МНОГОМАСШТАБНЫЙ МЕТОД АНАЛИЗА ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ И УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ДАННЫМ ТЕНЗОМЕТРИИ, КАРТИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИИ НА ПОВЕРХНОСТИ И АКУСТО-ЭМИССИИ
, ,
Томск, Россия
Актуальность многоуровневого рассмотрения деформации и разрушения обусловлена многообразием сопровождающих их процессов, взаимодействием и сменой определяющей роли на различных этапах нагружения. Подобное многоуровневое рассмотрение может быть достигнуто путем совместного анализа данных тензометрии, картирования деформации на поверхности и акусто-эмиссии.
С использованием разработанного комбинированного метода проведено исследование деформации и разрушения образцов из металлических сплавов и углерод-углеродного композиционного материала с различными концентраторами напряжений. В качестве концентраторов напряжений были выбраны: центральное отверстие, боковой надпил и комбинация трех полукруглых надрезов, расположенных на разном расстоянии друг от друга. Проведено исследование деформационного поведения образцов из углерод-углеродного композита, которое показывает различие характерных стадий деформирования в металлических сплавах и волокнистых композиционных материалах.
Для статических испытаний применяли электро-механическую машину Instron 5582, а для усталостных – серво-гидравлическую Biss-UTM-00-201. Фотографирование поверхности осуществляли с помощью фотокамеры Canon EOS 550, оснащенной длиннофокусным объективом Canon EF-S 100-400mm 1/4-5.6 IS. Регистрацию АЭ осуществляли с помощью программно-аппаратного измерительного комплекса регистрации сигналов АЭ на базе ПК [1]. Применение одновременной регистрации несколькими методами позволило проследить и сравнить регистрируемые параметры на протяжении всего времени эксперимента.
Для расчета величины интенсивности деформации сдвига g выбирали определенную область изображения. Например, для металлических образцов с центральным отверстием размер изображения 900×900 пикселей (физические размеры ~11×11 мм). Размеры областей для расчета выбирались с учетом того, чтобы гарантировано наблюдать формирование и развитие в них макрополос деформации для всех типов образцов. В качестве основного информативного параметра данных АЭ рассчитывали производные от накопления сигналов АЭ по времени (активность акустической эмиссии dNS/dt).
Также, картины локализации деформации были смоделированы с использованием расчетного пакета ANSYS.
Численный анализ экспериментальных данных представляет собой диаграммы (зависимости) интенсивности деформации сдвига или активности акустической эмиссии как функций от времени нагружения. Обсуждаются и трактуются причины подобия и различия результатов исследований. Полученные данные предлагается использовать для неразрушающего контроля конструкционных материалов, путем обнаружения характерных стадий развития деформации и момента (стадии), предшествующей разрушению.
Литература
1. , А. В, Бяков, , . Разработка и испытание лабораторного стенда регистрации и анализа данных акустической эмиссии. Автометрия. 2011, Т. 47, №,. с. 115-128.
