Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения
Создан алгоритм оценки степени деградации материала акустическим методом на стадии накопления структурной поврежденности. Приведены результаты акустических исследований стали 08Х18Н10Т при усталостном разрушении....
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2014
|
| Назва видання: | Проблемы прочности |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/173173 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения / В.В. Мишакин, Ф.М. Митенков, В.А. Клюшников // Проблемы прочности. — 2014. — № 5. — С. 103-108. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-173173 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1731732020-11-26T01:26:40Z Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения Мишакин, В.В. Митенков, Ф.М. Клюшников, В.А. Научно-технический раздел Создан алгоритм оценки степени деградации материала акустическим методом на стадии накопления структурной поврежденности. Приведены результаты акустических исследований стали 08Х18Н10Т при усталостном разрушении. Розроблено алгоритм оцінки ступені деградації матеріалу акустичним методом на стадії накопичення структурної пошкоджуваності. Наведено результати акустичних досліджень сталі 08Х18Н10Т при втомному руйнуванні. 2014 Article Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения / В.В. Мишакин, Ф.М. Митенков, В.А. Клюшников // Проблемы прочности. — 2014. — № 5. — С. 103-108. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0556-171X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/173173 620.179.16 ru Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел |
| spellingShingle |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел Мишакин, В.В. Митенков, Ф.М. Клюшников, В.А. Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения Проблемы прочности |
| description |
Создан алгоритм оценки степени деградации материала акустическим методом на стадии накопления структурной поврежденности. Приведены результаты акустических исследований стали 08Х18Н10Т при усталостном разрушении. |
| format |
Article |
| author |
Мишакин, В.В. Митенков, Ф.М. Клюшников, В.А. |
| author_facet |
Мишакин, В.В. Митенков, Ф.М. Клюшников, В.А. |
| author_sort |
Мишакин, В.В. |
| title |
Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения |
| title_short |
Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения |
| title_full |
Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения |
| title_fullStr |
Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения |
| title_full_unstemmed |
Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения |
| title_sort |
разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08х18н10т на ранних стадиях усталостного разрушения |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/173173 |
| citation_txt |
Разработка акустического метода оценки степени деградации стали 08Х18Н10Т на ранних стадиях усталостного разрушения / В.В. Мишакин, Ф.М. Митенков, В.А. Клюшников // Проблемы прочности. — 2014. — № 5. — С. 103-108. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Проблемы прочности |
| work_keys_str_mv |
AT mišakinvv razrabotkaakustičeskogometodaocenkistepenidegradaciistali08h18n10tnarannihstadiâhustalostnogorazrušeniâ AT mitenkovfm razrabotkaakustičeskogometodaocenkistepenidegradaciistali08h18n10tnarannihstadiâhustalostnogorazrušeniâ AT klûšnikovva razrabotkaakustičeskogometodaocenkistepenidegradaciistali08h18n10tnarannihstadiâhustalostnogorazrušeniâ |
| first_indexed |
2025-07-15T09:42:19Z |
| last_indexed |
2025-07-15T09:42:19Z |
| _version_ |
1837705504173850624 |
| fulltext |
ÓÄÊ 620.179.16
Ðàçðàáîòêà àêóñòè÷åñêîãî ìåòîäà îöåíêè ñòåïåíè äåãðàäàöèè ñòàëè
08Õ18Í10Ò íà ðàííèõ ñòàäèÿõ óñòàëîñòíîãî ðàçðóøåíèÿ*
Â. Â. Ìèøàêèí, Ô. Ì. Ìèòåíêîâ, Â. À. Êëþøíèêîâ
Èíñòèòóò ïðîáëåì ìàøèíîñòðîåíèÿ ÐÀÍ, Íèæíèé Íîâãîðîä, Ðîññèÿ
Ñîçäàí àëãîðèòì îöåíêè ñòåïåíè äåãðàäàöèè ìàòåðèàëà àêóñòè÷åñêèì ìåòîäîì íà ñòàäèè
íàêîïëåíèÿ ñòðóêòóðíîé ïîâðåæäåííîñòè. Ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû àêóñòè÷åñêèõ èññëåäîâà-
íèé ñòàëè 08Õ18Í10Ò ïðè óñòàëîñòíîì ðàçðóøåíèè.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: àêóñòè÷åñêèå ïàðàìåòðû, íåðàçðóøàþùèé êîíòðîëü, ïîâðåæäåí-
íîñòü, óñòàëîñòíîå ðàçðóøåíèå.
Ñîâðåìåííûå ïîäõîäû ê îöåíêå ñòåïåíè óñòàëîñòíîãî ðàçðóøåíèÿ ìåòàñòàáèëü-
íûõ ñïëàâîâ îñíîâàíû íà îïðåäåëåíèè êèíåòèêè ôàçîâûõ ïðåâðàùåíèé ïðè öèêëè-
÷åñêîì äåôîðìèðîâàíèè. Ñóùåñòâóåò êîððåëÿöèÿ ìåæäó ïëîòíîñòüþ ìèêðîòðåùèí è
îáúåìíîé äîëåé êðèñòàëëîâ ìàðòåíñèòà, îáðàçóþùèõñÿ ïðè óñòàëîñòíîì íàãðóæåíèè
[1], êîòîðûå âíîñÿò äîïîëíèòåëüíûé âêëàä â èçìåíåíèå óïðóãèõ õàðàêòåðèñòèê
ìåòàëëîâ.
Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ [2, 3] ïîêàçàëè, ÷òî ñòðóêòóðíî-÷óâñòâèòåëüíûå
àêóñòè÷åñêèå ïàðàìåòðû ïîçâîëÿþò îáíàðóæèâàòü äåãðàäàöèþ ñòðóêòóðû ìàòåðèàëà
çàäîëãî äî îáðàçîâàíèÿ ìàêðîòðåùèíû. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ñòàäèÿ íàêîïëåíèÿ ðàññåÿííîé
ïîâðåæäåííîñòè çàíèìàåò äî 80% ðåñóðñà ìàòåðèàëà, îöåíêà åãî ñîñòîÿíèÿ íà ðàííèõ
ñòàäèÿõ ðàçðóøåíèÿ èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå.
Èçâåñòíî, ÷òî ïðè óïðóãîïëàñòè÷åñêîì öèêëè÷åñêîì äåôîðìèðîâàíèè ïðîèñõî-
äÿò ñëîæíûå ïðîöåññû ñòðóêòóðíûõ ïðåîáðàçîâàíèé, êîòîðûå ïðèâîäÿò ê èçìåíåíèþ
ôèçè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ñïëàâîâ. Ñðåäè íèõ ìîæíî âûäåëèòü íàêîïëåíèå ìèêðî-
ïîâðåæäåíèé (âàêàíñèè, äèñëîêàöèè, ìèêðîïîðû, ìèêðîòðåùèíû), èçìåíåíèå êðèñòàëëî-
ãðàôè÷åñêîé òåêñòóðû, àëëîòðîïè÷åñêèå èçìåíåíèÿ (ìàðòåíñèòíîå ïðåâðàùåíèå
� � �� � �, ïðåäñòàâëÿþùåå ñîáîé áåçäèôôóçèîííûé ïåðåõîä îò ïàðàìàãíèòíîãî àóñòå-
íèòà �-Fe, èìåþùåãî ÃÖÊ-ðåøåòêó, â ôåððîìàãíèòíûé �� -ìàðòåíñèò ñ òåòðàãîíàëüíî-
èñêàæåííîé ÎÖÊ-ðåøåòêîé è/èëè ïàðàìàãíèòíûé �-ìàðòåíñèò ñ ÃÏÓ-ðåøåòêîé).
 êà÷åñòâå îñíîâíûõ àêóñòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ äëÿ ïðîâåäåíèÿ èññëåäîâàíèé
ñòàëè 08Õ18Í10Ò áûëè âûáðàíû ñêîðîñòè îáúåìíûõ óïðóãèõ âîëí (ÓÂ) (ïîïåðå÷íûå
è ïðîäîëüíûå), à òàêæå ñîîòíîøåíèÿ ýòèõ ñêîðîñòåé èëè âðåìåíè èõ ðàñïðîñòðà-
íåíèÿ. Äëÿ ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèé ñ îäíîñòîðîííèì äîñòóïîì öåëåñîîáðàçíî èñïîëü-
çîâàòü ïàðàìåòðû, êîòîðûå âûðàæàþòñÿ ÷åðåç ñîîòíîøåíèå âðåìåíè ðàñïðîñòðà-
íåíèÿ âîëí, òàê êàê â ýòîì ñëó÷àå íåò íåîáõîäèìîñòè èçìåðÿòü äëèíó àêóñòè÷åñêîãî
ïóòè (òîëùèíó ýëåìåíòà). Ïðè îïðåäåëåíèè, íàïðèìåð, ñêîðîñòè ÓÂ îñíîâíóþ
ïîãðåøíîñòü äàåò èçìåðåíèå äëèíû àêóñòè÷åñêîãî ïóòè. Òàêèìè ïàðàìåòðàìè äëÿ
îðòîòðîïíûõ ìàòåðèàëîâ (â ÷àñòíîñòè, êàòàíûå ëèñòû, óãîëêè, øâåëëåðû è äðóãèå
èçäåëèÿ ïðîêàòà) ÿâëÿþòñÿ êîýôôèöèåíòû Ïóàññîíà � zx è � zy , èçìåðåííûå âäîëü è
ïîïåðåê íàïðàâëåíèÿ ïðîêàòà ñîîòâåòñòâåííî, êîòîðûå îïðåäåëÿþòñÿ ïî âûðàæåíèÿì
[4]
�
zx
zz zx
zz zx
zx zz
zx zz
V V
V V
�
�
�
�
2 2
2 2
2 2
2 2
2
2
2
2( ) ( )
; �
zy
zz zy
zz zy
zy zz
zy zz
V V
V V
�
�
�
�
2 2
2 2
2 2
2 2
2
2
2
2( ) ( )
, (1)
© Â. Â. ÌÈØÀÊÈÍ, Ô. Ì. ÌÈÒÅÍÊÎÂ, Â. À. ÊËÞØÍÈÊÎÂ, 2014
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5 103
* Äîêëàä íà Ìåæäóíàðîäíîé íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé êîíôåðåíöèè “Óñòàëîñòü è òåðìîóñòàëîñòü
ìàòåðèàëîâ è ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèé” (Êèåâ, 2013).
ãäå Vzi è zi (i x y
, ) – ñêîðîñòü è âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïîïåðå÷íûõ ÓÂ, ïîëÿ-
ðèçîâàííûõ âäîëü ñîîòâåòñòâóþùèõ îñåé îðòîòðîïíîãî ìàòåðèàëà; Vzz è zz –
ñêîðîñòü è âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïðîäîëüíûõ ÓÂ. Íàïðàâëåíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ
ÓÂ ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñêîñòè ïðîêàòà ìàòåðèàëà.
Åùå îäíèì ïàðàìåòðîì, âåëè÷èíà êîòîðîãî îïðåäåëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ îáúåìíûõ
ÓÂ ïðè îäíîñòîðîííåì äîñòóïå ê ïëîñêèì ýëåìåíòàì êîíñòðóêöèé èëè áëèçêèì ê
íèì, ÿâëÿåòñÿ ïàðàìåòð àêóñòè÷åñêîé àíèçîòðîïèè À [4]:
A
V V
V V
zx zy
zx zy
zy zx
zy zx
�
�
�
�
2 2( )
( )
( )
( )
.
(2)
Ðàçðûõëåíèå ìàòåðèàëà, èëè ñòðóêòóðíàÿ ïîâðåæäåííîñòü �, îáðàçîâàâøàÿñÿ
âñëåäñòâèå íàêîïëåíèÿ òðåùèí, âëèÿåò íà ìîäóëü Þíãà è êîýôôèöèåíò Ïóàññîíà [5,
6]:
E E kE
�0 1( ),� � � ��
�0 1( ),k (3)
ãäå �
�
� �na 3
0( ) ;
0 è
– ïëîòíîñòè ìàòåðèàëà äî è ïîñëå îáðàçîâàíèÿ
ìèêðîïîð, ìèêðîòðåùèí.
Çàêîí èçìåíåíèÿ ìîäóëåé óïðóãîñòè Ì ïðè âûäåëåíèè äîïîëíèòåëüíîé ôàçû
ìîæíî çàïèñàòü â âèäå [7]
M V M V Mm m m
� � �
� �1 1 11( ) ,� (4)
ãäå Ì � – ìîäóëè óïðóãîñòè ìàòðèöû; M m è Vm – ìîäóëè óïðóãîñòè è îáúåìíàÿ
äîëÿ âûäåëèâøåéñÿ ôàçû.
 ïðîöåññå öèêëè÷åñêîãî äåôîðìèðîâàíèÿ ïðîèñõîäèò êàê íàêîïëåíèå ìèêðî-
äåôåêòîâ, òàê è óâåëè÷åíèå îáúåìíîé äîëè âûäåëèâøåéñÿ ôàçû.  ðàáîòå [8] ïîêà-
çàíî, ÷òî çàâèñèìîñòü èçìåíåíèÿ äîëè ìàãíèòíîé ôàçû (ìàðòåíñèòà) îò íàêîïëåííîé
ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè â ñòàëè X6CrNiTi1810 (àíàëîã ñòàëè 08Õ18Í10Ò) áëèçêà ê
ëèíåéíîé.
Íàêîïëåíèå ìèêðîïîð è ìèêðîòðåùèí ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ ìîäóëåé óïðó-
ãîñòè è ñêîðîñòè ÓÂ, ñ óâåëè÷åíèåì îáúåìíîé äîëè âûäåëèâøåéñÿ ôàçû (ïðè
M Mm � � ) ñêîðîñòü ÓÂ âîçðàñòàåò. Ýòè, êàê ìèíèìóì, äâà êîíêóðèðóþùèõ ïðîöåññà
âëèÿþò íà óïðóãèå õàðàêòåðèñòèêè.
Áûëî ïðîâåäåíî äâà ýêñïåðèìåíòà. Äëÿ èññëåäîâàíèé ïðè ðåãóëÿðíîì ðåæèìå
íàãðóæåíèÿ èñïîëüçîâàëè øåñòü îáðàçöîâ êðóãëîãî ñå÷åíèÿ èç ñòàëè, èìåþùåé
ñëåäóþùèé õèìè÷åñêèé ñîñòàâ (%) [9]: íå áîëåå 0,08 Ñ, íå áîëåå 0,8 Si, íå áîëåå 2 Mn,
17...19 Cr, 9...11 Ni, (5 Ñ – 0,7) Ti, íå áîëåå 0,02 S, íå áîëåå 0,035 Ð, íå áîëåå 0,3 Cu,
îñíîâà – æåëåçî. Îáðàçöû áûëè ðàçäåëåíû íà òðè ãðóïïû, êàæäóþ èç êîòîðûõ èñïû-
òûâàëè ïðè îäíîé èç òðåõ àìïëèòóä äåôîðìàöèè � �� . Äëÿ ïðîâåäåíèÿ èññëåäîâàíèé
ïðè áëî÷íîì ðåæèìå íàãðóæåíèÿ áûëî èñïûòàíî ÷åòûðå ãðóïïû îáðàçöîâ ïðè ñëåäó-
þùèõ ðåæèìàõ íàãðóæåíèÿ: 0 33 0 77, , %;� 0 77 0 33, , %;� 0 77 0 33 0 56, , , %;� � 0 33, �
� �0 56 0 77, , %.
Íà îáðàçöàõ (äèàìåòð ðàáî÷åé ÷àñòè 12 ìì) â öåíòðå áûëè âûðåçàíû ïëîùàäêè
(3 30� ìì) äëÿ óñòàíîâêè ïüåçîýëåêòðè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé.
Îáðàçöû ïîäâåðãàëèñü öèêëè÷åñêîìó äåôîðìèðîâàíèþ ïðè îáùåé àìïëèòóäå
äåôîðìàöèè � �� , âêëþ÷àþùåé ïëàñòè÷åñêóþ è óïðóãóþ ñîñòàâëÿþùèå. ×àñòîòà
íàãðóæåíèÿ ðàâíà ïðèìåðíî 3 Ãö.
Äëÿ èçìåðåíèÿ àêóñòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ýõî-èìïóëüñíûì ìåòîäîì èñïîëüçî-
âàëàñü ïåðåíîñíàÿ àêóñòè÷åñêàÿ óñòàíîâêà, ñîñòîÿùàÿ èç ãåíåðàòîðà çîíäèðóþùèõ
ñèãíàëîâ, âûñîêî÷àñòîòíîãî óñèëèòåëÿ, öèôðîâîãî îñöèëëîãðàôà ÐÑ SCOPE 1000VS
Â. Â. Ìèøàêèí, Ô. Ì. Ìèòåíêîâ, Â. À. Êëþøíèêîâ
104 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5
è ïåðñîíàëüíîãî êîìïüþòåðà. Öåíòðàëüíàÿ ÷àñòîòà ïüåçîýëåêòðè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâà-
òåëåé ñîñòàâëÿåò ~ 5 ÌÃö. Äèàìåòð ïðåîáðàçîâàòåëåé äëÿ âîçáóæäåíèÿ ïðîäîëüíûõ è
ïîïåðå÷íûõ âîëí ðàâåí 8 ìì, ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ âðåìåíè ðàñïðîñòðàíåíèÿ Ó –
îêîëî 2–3 íñ, ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè – 5 ì/ñ. Èñïûòàíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðè
êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ Ïóàññîíà ñîñòàâ-
ëÿåò 7 10 4� � .
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü èçìåíåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ Ïóàññîíà îò
÷èñëà öèêëîâ íàãðóæåíèÿ.
Îòìåòèì, ÷òî çíà÷åíèÿ �� zx è �� zy ïðè ðàçëè÷íûõ àìïëèòóäàõ äåôîðìè-
ðîâàíèÿ óâåëè÷èâàþòñÿ. Ýòî îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî ïðè àëëîòðîïè÷åñêîì ïðåâðà-
ùåíèè âûäåëÿåòñÿ ôàçà, ìîäóëè óïðóãîñòè êîòîðîé âûøå, ÷åì ó ìàòðèöû ìàòåðèàëà.
Ðèñ. 2 èëëþñòðèðóåò âçàèìîñâÿçü ìåæäó èçìåíåíèÿìè êîýôôèöèåíòîâ Ïóàññîíà
� �� �zx zy( ), ïîëó÷åííóþ ñ ïîìîùüþ àêóñòè÷åñêèõ èçìåðåíèé. Êðèâûå ðàçäåëÿþòñÿ
ïðè ðàçëè÷íûõ óðîâíÿõ àìïëèòóäû äåôîðìàöèè � �� .
Êàê âèäíî èç ðèñ. 2, ñâÿçü ìåæäó �� zx è �� zy õîðîøî àïïðîêñèìèðóåòñÿ
ëèíåéíîé çàâèñèìîñòüþ. Óãîë íàêëîíà êðèâîé � �� �zx zy( ) îïðåäåëÿåòñÿ àìïëèòóäîé
äåôîðìàöèè � �� . Äëÿ ìàêñèìàëüíîé àìïëèòóäû îí ìèíèìàëåí.
Äàííûå ýêñïåðèìåíòà ïîêàçûâàþò, ÷òî â ìîìåíò ïîÿâëåíèÿ ìàêðîòðåùèíû äëè-
íà L êðèâîé � �� �zx zy( ) îñòàåòñÿ ïðèáëèçèòåëüíî îäèíàêîâîé ïðè ðàçíûõ àìïëèòó-
äàõ öèêëè÷åñêîãî äåôîðìèðîâàíèÿ. Ïî ìåðå èñ÷åðïàíèÿ ðåñóðñà ìàòåðèàëà äëèíà L
Ðàçðàáîòêà àêóñòè÷åñêîãî ìåòîäà îöåíêè ñòåïåíèè äåãðàäàöèè ...
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5 105
a á
Ðèñ. 1. Èçìåíåíèå êîýôôèöèåíòîâ Ïóàññîíà �� zx è �� zy â çàâèñèìîñòè îò ÷èñëà öèêëîâ
íàãðóæåíèÿ: à – ïîëÿðèçàöèÿ ïîïåðå÷íûõ Ó âäîëü îñè íàãðóæåíèÿ; á – òî æå ïîïåðåê îñè
íàãðóæåíèÿ. (Çäåñü è íà ðèñ. 2: � – îáðàçåö N1, � �
� 0 33, %; � – N2, � �
� 0 33, %; � – N3,
� �
� 0 56, %; � – N4, � �
� 0 56, %; � – N5, � �
� 0 77, %; � – N6, � �
� 0 77, %.)
Ðèñ. 2. Âçàèìîñâÿçü ìåæäó èçìåíåíèÿìè êîýôôèöèåíòîâ Ïóàññîíà �� zx è �� zy .
Îáðàçîâàíèå
ìàêðîòðåùèíû
ðàñòåò, äîñòèãàÿ êðèòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ L* . Êðèâóþ � �� �zx zy( ) ïðåäëàãàåòñÿ èñïîëü-
çîâàòü äëÿ îöåíêè ñòåïåíè äåãðàäàöèè ìàòåðèàëà àêóñòè÷åñêèì ìåòîäîì íà ðàííèõ
ñòàäèÿõ ðàçðóøåíèÿ äî ïîÿâëåíèÿ ìàêðîòðåùèíû. Ïðåäëîæåííûé ïàðàìåòð äåãðà-
äàöèè Ï äëÿ îöåíêè ñîñòîÿíèÿ ìàòåðèàëà çàïèñûâàåòñÿ êàê
�
L
Lð
*
. (5)
Ìàêðîòðåùèíà ïîÿâëÿåòñÿ â ñëó÷àå åñëè L L� * . Äëèíà L ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî
ôîðìóëå
L Li
i
� , (6)
ãäå L L Li
zx
i
zy
i
�( ) ( ) ;2 2 L Lzx
i
zx
i
zx
i
zx
i
� � �� �� � 1 ; L Lzy
i
zy
i
zy
i
zy
i
� �� �1 1� �� � ;
�� � �zx
i
zx
i
zx
i
� �1; �� � � �zy
i
zy
i
zy
i
�1; i – íîìåð èçìåðåíèÿ, i n
1, ... , ; n – êîëè-
÷åñòâî èçìåðåíèé; L Lzx zy zx zy
0 0 0 0 0
� �� � .
Çíà÷åíèå L* ïðåäëàãàåòñÿ ðàññ÷èòûâàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
L a bð
* ( ).
� tg � (7)
Êîýôôèöèåíòû à è b îïðåäåëÿþòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ìíîæåñòâåííîé ðåãðåñ-
ñèè, a
0 0128, , b
0 0065, . Òàíãåíñ óãëà íàêëîíà � êðèâîé L ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî
ôîðìóëå
tg �
L
L
zx
i
zy
i
. (8)
Ïðè èçìåíåíèè íàðàáîòêè N N * âåëè÷èíà � ìîíîòîííî èçìåíÿåòñÿ ñ èíòåí-
ñèâíîñòüþ, çàâèñÿùåé îò âåëè÷èíû àìïëèòóäû íàãðóçêè, êîòîðàÿ âëèÿåò íà ñîîòíî-
øåíèå � �� �zx zy , ò.å. èçìåíÿåòñÿ óãîë �.
Ïðåäñòàâèì íàðàáîòêó êàê ôóíêöèþ N N f* ( , ).
� �
Äëÿ ðåãóëÿðíîãî ðåæèìà íàðàáîòêó ìîæíî îïðåäåëèòü ñ ïîìîùüþ âûðàæåíèÿ
N
N
k k k k k
*
ð
,
�
�
�
�
�
�
� � � �1 2 3
2
4
2
5� � � � �� � �tg tg tg� � � (9)
ãäå k1 0 679�
, ; k2 0 025�
� , ; k3 0183�
, ; k4 0 0016�
, ; k5 0 054�
� , .
Ðèñ. 3 èëëþñòðèðóåò ñâÿçü íàðàáîòêè ñ ïàðàìåòðîì � è êîððåëÿöèîííîå ïîëå
ðàñ÷åòíîãî è ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ñîîòíîøåíèÿ N N * .
Ñâÿçü íàðàáîòêè N N * ñ ïàðàìåòðàìè � è � äëÿ áëî÷íîãî ðåæèìà íàãðó-
æåíèÿ ïðåäëàãàåòñÿ îïðåäåëÿòü ñ ïîìîùüþ ìíîæåñòâåííîé ðåãðåññèè ïî ôîðìóëå
N
N
k k k k k
i
i
*
,
�
�
�
�
�
�
�
�
� � � ��
ð
tg tg tg1 2 3
2
4
2
5� � � � �� � �� � � (10)
106 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5
Â. Â. Ìèøàêèí, Ô. Ì. Ìèòåíêîâ, Â. À. Êëþøíèêîâ
ãäå N i
* – êðèòè÷åñêîå ÷èñëî öèêëîâ íàãðóæåíèÿ ïðè i-é àìïëèòóäå; N i – ÷èñëî
öèêëîâ íàãðóæåíèÿ ïðè i-é àìïëèòóäå.
Çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðà � îò íàðàáîòêè äëÿ áëî÷íîãî ðåæèìà íàãðóæåíèÿ
ïðèâåäåíû íà ðèñ. 4.
Êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè ìåæäó ðàñ÷åòíûì è ýêñïåðèìåíòàëüíûì çíà÷åíèåì
( )*N N� ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 0,9.
Ìîìåíò äîñòèæåíèÿ áëèçêîãî ê åäèíèöå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðà � õàðàêòåðèçóåòñÿ
ïîÿâëåíèåì ìàêðîòðåùèíû. Îáðàçîâàíèå ôàçû (ìàðòåíñèòà) ïðè öèêëè÷åñêîì äåôîð-
ìèðîâàíèè íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàíî ñ ðàçðóøåíèåì ìàòåðèàëà íà ìèêðîóðîâíå [10].
Êîíöåíòðàöèÿ íàïðÿæåíèé â ìåñòàõ ñîåäèíåíèÿ âûäåëèâøèõñÿ æåñòêèõ ÷àñòèö ñ
ìàòðèöåé ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ ìèêðîòðåùèí è äàëüíåéøåìó ðàçðóøåíèþ ñïëàâà.
Èçìåíåíèå ìîäóëåé, â òîì ÷èñëå êîýôôèöèåíòà Ïóàññîíà, îáóñëîâëåíî óâåëè÷åíèåì
êîíöåíòðàöèè è ðàçìåðà ýòèõ ÷àñòèö, ÷òî ïîçâîëÿåò ïî èçìåíåíèþ �� zx è �� zy
êîñâåííî ñóäèòü î ñòåïåíè äåãðàäàöèè ìàòåðèàëà. Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëèñü â
îáëàñòè ìàëîöèêëîâîé óñòàëîñòè. Òàêèì îáðàçîì, â ðåçóëüòàòå èññëåäîâàíèé ðàç-
ðàáîòàí àëãîðèòì îöåíêè ñòåïåíè äåãðàäàöèè ñòàëè 08Õ18Í10Ò íà ðàííåé ñòàäèè
óñòàëîñòíîãî ðàçðóøåíèÿ, îñíîâàííûé íà îïðåäåëåíèè ñ ïîìîùüþ àêóñòè÷åñêîãî
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5 107
a á
Ðèñ. 3. Ñâÿçü ( )*N N ý ñ ïàðàìåòðîì � (à) è ( )*N N ð ñ ( )*N N ý (á) äëÿ ðåãóëÿðíîãî ðåæèìà
íàãðóæåíèÿ: � – � �
� 0 33, %; � – � �
� 0 56, %; � – � �
� 0 77, %.
Ðèñ. 4. Ñâÿçü ( )*N N ý� ñ ïàðàìåòðîì � (à) è ( )*N N ð� ñ ( )*N N ý� (á) äëÿ áëî÷íîãî
ðåæèìà íàãðóæåíèÿ: � – 0 33 0 77, , %� ; � – 0 77 0 33, , %� ; � – 0 77 0 33 0 56, , , %� � ; � –
0 33 0 56 0 77, , , %.� �
a á
Ðàçðàáîòêà àêóñòè÷åñêîãî ìåòîäà îöåíêè ñòåïåíèè äåãðàäàöèè ...
ýõî-èìïóëüñíîãî ìåòîäà êîýôôèöèåíòîâ Ïóàññîíà � zx è � zy , èõ ñîîòíîøåíèÿ è
äëèíû êðèâîé � �� �zx zy( ) îòíîñèòåëüíî åå êðèòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ.
Ð å ç þ ì å
Ðîçðîáëåíî àëãîðèòì îö³íêè ñòóïåí³ äåãðàäàö³¿ ìàòåð³àëó àêóñòè÷íèì ìåòîäîì íà
ñòà䳿 íàêîïè÷åííÿ ñòðóêòóðíî¿ ïîøêîäæóâàíîñò³. Íàâåäåíî ðåçóëüòàòè àêóñòè÷íèõ
äîñë³äæåíü ñòàë³ 08Õ18Í10Ò ïðè âòîìíîìó ðóéíóâàíí³.
1. Òåðåíòüåâ Â. Ô. Óñòàëîñòü ìåòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ / Ïîä ðåä. Í. Ï. Ëÿêè-
øåâà. – Ì.: Íàóêà, 2003. – 254 ñ.
2. Ìèòåíêîâ Ô. Ì., Ìèøàêèí Â. Â., Ïè÷êîâ Ñ. Í. è äð. Èñïîëüçîâàíèå îïòè÷åñêîãî
è àêóñòè÷åñêîãî ìåòîäîâ êîíòðîëÿ äëÿ îöåíêè ïîâðåæäåííîñòè ñòàëåé íà ðàí-
íèõ ñòàäèÿõ óñòàëîñòíîãî ðàçðóøåíèÿ // Çàâîä. ëàá. Ñåð. Äèàãíîñòèêà ìàòåðè-
àëîâ. – 2009. – ¹ 12. – Ñ. 60 – 65.
3. Ìèøàêèí Â. Â., Êëþøíèêîâ Â. À., Êàññèíà Í. Â. Èññëåäîâàíèå ïðîöåññà ðàç-
ðóøåíèÿ ñòàëåé àêóñòè÷åñêèì ìåòîäîì è ìåòîäîì äåëèòåëüíûõ ñåòîê // Ïðîáë.
ìàøèíîñòðîåíèÿ è íàäåæíîñòè ìàøèí. – 2009. – ¹ 5. – Ñ. 33 – 39.
4. Êëþåâ Â. Â. Íåðàçðóøàþùèé êîíòðîëü è äèàãíîñòèêà: Ñïðàâî÷íèê. – Ì.: Ìà-
øèíîñòðîåíèå, 1995. – 488 ñ.
5. Âàâàêèí À. Ñ., Ñàëãàíèê Ð. Ë. Îá ýôôåêòèâíûõ õàðàêòåðèñòèêàõ íåîäíîðîäíûõ
ñðåä ñ èçîëèðîâàííûìè íåîäíîðîäíîñòÿìè // Ìåõàíèêà òâåðäîãî òåëà. – 1975. –
¹ 3. – Ñ. 65 – 76.
6. Ñàëãàíèê Ð. Ë. Ìåõàíèêà òåë ñ áîëüøèì ÷èñëîì òðåùèí // Òàì æå. – 1973. – ¹ 4.
– Ñ. 149 – 158.
7. Âàëèåâ Ð. Ç., Àëåêñàíäðîâ È. Â. Îáúåìíûå íàíîñòðóêòóðíûå ìåòàëëè÷åñêèå
ìàòåðèàëû: ïîëó÷åíèå, ñòðóêòóðà è ñâîéñòâà. – Ì.: ÈÊÖ “Àêàäåìêíèãà”, 2007. –
398 ñ.
8. Nebel Th. and Eifler D. Cyclic deformation behaviour of austenitic steels at ambient
and elevated temperatures // Sadhana. – 2003. – 28, Issue 1-2. – P. 187 – 208.
9. Ñîðîêèí Â. Ã., Âîëîñíèêîâà À. Â., Âÿòêèí Ñ. À. è äð. Ìàðî÷íèê ñòàëåé è ñïëàâîâ
/ Ïîä îáù. ðåä. Â. Ã. Ñîðîêèíà. – Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1989. – 640 ñ.
10. Ñîñíèí Î. Â., Ãðîìîâà À. Â., Êîçëîâ Ý. Â. è äð. Çàêîíîìåðíîñòè ýâîëþöèè
äèñëîêàöèîííûõ ñóáñòðóêòóð â ñòàëÿõ ïðè óñòàëîñòè // Âåñòí. ÑÃÒÓ. Ñåð.
Ôèç.-ìàò. íàóêè. – 2004. – 27. – Ñ. 185 – 192.
Ïîñòóïèëà 14. 11. 2013
108 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5
Â. Â. Ìèøàêèí, Ô. Ì. Ìèòåíêîâ, Â. À. Êëþøíèêîâ
|