Метою роботи є вдосконалення методу та створення системи контролю зародження та розвитку мікротріщин у напружено-деформованих металічних конструкціях. Для реалізації даної мети в дисертаційній роботі необхідно вирішити наступні задачі: 1) провести аналіз процесу зародження мікротріщини з позиції синергетики, використовуючи підходи фрактальної теорії; 2) дослідити зміни енергетичних процесів, що виникають під час структурних перетворень у металах конструкції, яка перебуває у напружено-деформованому стані. Встановити інформативний параметр, що характеризує процес зародження мікротріщини; 3) побудувати і програмно реалізувати математичну термодинамічну модель, котра дозволить за зміною температури на поверхні металічної напружено-деформованої конструкції оцінювати момент зародження мікротріщини. Провести експериментальні дослідження з підтвердження одержаних залежностей інформативного параметру від навантажень; 4) провести модельне оцінювання універсальних залежностей між параметрами, що описують структурні перетворення під час зародження, накопичення та розвитку мікротріщин. 5) розробити систему контролю зародження та розвитку мікротріщин у напружено-деформованих металічних конструкціях; 6) визначити основні метрологічні характеристики розробленої системи контролю зародження та розвитку мікротріщин у напружено- деформованих металічних конструкціях. ЗМІСТ ВСТУП 5 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ МЕТОДІВ КОНТРОЛЮ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ METАЛОКОНСТРУКЦІЙ 10 1.1. Аналіз фактичного технічного стану металоконструкція об'єктів нафтогазовидобувної промисловості 10 1.2. Аналіз існуючих методів неруйнівного контролю та технічної діагностики визначення фактичного технічного стану об'єктів-нафтогазовидобувного обладнання 12 1.3. Аналіз існуючих підходів та теорій руйнування металів 20 1.4. Постановка задачі досліджень 29 РОЗДІЛ 2 АНАЛІЗ ПРОЦЕСУ РУЙНУВАННЯ МЕТАЛУ ЯК ОБ'ЄКТА КОНТРОЛЮ 32 2.1 Аналіз деформованого тіла з позиції синергетики 32 2.2 Оцінка процесу зародження мікродефекту за допомогою фрактальної механіки руйнувань 35 2.3 Структурні перебудови та утворення перехідного шару під дією зовнішніх навантажень з точки зору фрактальної теорії 39 Висновки до розділу 2 48 РОЗДІЛ З МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ЗАРОДЖЕННЯ МІКРОТРІЩИНИ В КОНСТРУКЦІЯХ, ЯКІ ПЕРЕБУВАЮТЬ У НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОМУ СТАНІ 49 3.1 Аналіз енергетичних змін у структурі металу під час зародження мікродефектів 49 3.2 Термодинамічна модель процесу зародження мікротріщини у напружено-деформованому тілі 58 Висновки до розділу 3 68 РОЗДІЛ 4 РОЗРОБКА СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ЗАРОДЖЕННЯ ТА РОЗВИТКУ МІКРОТРІЩИН У НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИХ МЕТАЛІЧНИХ КОНСТРУКЦІЯХ 69 4.1. Розробка технічного засобу контролю зміни температури на 69 поверхні напружено-деформованої конструкції 4.2. Експериментальні дослідження 4.3. Визначення параметрів, що описують процес руйнування металу з застосуванням фрактальної механіки руйнувань 4.3.1. Знаходження кількості енергії, що необхідна для самоподібного росту мікротріщини 88 4.3.2. Знаходження коефіцієнту масштабу, що визначає тривалість росту мікротріщини, яка здатна самоподібно поширюватись 91 4.3.3 Знаходження максимального розміру автомодельності зони передруйнування та критичного розміру мікротріщини, яка має властивість до самоподібного поширення 93 4.3.4 Знаходження фрактальної розмірності дисипативної cтруктури 97 4.4 Критерії руйнування, що відображають колективні ефекти при пластичній деформації та самоорганізацію дисипативної структури 100 Висновки до розділу 4 104 РОЗДІЛ 5 МЕТРОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ЗАРОДЖЕННЯ ТА РОЗВИТКУ МІКРОТРІЩИН У НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИХ МЕТАЛІЧНИХ КОНСТРУКЦІЯХ 106 5.1. Визначення метрологічних характеристик розробленої системи контролю за допомогою експериментальних досліджень 107 5.1.1. Визначення точності перетворення інформативного параметра у вимірювальний сигнал 107 5.1.2. Оцінка зміни похибки вимірювання інформативного параметра від його величини 115 5.2. Визначення основних показників контролю утворення мікродефектів 119 Висновки до розділу 5 122 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 124 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 126 ДОДАТКИ 137