Анотація до роботи:

Пилипенко А.П. Кінетика руйнування матеріалів з урахуванням впливу раптових змін в режимі навантаження. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.02.04. – Механіка деформівного твердого тіла. – Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя, м. Тернопіль, 2008.

З використанням методу повних діаграм деформування встановлені загальні закономірності кінетики руйнування матеріалів різних класів з урахуванням впливу раптових змін в режимі навантаження на різних стадіях деформування. Проведена комплексна оцінка структури матеріалів при статичному розтягу і складному режимі навантаження (статичний розтяг – раптове підвищення швидкості деформації – статичний розтяг) трьома незалежними методами: з використанням феноменологічної моделі накопичення пошкоджень у металах, а також методами тонких фольг і АЕ-сканування. Встановлено, що раптові зміни в режимі навантаження стрибком збільшують ступінь розпушення матеріалу і призводять до часткового “розм’якшення” матриці сталі.

Теоретично і експериментально обґрунтовані спосіб прогнозування кінетики процесу накопичення пошкодженості в матеріалі при дослідженому складному режимі навантаження і підходи для моделювання процесів деформування і руйнування пластичних матеріалів з урахуванням впливу раптових змін в режимі навантаження.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що пов’язана з встановленими основними закономірностями процесу деформування і кінетики руйнування конструкційних матеріалів з урахуванням впливу раптових змін в режимі навантаження на різних стадіях.

1. Розроблена ефективна методика дослідження впливу раптових змін в режимі навантаження на кінетику руйнування матеріалів при подальшому статичному навантаженні з використанням методу повних діаграм деформування.

2. Розроблена оригінальна установка для випробування матеріалів з побудовою повних діаграм. Установка обладнана пристосуванням, що дозволяє реалізувати складні режими навантаження (статичний розтяг – раптове підвищення швидкості деформації – статичний розтяг) і містить комп’ютеризовану вимірювальну систему для проведення і обробки результатів випробувань.

3. На прикладі випробувань матеріалів різних класів показано неоднозначний вплив раптових змін в режимі навантаження на кінетику руйнування і статичну тріщиностійкість матеріалів. При цьому, в якості параметрів, що оцінюють поточну пошкодженість, її граничне значення і тріщиностійкість матеріалів доцільно використовувати деформацію розпушування , питому роботу руйнування і параметр тріщиностійкості . Встановлено, що для більшості досліджених матеріалів вплив раптової зміни в режимі навантаження – негативний, він значно зменшує питому роботу руйнування і параметр тріщиностійкості . Так, максимальне зменшення параметрів і для сталей 12Х2МФА(І), мартенситно-старіючої, Ст 3 і 20 зафіксовано відповідно, на рівні 22,9%, 52,1%, 35,7%, 31,2% і 12,1%, 42,4%, 19,7%, 16,9%.

4. Методами розвантаження і електронної просвітлювальної мікроскопії встановлений ефект “розм’якшення” матеріалу в процесі раптових змін в режимі навантаження і встановлені кореляційні зв’язки між даними різних методів оцінки структурного стану пластичного матеріалу за різних режимів навантаження: густиною дислокацій і акустичною емісією, акустичною емісією і деформацією розпушення.

5. Запропонований і апробований спосіб прогнозування кінетики процесу накопичення пошкодженості в матеріалі і її граничних значень, який дозволяє встановити принципи підсумовування пошкоджень при складному режимі навантаження (статичний розтяг – раптове підвищення швидкості деформації – статичний розтяг).

6. При моделюванні процесів деформування і руйнування пластичних матеріалів, з урахуванням впливу раптових змін в режимі навантаження, запропоновані і апробовані два підходи. Перший підхід пов’язаний з удосконаленням відомого рівняння Джонсона – Кука, шляхом врахування росту пошкодженості в матеріалі, а в другому підході – повна діаграма деформування матеріалів моделюється нелінійними функціями, включаючи параметри виду напруженого стану, властивості матеріалу і режим навантаження. Ці підходи добре узгоджуються з експериментальними даними.

7. Отримані при виконанні досліджень експериментальні дані з впливу раптових змін в режимі навантаження на питому роботу руйнування і тріщиностійкість є важливою інформацією, що необхідна для обґрунтування фізичної достовірності нових моделей деформування і руйнування матеріалів при різних умовах навантаження, і прогнозування стану металу при напрацюванні.

Публікації автора:

1. Чаусов Н.Г., Войтюк Д.Г., Пилипенко А.П., Кузьменко А.М. Установка для испытания материалов с построением полных диаграмм деформирования. // Пробл. прочности. – 2004. - № 5. - С. 117-123.

Здобувачем розроблена комп’ютеризована вимірювальна система для проведення і обробки результатів випробувань.

2. Chausov N.G., Pilipenko A.P. Influence of Dynamic Overloading on Fracture Kinetics of Metals at the Final Stages of Deformation. - Mechanika.
   - 2004. Nr. 3 (48), P. 13-18.

Здобувачем проведені експериментальні дослідження з впливу раптових змін в режимі навантаження на поведінку реакторної сталі після першого режиму термообробки.

3. Чаусов Н.Г., Недосека С.А., Пилипенко А.П. Комплексная оценка поврежденности пластичных материалов при различных режимах нагружения // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2004. - № 3. С. 16 – 21.

Здобувачем проведені експериментальні дослідження з впливу раптових змін в режимі навантаження на поведінку реакторної сталі після другого режиму термообробки.

4. Чаусов Н.Г., Пилипенко А.П. Кинетика разрушения металлов при сложных режимах нагружения // Вестник Уральского государственного технического университета (УПИ). – 2004. - № 22(52). – С. 118-124.

Здобувачем запропонований і апробований спосіб прогнозування кінетики процесу накопичення пошкодженості в матеріалі при складному режимі навантаження.

5. Чаусов М., Пилипенко А. Вплив динамічних перевантажень на кінетику руйнування сталей за наступного статичного навантаження / Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій / Під заг. ред. В.В.Панасюка. – Львів: Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка НАН України. - 2004. - С. 787-792.

Здобувачем проведено порівняльний аналіз поведінки різних матеріалів з урахуванням впливу раптових змін в режимі навантаження.

6. Деклар. патент 68214 А G01N3/00 Україна. Спосіб оцінки граничної пошкодженості пластичних матеріалів / Чаусов М.Г., Пилипенко А.П. – Опубл. 15.07.2004, Бюл. № 7.

Здобувачем запропоновано стабілізувати вид напруженого стану в зоні старту макротріщини.

7. Н.Г.Чаусов, Пилипенко А.П. Влияние динамических перегрузок на кинетику разрушения конструкционных материалов / Надежность и долговечность машин и сооружений. Международный научно-технический сборник, 2006. Вып. 27. С. 131-137.

Здобувачем запропоновано принцип підсумовування пошкоджень при зміні режимів навантаження.

8. Chausov M.G., Pylypenko A.P. Laws of Deformation Processes and Fracture of Plastic Steel From the Point of View of Dynamic Overloading.
   - Mechanika. – 2005.- Nr. 4 (54) - Р. 24-29.

Здобувачем удосконалена модель Джонсона – Кука для математичного моделювання поведінки пластичних матеріалів при складних режимах навантаження.

9. Чаусов М., Ясній П., Гладьо В., Пилипенко А. Вплив динамічних перевантажень на структурний стан реакторної сталі // Вісник Тернопільського державного технічного університету. – 2005. - №4. – С. 30-39.

Здобувачем встановлені стійкі кореляційні зв’язки між даними різних методів оцінки структурного стану пластичного матеріалу.

10. Пат. 61760 А G01N3/08 Україна. Установка з регульованою жорсткістю навантажувальної системи / Чаусов М.Г., Ярошенко В.Ф., Пилипенко А.П. - Опубл. 15.11.2005, Бюл. №11.

Здобувачем виведені залежності для послідовного включення у роботу відповідних контурів паралельних пружних елементів.

11. Пат. 73208 А G01N3/08 Україна. Спосіб прогнозування тріщиностійкості матеріалу залежно від умов експлуатації конструкцій / Чаусов М.Г., Пилипенко А.П. - Опубл. 15.06.2005, Бюл. №6.

Здобувачем запропонована послідовність завдання раптових змін в режимі навантаження при деформуванні пластичних матеріалів.

12. Чаусов М.Г., Куценко А.Г., Пилипенко А.П. Моделювання процесів деформування і руйнування пластичних матеріалів з урахуванням динамічних перевантажень / Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів і конструкцій. – Львів: “Каменяр”. – 2005. – Випуск 6. - С. 200-206.

Здобувачем запропоновані фізичні співвідношення для математичного моделювання повних діаграм деформацій пластичних матеріалів при складних режимах навантаження.