материале и методов диагностики объектов машиностроения.

2. Построение модели процесса, определяющего состояние критически нагруженного объекта машиностроения. Определение параметров модели с привлечением методов регистрации сигналов акустической эмиссии (АЭ) образцов сварных соединений.

3. Разработку методики структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала для случая неоднородного макронапряженного состояния объекта машиностроения.

4. Разработку методики прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения.

5. Апробацию разработанной методики в условиях промышленных испытаний сосудов, нагруженных внутренним давлением.

В диссертационной работе рассматривается случай однократного критического нагружения объекта машиностроения, характерный, например, для начальных испытаний сосудов давления.

Объектами исследования являются:

- процесс накопления повреждений в критически нагруженных объектах машиностроения;

- метод акустической эмиссии как метод исследования процессов, влияющих на работоспособность объектов машиностроения.

Предметом исследования является методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения.

Методологической основой исследований является микромеханическая модель разрушения и акустической эмиссии гетерогенных материалов (Носов В. В.), в свою очередь, основанная на положениях кинетической концепции прочности и микромеханики разрушения (Журков С. Н., Регель В. Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э. Е., Куксенко В. С., Петров В. А., Веттегрень В. И.). В то же время методология исследований базируется на результатах исследований пластической деформации металлов и излучения сигналов АЭ при протекании этого процесса (Одинг И. А., Иванова В. С., Гордиенко Л. К., Степанов В. А., Песчанская Н. Н., Шпейзман В. В.,

Дзугутов М. Я., Судзуки Т., Бетехтин В. И., Зуев Л. Б., Чечулин Б. Б., Андронов В. М., Бибик 3. И., Семашко Н. А., Нацик В. Д., Чишко К. А., Бунина Н. А., Корчевский В. В., Башков О. В., Панин С. В.).

Достоверность результатов работы подтверждается сопоставлением результатов теоретических и экспериментальных исследований, имитационного компьютерного моделирования, достигается корректностью постановки задач исследования, использованием для проведения экспериментов компьютеризированной измерительной системы, отвечающей современным требованиям, позволяющей наблюдать за процессом накопления повреждений в реальном масштабе времени и автоматизировать обработку регистрируемой АЭ-информации, выбором в качестве материала для изготовления образцов наиболее распространенных промышленных марок сталей.

Первая глава работы посвящена постановке вопроса, определению целей и задач исследования. Она содержит анализ подходов к оценке состояния критически нагруженных объектов машиностроения различными методами неразрушающего контроля. Среди методов неразрушающего контроля выделяется метод акустической эмиссии. Рассматриваются методы определения текущего состояния объекта машиностроения, основанные на регистрации сигналов АЭ, модели акустико-эмиссионного излучения при разрушении и пластическом деформировании.

Вторая глава посвящена созданию физической и математической модели процесса накопления повреждений и излучения сигналов АЭ в условиях пластического деформирования. Разрабатываемая модель основывается на микромеханической модели акустической эмиссии гетерогенного материала.

Третья глава посвящена проверке адекватности полученной модели экспериментальным данным. В ней дается описание проведенных исследований АЭ при пластической деформации и разрушении образцов стыковых и нахлесточных сварных соединений, изготовленных из стали двух марок с использованием различной технологии сварки, а также отличающихся степенью неоднородности структурного и напряженного состояния материала шва. Дается описание методики структур но-силового анализа прочностной неоднородности материала и ее применения для оценки качества технологических процессов. Адекватность модели процесса накопления повреждений оценивается степенью совпадения с экспериментальными данными результатов компьютерного моделирования зависимости числа импульсов АЭ от времени и расчетной величины времени до разрушения образцов.

Четвертая глава посвящена описанию разработанной методики прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения и ее применения в промышленных условиях для оценки остаточного ресурса сосудов давления.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) Впервые построена модель накопления повреждений в материале и излучения сигналов акустической эмиссии в условиях пластической деформации, учитывающая неоднородность и изменение структуры материала, а также напряженного состояния;

2) Разработан новый способ определения предела прочности материала изделия по данным его акустико-эмиссионных испытаний, способ позволяет повысить точность оценки предела прочности за счет учета неоднородности прочностного состояния материала;

13) Впервые разработана методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала, позволяющая оценить влияние степени неоднородности напряженного состояния и неоднородности структуры материала на прочность детали;

4) Разработана новая методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения, которая в отличие от предыдущих позволяет оценить остаточный ресурс объектов, подвергающихся перегрузкам.

Практическая ценность работы. Разработанная методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения позволит повысить надежность их работы. Также она может быть использована для совершенствования технологии обработки металлов давлением. Методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала может быть применена для оценки качества различных технологических процессов, в частности, процесса сварки.

Реализация работы. По результатам работы получен патент на способ определения прочности материала изделия (№ 2445615). Результаты работы использовались при проведении диагностики состояния сосудов давления, внедрены в учебный процесс подготовки магистров по направлению «Прикладная механика» (см. Приложения).

Апробация работы. Работа является победителем конкурса грантов 2010 года для студентов и аспирантов вузов и технических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга, результаты работы докладывались на Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «XXXVIII неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург 2009 г.), научно-методической конференции «Инновационные технологии, подходы и методики подготовки студентов-механиков по общепрофессиональным и специальным дисциплинам» (Санкт-Петербург 2010 г.), международной научно-практической конференции«Неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург 2010, 2011 гг.), международной научно-практической конференции «Современное машиностроение. Наука и образование» (Санкт-Петербург 2011, 2012 гг.).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 9 работ.

1 Постановка вопроса

73]. Результаты работы X. Данегана показали возможность оценки трещиностойкости конструкции по сигналам АЭ.

Приблизительно в это же время, исходя из тех же предположений, что и Данеган, и дополнительно опираясь на модель Д. Дагдайла оценки пластического объема, И. Палмер и П. Хилд получили выражение, связывающее число импульсов АЭ с приложенным напряжением о в форме: где И - постоянная, определяемая условиями испытаний, параметрами материала и геометрией образца; С - половина длины трещины; отах -прочность материала [41].

В 1976 году А. Поллоком была проведена дополнительная проверка двух этих моделей, и получено хорошее совпадение расчетного числа импульсов АЭ с результатами экспериментов [41]. Был сделан вывод о том, что обе модели, не смотря на разные формы записей параметров, отражают истинные зависимости, существующие в природе. Однако наибольшее распространение получила появившаяся раньше модель Данегана, широко применяемая и сейчас [113].

В конце 1970-х годов В. И. Ивановым [40] был проведен ряд экспериментов при статических и циклических нагружениях, и показано, что в формуле Данегана вместо коэффициента интенсивности напряжений может быть использован какой-либо параметр, связанный с ним (усилие, время, число циклов нагружения и др.). В 1990 году В. И. Иванов, С. П. Быков, А. Н. Рябов [42] на основе работы Е. К. Хилла [22, 114] предложили методику оценки механизма и стадии разрушения, в которой основными величинами для расчетов являлись возрастание числа импульсов АЭ ДЛ^ при увеличении параметров нагружения на АР,-. Кривая Л^(Р) аппроксимировалась степенной зависимостью Щ = СРЗависимость суммарной АЭ от параметра нагружения была выражена в приращениях этих величин как

АМм Л | АРм Т" Щ

1Т1 1 ' ' 1 I -Т-1

Щ "I ^ J А*? ' где N,+1 = ЛГ, + Р1+1 = Р, + АР,+\, ЛГ, - значение суммарной АЭ в 1-ый момент времени; т - показатель степени, характеризующий темп нарастания суммарной АЭ.

Позднее теми же авторами был предложен способ классификации источников АЭ по локально-динамическому показателю [73]. Анализ зависимости параметра т от нагрузки (а значит, и скорости роста трещины), а также сопоставление фрактографии поверхности разрушения с характеристиками АЭ позволили установить значения т, характеризующие переход от менее активных источников АЭ к более активным (см. табл. 2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проанализированы процессы, происходящие в материале объектов машиностроения, показано значительное и непрогнозируемое влияние пластической деформации на их прочность и ресурс.

2. Построена модель накопления повреждений в материале и излучения сигналов акустической эмиссии в условиях пластической деформации, основанная на микромеханической модели акустической эмиссии. Отмечено удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными результатов моделирования временных зависимостей параметров акустической эмиссии и расчётных значений времени до разрушения образцов сварных соединений.

3. Для случая сложного макронапряженного состояния объекта машиностроения разработана методика структурно-силового анализа прочностной неоднородности материала. Методика позволяет проанализировать состояние структуры материала, может быть использована для сравнения качества различных технологических процессов.

4. Разработана методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения.

5. Методика прогнозирования работоспособности критически нагруженных объектов машиностроения апробирована в условиях промышленных испытаний сосудов, нагруженных внутренним давлением. Методика позволяет оценить текущую степень повреждения материала и остаточный ресурс объектов, теряющих работоспособность при перегрузках в момент проведения диагностических испытаний.

Работа выполнена при поддержке гранта Правительства Санкт-Петербурга.

1. ГОСТ Р52727-2007. Техническая диагностика. Акустико-эмиссионная диагностика. Общие требования. Введ. 2007-01-10. - М.: Стандартинформ, 2007.- 11 с.

2. ПБ 03-593-03. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов. Введ. 2003-21-06. - М.: ПИО ОБТ, 2003. - 26 с.

3. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций / А.Н. Серьезнов, JI.H. Степанова, В.В. Муравьев и др. / Под ред. J1.H. Степановой .— М.: Радио и связь, 2000,—280 с.

4. Акустическая эмиссия в экспериментальном материаловедении / Н. А. Семашко, В. И. Шпорт, Б. Н. Марьин и др. Под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Н. А. Семашко. -М.: Машиностроение, 2002. 240 с.

5. Алехин В.К., Подбельский В.В. Система мониторинга и экспертного анализа материалов методом акустической эмиссии. // Проектирование телекоммуникационных и информационных систем. М.: МИЭМ, 2007, С. 139-141.

6. Алёшин Н.П., Бигус Г.А. Применение акустических методов контроля при оценке остаточного ресурса резервуаров и трубопроводов. // Безопасность труда в промышленности. 2001. - № 11. - С. 18-23.

7. Андрейкив А. Е., Лысак Н. В. Использование акустической эмиссии для оценки трещиностойкости материалов при монотонном нагружении // Физико-химическая механика материалов. 1983. - № 4. - С. 110-114.

8. Андрейкив А. Е., Лысак Н. В. Метод АЭ в исследовании процессов разрушения. Киев: Наук, думка, 1989. - 176 с.

9. Андронов В. М., Бибик 3. И. и др. Связь акустической эмиссии алюминиевых сплавов Д16 и АМГ-6М с изменениями дислокационной структуры; определяемыми по электронномикроскопическим данным // Металлофизика. 1985. - № 1. - С. 94 - 98.

10. Башков О. В., Семашко Н. А. Акустическая эмиссия при смене механизмов деформации пластичных конструкционных материалов // Физическая мезомеханика. 2004. - Т. 7. - № 6. - С. 59 - 62.

11. Бетехтин В. И., Глезер А. М., Викарчук А. А. Физика прочности и пластичности твердых тел: проблемы и перспективы // Изв. РАН. Сер. физ. -2004. Т. 68. - № 10. - С. 1382 - 1383.

12. Бигус Г. А., Дорохова Е. Г. Идентификация источника АЭ на основе параметров распределения вероятности амплитуды сигнала АЭ // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1998. - № 3. - С. 25 - 31.

13. Богза В. Г. Усиление стальных строительных конструкций с учетом развития ограниченных пластических деформаций : автореф. дис. на соиск. степ канд. техн. наук : 05.23.01. Одесса, 1984.

14. Бойко В. С., Гарбер Р. И., Косевич А. М. Обратимая пластичность кристаллов. -М.: Наука, 1991. -279 с.

15. Бойко В. О., Гарбер Р. И., Кривенко Л. Ф. Звуковая эмиссия при аннигиляции дислокационного скопления // Физика твердого тела. 1974.16.-С. 1233 1235.

16. Болотин В. В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. 312 с.

17. Буйло С. И. Использование инвариантных соотношений параметров потока сигналов акустической эмиссии для диагностики предразрушающего состояния твёрдых тел. // Дефектоскопия. 2002. - № 2. - С. 48-53.

18. Буйло С. И. Связь амплитуды акустического излучения ансамбля микродефектов со скоростью деформации и восстановление количества актов АЭ при изменении динамического диапазона регистрируемых сигналов // Дефектоскопия. 2007. - № 3. - С. 69 - 77.

19. Бунина Н. А. Исследование пластической деформации металлов методом акустической эмиссии. JL: Изд-во ЛГУ, 1990. - 155 с.

20. Вайнберг В. Е., Кантор А. Ш., Лупашку Р. Г. Применение кинетической концепции разрушения для расчета интенсивности акустической эмиссии // Дефектоскопия. 1976. - № 3. - С. 89 - 96.

21. Влияние водорода и механических напряжений на скорость звука в титане и нержавеющей стали / И. П. Чернов, Ю. П. Черданцев, Г. В. Гаранин, А. М. Лидер, А. С. Сурков // Альтернативная энергетика и экология. 2005. -Т. 25,-№5.

22. Гилман Дж. Микродинамическая теория пластичности.— В кн.: Микропластичность. М.: Металлургия, 1972. - С. 18-36.

23. Головинский П. А., Ушаков И. И. Теория фрактального роста трещин и сопутствующая акустическая эмиссия // Технология металлов. — 2006. № 3. -С. 47-51.

24. Гордиенко JI. К. Субструктурное упрочнение металлов и сплавов // АН СССР. Научный совет по проблеме "Новые процессы получения и обработки металлических материалов" .— Москва : Наука, 1973 .— 223 с.

25. Грешников В. А., Дробот Ю. В. Акустическая эмиссия. Применение для испытаний материалов и изделий. М.: Издательство стандартов, 1976. -272 с.

26. Гурьев А. В., Алхименков Т. Б. Влияние предварительной пластической деформации на низкотемпературную прочность углеродистых сталей // Проблемы прочности. 1979. - № 7. - С. 52 - 58.

27. Гусев О. В. Акустическая эмиссия при деформации монокристаллов тугоплавких металлов. М.: Наука. 1982. - 108 с.

28. Дзугутов М. Я. Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов. М.: Металлургия, 1971. 424 с.

29. Динамика дислокаций и пластичность : Пер. с яп. / Т. Судзуки, X. Есинага, С. Такеути .— Москва : Мир, 1989 .— 294 с.

30. Донин А. Р. Расчет долговечности сварных соединений по активности акустической эмиссии // Дефектоскопия. 1980. - № 6. - С. 52 - 57.

31. Дробот Ю. Б., Корчевский В. В. Исследование связи акустической эмиссии с образованием полос скольжения при пластическом деформировании аустенитной стали // Дефектоскопия. 1985. - № 6. - С. 38 - 42.

32. Егоров А. В., Матвеев С. И. Двухчастотный анализ сигналов акустической эмиссии при пластической деформации и разрушении алюминиевых сплавов // Известия Алтайского государственного университета. -2009. -Т. 61. -№ 1.-С. 113-116.

33. Зуев JI. Б., Данилов В. И., Семухин Б. С. Пространственно-временное упорядочение при пластическом течении твердых тел // Успехи физики металлов. 2002. - Т. 3. - № 3. - С. 237 - 304.

34. Зуев Л. Б., Семухин Б. С., Бушмелева К. И. Изменение скорости ультразвука при пластической деформации А1 // Журнал технической физики. -2000. Т. 70. -№ 1. - С. 52-56.

35. Иванов В. И. Применение метода акустической эмиссии для неразрушающего контроля и исследования материалов (обзор основных проблем и задач) // Дефектоскопия. 1980. - № 5. - С. 65-84.

36. Иванов В. И., Белов В. М. Акустикоэмиссионный контроль сварки и сварных соединений.— Москва : Машиностроение, 1981 .— 184с.

37. Иванов В. И., Быков С. П., Рябов А. Н. О критериях оценки степени опасности дефекта по параметрам акустической эмиссии // Дефектоскопия. -1985,-№2.-С. 62-65.

38. Иванова В. С. Разрушение металлов. М.: Металлургия, 1979. - 168 с.

39. Идентификация источников акустической эмиссии при деформации и разрушении стали 12Х18Н10Т / Башков О. В., Панин С. В., Семашко Н. А., Петров В. В., Шпак Д. А. // Заводская лаборатория: Диагностика материалов. -2009.-№ 10. С. 51-57.

40. Качанов Л. М. Основы теории пластичности, изд. 2 перераб. и доп. -М. : Наука, 1969.-420 с.

41. Кинетический подход к прогнозированию методом акустической эмиссии прочности и долговечности адгезионных соединений металл-полимер / Башкарев А. Я., Куксенко В. С., Носов В. В., Петров В. А. // Доклады АН СССР. 1988. - Т. 301. - № 3. - С. 595 - 598.

42. Клюев В. В., Бобров В. Т. Техническая диагностика основа безопасности страны // Контроль. Диагностика. - 2011. - № 5. - С. 55-61.

43. Козинкина А. И. Моделирование и оценка накопления повреждений в конструкционных материалах на базе данных акустической эмиссии : автореф. дис. на соиск. уч. степ. док. техн. наук : 01.02.04. М., 2008. - 34 с.

44. Козинкина А. И., Рыбакова Л. М., Березин А. В. Оценка степени микроразрушений при деформации металлических материалов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. - Т. 72. - № 4. - С. 39 - 42.

45. Козлов Э. В., Попова Н. А., Конева Н. А. Фрагментированная субструктура, формирующаяся в ОЦК-сталях при деформации // Изв. РАН. Сер. физ. 2004. - Т. 68. - № 10. - С. 1419 - 1427.

46. Корчевский В. В. Акустическая эмиссия при пластическом деформировании поликристаллов // Контроль. Диагностика. 2006. - № 5. -С. 42-48.

47. Корчевский В. В. Измерение параметров акустической эмиссии при растяжении металлов // Измерительная техника. 2006. - № 5. - С. 64 - 68.

48. Корчевский В. В. Развитие и применение акустико-эмиссионного и рентгенодифрактометрического методов исследования пластической деформации поликристаллов: автореф. дис. на соиск. учен. степ, д-ра физ.-мат. наук: 01.04.07. Хабаровск: 2007. - 31 с.

49. Корчевский В. В., Хосен Ри. Рентгенодифрактометрический и акустико-эмиссионный методы исследования пластической деформации сталей. Владивосток: Дальнаука, 2006. - 209 с.

50. Косевич А. М. Динамическая теория дислокаций // Украинский физический журнал. 1964. - Т. 84. - С. 579 - 609.

51. Крылов В. А. Определение вероятности саморазрушения металла по спектру акустической эмиссии на стадии предразрушения // Атом, энергия. — 2007. Т. 102. - № 6. - С. 351-358.

52. Крылов В. А. Практический подход к решению задачи акустико-эмиссионной диагностики оборудования АЭС // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1990. - № 1. - С. 77 - 85.

53. Кузьмин О. В. Методика контроля и повышения несущей способности металлоконструкций строительных машин в процессе эксплуатации : автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. технич. наук : 05.05.04. СПб, 2011. - 23 с.

54. Кукса Л. В. Закономерности развития микронеоднородной пластической деформации металлов // Проблемы прочности. 1979. - № 9. -С. 13-19.

55. Малыгин Г. А. Механизм деформационного упрочнения и образования дислокационных структур в металлах при больших пластических деформациях // Физика твердого тела. 2006. - Т. 48. - № 4. - С. 651 - 657.

56. Мерсон Д. Л. Особая роль поверхности в формировании пика акустической эмиссии, наблюдаемого в области предела текучести // Изв. РАН. Сер. физ. 2004. - Т. 68. - № 10. - С. 1477 - 1483.

57. Методологические аспекты оценки прочности и остаточного ресурса сосудов давления на основе акустико-эмиссионной диагностики / Волковас В., Дорошевас В., Эльманович В. И., Багмутов Д. В. // Дефектоскопия. 2004. - № 11.-С. 50-61.

58. Муравьев Т. В., Зуев Л. Б. Особенности акустической эмиссии при развитии полосы Чернова-Людерса в образцах из низкоуглеродистой стали // Журнал технической физики. 2008. - Т. 78. - № 8. - С. 135 - 139.

59. Нацик В. Д., Чишко К. А. Звуковое излучение при аннигиляции дислокаций // Физика твердого тела. 1972. - Т. 14. - № 11. - С. 3126 - 3132.

60. Нацик В. Д. Излучение звука дислокацией, выходящей на поверхность кристалла // Письма в ЖЭТФ. 1958. - Т. 8. - № 6. - С. 324 - 327.

61. Нацик В.Д., Чишко К.А. Акустическая эмиссия дислокаций, выходящих на поверхность кристалла // Акустический журнал. 1982. - Т. 28. -№3.-С. 381 -389.

62. Нацик В. Д., Чишко К. А. Динамика и звуковое излучение дислокационного источника Франка-Рида // Физика твердого тела. 1975. -№17. - С. 342-345.

63. Научные основы прочности и разрушения материалов: пер. с яп. / Т. Екобори; под ред. Г. С. Писаренко. Киев: Науковадумка, 1978. - 351 с.

64. Недосека А. Я., Недосека С. А. Акустическая эмиссия и ресурс конструкций // Техн. диагност, и неразруш. контроль. 2008. - № 2. - С. 5 - 14.

65. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник/ В. В. Клюев, Ф. Р. Соснин, А. В. Ковалев; Под ред. В. В. Клюева. 2-е изд., испр. и доп. -Москва: Машиностроение, 2003. - 656 с.

66. Никитин Е. С., Семухин Б. С., Зуев JI. Б. Локализованное пластическое течение и пространственно-временное распределение сигналов акустической эмиссии // Письма в ЖТФ. 2008. - Т. 34. - № 15. - С. 70 - 74.

67. Новиков Н. В., Вайнберг В. Е. О методике определения разрушающей нагрузки для образцов металлов по характеристикам акустической эмиссии // Проблемы прочности. 1977. - № 11. - С. 99 - 102.

68. Новиков В. Ф., Мощура О. К., Прилуцкий В. В., Муратов К. Р. К определению пластически деформированных участков металлоконструкции // Контроль. Диагностика. 2010. - № 7. - С. 18-21.

69. Носов В.В. Диагностика машин и оборудования: Учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп.- СПб : Изд-во «Лань», 2012.- 384 с.

70. Носов В.В. Методология оценки прочности и ресурса технических объектов с помощью метода АЭ // Труды СПбГПУ. 2007. - № 504. - С. 119132.

71. Носов В.В. Микромеханика акустической эмиссии гетерогенных материалов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2006. - № 3. - С. 20 -27.

72. Носов В.В. Оценка прочности и ресурса сварных конструкций с помощью метода акустической эмиссии // Дефектоскопия. 2009. - № 2. -С. 58-66.

73. Одинг И. А. Теория дислокаций в металлах и ее приложение. М.: Наука, 1959.- 84 с.

74. Олемской А. И., Кацнельсон А. А. Синергетика конденсированной среды. М.: УРСС, 2003. - 336 с.

75. Пенкин А. Г., Терентьев В.'Ф., Маслов Л. Г. Оценка остаточного ресурса работоспособности трубных сталей с использованием методов акустической эмиссии и кинетической твердости. М.: Интерконтакт Наука, 2005. -70 с.

76. Перлович Ю. А., Исаенкова М. Г., Фесенко В. А. Закономерности субструктурной неоднородности деформированных металлических материалов // Изв. РАН. Сер. физ. 2004. - Т. 68. - № 10. - С. 1462 - 1471.

77. Петров В. А. О механике и кинетике макроразрушения // Физика твердого тела. 1979. - Т. 21. - № 12. - С. 3681 - 3686.

78. Петров В. А. Принципы кинетической теории прогнозирования макроразрушения твердых тел // Физика твердого тела. 1981. - Т. 23. - № 12. -С. 3581-3586.

79. Петров В. А. Термоактивированное разрушение. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2006. - 168 с.

80. Петров В. А., Башкарев А. Я., Веттегрень В. И. Физические основы прогнозирования долговечности конструкционных материалов. СПб.: Политехника, 1993. 475 с.

81. Пластическая деформация и разрушение кристаллических тел. Деформация и развитие микротрещин / В. И. Бетехтин, В. И. Владимиров, А. Г. Кадомцев, А. И. Петров // Проблемы прочности. 1979. - № 7. - С. 38 - 44; № 8. -С. 51-57; №9.-С. 3-9.

82. Плехов О. А. Структурно-кинетические механизмы деформирования и разрушения материалов в крупнозернистом и субмикрокристаллическом состояниях : автореф. дис. на соиск. уч. степ, доктора ф. м. наук : 01.02.04. -Пермь, 2009. - 32 с.

83. Попова Л. И. Влияние механизмов пластической деформации и структурных факторов на параметры акустической эмиссии в медных сплавах : автореф. дис. на соиск. уч. степ. к. ф.-м. н. : 01.04.07. Самара, 2002.

84. Потапова Л. Б., Ратнер С. Б. Энергетический критерий длительной прочности твердых материалов с нелинейными физическими свойствами // Проблемы прочности. 1997. - № 5. - С. 23 - 29.

85. Пригоровский Н. И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений : Справочник.— М. : Машиностроение, 1983.- 248 с.

86. Прочность и релаксационные явления в твердых телах / В. А. Степанов, Н. Н. Песчанская, В. В. Шпейзман; Академия наук СССР; Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе; отв. ред. В. Р. Регель. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1984. - 244 с.

87. Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела, Учеб. пособие для вузов. -2-е изд., испр. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит, 1988.712 с.

88. Разрушение металлов при пластическом деформировании / С. М. Красневский, Е. М. Макушок, В. Я. Щукин ; Академия наук Белорусской ССР. Физико-технический институт; под ред. А. В. Степаненко .— Минск : Наука и техника, 1983 .— 173 с.

89. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М., Наука, 1974. - 560 с.

90. Ринкевич А. Б., Корх Ю. В., Смородинский Я. Г. Перспективы применения неразрушающего контроля для диагностики нано- и микроструктурных материалов // Дефектоскопия. 2010. - № 1. - С. 14 - 20.

91. Ромашов Р. В. Определение характеристик длительной прочности материалов по результатам испытаний ограниченной длительности // Успехи современного естествознания. 2006. - № 11. - С. 69 - 71.

92. Структурная неоднородность и методы ее снижения для повышения качества конструкционных сталей / Н. В. Малахов, Г. Д. Мотовилина, Е. И. Хлусова, А. А. Казаков // Вопросы материаловедения. 2009. - Т. 59. - № 3. -С. 52 - 64.

93. Сысоев О. Е. Возможности мониторинга предельных состояний металлических изделий в машиностроении и строительстве по параметрам акустической эмиссии // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. -2011. -Т. 13.-№ 1.-С. 698 -701.

94. Тамуж В. П., Куксенко В. С. Микромеханика разрушения полимерных материалов. Рига: Знатнее, 1978. - 294 с.

95. Теория дислокаций : Пер. с англ. / Дж. Хирт, И. Лоте .— Москва : Атомиздат, 1972 .— 599 с.

96. Физические основы пластической деформации : Учеб. пособие для вузов по спец. "Обраб. металлов давлением". / П. И. Полухин, С. С. Горелик,

97. B. К. Воронцов.— Москва : Металлургия, 1982 .— 584 с.

98. Филоненко С. Ф., Городыский Н. И., Бирюков В. С. Особенности сигналов акустической эмиссии при пластическом деформировании и хрупком разрушении материалов // Физико-химическая механика материалов. 1985. -Т. 21. - № 6. - С. 24-32.

99. Чечулин Б. Б. Исследование микронеоднородности пластической деформации стали // Физика металлов и металловедение. 1955.-Т. 1. - № 2.1. C. 251 -260.

100. Штремель М. А. Предельное состояние трещиноватой среды // Физическая мезомеханика. 2004. - Т. 7. - № 6. - С. 11-18.

101. An international code. 2007 ASME Boiler & Pressure Vessel Code / The American Society of Mechanical Engineers

102. Hill E. K., Egle D. M. Acoustic emission in jet engine fan. Blades // Mater, evaluation. 1982. - V. 40. - № 7.

103. Intermittent dislocation flow in viscoplastic deformation / M. -C. Miguel, A. Vespignani, S. Zapperi, J. Weiss, J. -R. Grasso // Nature. 2001. - V. 410. -P. 667-671.

104. James D. R., Carpenter S. N. Relationship between acoustic emission and dislocation kinetics in crystalline solids // J. Appl. Phys. 1971. - V. 42. - № 12. -P. 4685-4697.

105. Keiser I. Erkenntnisse und folgerungen aus der messing von gerauschen bei zugbeauspruchung von metallischen werkstoffen // Arch Eisenhuttenwesen. -1953.-Bd. 24. -H 11/2. S. 43-45.

106. Pao Y.-H., Gajewski R. R. Generalized ray theory and transient response of layered elastic-solids // Physical acoustics. 1977. - V. 13. - № 6. - P. 184 - 265.

107. Richeton Т., Weiss J., Louchet F. Breakdown of avalanche critical behavior in polycrystalline plasticity // Nature Materials. 2005. - V. 4. - P. 465 -469.

108. Sjogren Т., Svensson I. L. Studying elastic deformation behavior of cast irons by acoustic emission // International Journal of Cast Metals Research. 2005. -V. 18. -№4. - P. 249-256.

109. Trochidis A., Polyzos B. Acoustic emission during plastic deformation of crystals: A lattice-dynamics approach // Journal of applied physics. 1995. - V. 78. -№ l.-P. 170- 175.

110. Акустико-эмиссионный метод контроля процессов пластической деформации и разрушения металлических материалов. URL: http://www.sds.ru/articles/aereview/index.html (дата обращения: 21.02.2011).

111. Деформационное старение // Mat-Physics.ru: сайт. 2009-2010. URL: http://mat-physics.ru/fizmat016.html (дата обращения: 08.04.2010)

112. Метод Магнитной Памяти Металла новое направление в технической диагностике. URL: http://energodiagnostika.ru/ru/aboutmmm/ aboutmmmmethod.aspx (дата обращения: 02.03.2012).

113. Поллок Д. А. Акустико-эмиссионный контроль, авторская перепечатка из книги Металлы (MetalsHandbook), 9-е издание, т. 17, ASMInternational (1989), с. 278 294. URL: http://www.diapac.ru/Articles/ Pollock.pdf (дата обращения: 08.11.2011).

114. Проверка адекватности регрессионной модели. URL: http://helpstat.ru/ 2012/01/proverka-adekvsionnoi-modeli/ (дата обращения: 10.06.2012).

115. Acoustic emission monitoring of bridge structures in the field and laboratory / R. Pullin, K. M. Holford, R. J. Lark, M. J. Eaton. URL: http://www.ndt.net/article/jae/papers/26-172.pdf (дата обращения: 10.01.2011).

116. Budano S., Giunta G., Lucci A. Acoustic emission data analysis to evaluate damage mechanisms in pipeline carbon steels. URL: http://www.ndt.net/article/ndtnet/201 l/24Budano (дата обращения: 22.02.2011).

117. Catty J. Acoustic emission testing of buried pressure vessels // 10th European Conference of Non-Destructive Testing, Moscow 2010, June 7-11. URL: http://www.ndt.net/article/ecndt2010/reports/l0704.pdf (дата обращения: 18.02.2011).

118. Diagnostics of deformation and fracture stages on the basis of acoustic emission, optical microscopy and strain gauging / S. Panin, S Khizhnyak, O. Bashkov, A. Byakov, I. Shakirov, V. Grenke, M. Poltaranin, P. Lyubutin, D. Shpak,xL

119. M. Kuzovlev, M. Kirichenko // 10 European Conference of Non-Destructive Testing, Moscow 2010, June 7-11. URL: http://www.ndt.net/article/ecndt2010/ reports/l0715.pdf (дата обращения: 07.02.2011).

120. Hay D. R., Cavaco J. A., Mustafa V. Monitoring the civil infrastructure with acoustic emission: bridge case studies. URL: http://www.ndt.net/ article/jae/papers/27-001 .pdf (дата обращения: 18.02.2011).

121. Introduction to Acoustic Emission Testing // NDT Education Resource Center: site. 2001 2010. URL: http://www.ndt-ed.org/EducationResources /CommunityCollege/Other%20Methods/AE/AEIndex.htm (дата обращения: 08.04.2010). (дата обращения: 15.04.2010).

122. Lazarev A., Vinogradov A. About plastic instabilities in iron and powerspectrum of acoustic emission. URL: http://www.ndt.net/article/jae/papers/27-144.pdf (дата обращения 20.05.2011).

123. Moura A., Yukalov V. I. Self-similar extrapolation for the law of acoustic emission before failure of heterogeneous materials. URL: http://arxiv.org/PScache/cond-mat/pdf/0302/0302258vl .pdf (дата обращения: 10.10.2011).

124. Muravin В. Acoustic Emission Method. History. Fundamentals. Applications, 2009. URL: http://www.muravin.com/ae/Muravin%20-20Acoustic%20 Emission%20Method%20-%20short%20presentation%20for%20students.ppt (дата обращения: 08.04.2010).

125. Paiziev A., Knyazev E. The defective structure of plastically deformed constructional steel 12X18H10T. . URL: http://www.ndt.net/article/v09n07/paiziev/ paiziev.htm (дата обращения: 01.11.2011).