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) проаналізувати існуючі методи та засоби контролю процесу зародження та розвитку мікротріщин, застосування яких дозволяє здійснювати такий контроль в напружено - деформованих конструкціях; 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 зародження та розвиток мікротріщини. Провести експериментальні дослідження на підтвердження одержаних залежностей інформативного параметра від глибини залягання мікротріщин; 4) провести модельне оцінювання універсальних залежностей між параметрами, що описують структурні перетворення під час зародження, накопичення та розвитку мікротріщин, в тому числі від прикладеного навантаження. 5) розробити систему контролю розвитку мікротріщин у напружено-деформованих металічних конструкціях та визначити її основні метрологічні характеристики; 6) розробити програмне забезпечення системи контролю для оцінки розвитку мікротріщин. ЗМІСТ ВСТУП 5 РОЗДІЛ АНАЛІЗ МЕТОДІВ КОНТРОЛЮ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ МЕТАЛОКОНСТРУКЩЙ 10 1.1. Фізико-механічні процеси, що відбуваються в тілі напружено- 10 деформованих металоконструкцій 1.2. Аналіз існуючих підходів та теорій руйнування металоконструкцій 12 1.3. Аналіз відомих методів неруйнівного контролю та технічної діагностики технічного стану напружено-деформовани металоконструкцій 21 1.4. Постановка задачі досліджень 29 РОЗДІЛ 2 31 АНАЛІЗ ПРОЦЕСУ РУЙНУВАННЯ МЕТАЛУ ЯК ОБ'ЄКТА КОНТРОЛЮ 2.1. Аналіз деформованого тіла з позиції синергетики 31 2.2. Структурні перебудови та утворення перехідного шару в металі під 34 дією зовнішніх навантажень з точки зору фрактальної теорії 2.3. Аналіз енергетичних змін у структурі металу під час зародження 45 мікродефектів 2.4. Термодинамічна модель процесу зародження мікротріщин у 53 напружено-деформованому тілі 2.5. Вимоги до системи контролю зародження та розвитку мікротріщин у тілі напружено-деформованих металічних конструкцій 57 Висновки до розділу 2 64 РОЗДІЛ 3 66 РОЗРОБКА СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ЗАРОДЖЕННЯ ТА РОЗВИТКУ МІКРОТРІЩИН У НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИХ МЕТАЛІЧНИХ КОНСТРУКЦІЯХ 3.1 Обгрунтування вибору термодавача системи контролю 66 3.2 Розробка структурної схеми системи контролю розвитку мікротріщин у напружено-деформованих конструкціях 72 3.3 Дослідження динамічних характеристик системи контролю розвитку мікротріщин у напружено - деформованих металічних конструкціях 81 Висновки до розділу З РОЗДІЛ 4 86 МЕТРОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ РОЗВИТКУ МІКРОТРІЩИН У НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИХ МЕТАЛІЧНИХ КОНСТРУКЦІЯХ 87 4.1. Визначення метрологічних характеристик розробленої системи контролю 88 4.1.1. Визначення точності перетворення інформативного параметра у вимірювальний сигнал 88 4.1.2. Оцінка зміни похибки вимірювання інформативного параметра від його величини 96 4.2. Визначення основних показників контролю утворення мікродефектів 100 Висновки до розділу 4 103 РОЗДІЛ 5 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ РОЗРОБЛЕНОЇ СИСТЕМИ ' КОНТРОЛЮ РОЗВИТКУ МІКРОТРІЩИН НА РЕАЛЬНИХ ЗРАЗКАХ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИХ МАТЕРІАЛІВ 105 5.1 Лабораторні дослідження динамічних характеристик системи контролю розвитку мікротріщин у напружено - деформованих конструкціях 106 5.2 Експериментальні дослідження процесу зародження та розвитку мікротріщин з використанням реальних зразків 108 5.3 Визначення параметрів, що описують процес руйнування металу, з застосуванням фрактальної механіки руйнувань 116 5.3.1. Знаходження кількості енергії, що необхідна для самоподібного росту мікротріщини 117 5.3.2. Знаходження коефіцієнту масштабу, що визначає тривалість росту мікротріщини, яка здатна самоподібно поширюватись 120 5.3.3 Знаходження максимального розміру автомодельності зони передруйнування та критичного розміру мікротріщини, яка має властивість до самоподібного поширення 122 5.3.4 Знаходження фрактальної розмірності дисипативної структури 126 5.4 Критерії руйнування, що відображають колективні ефекти при пластичній деформації та самоорганізацію дисипативної структури 129 Висновки до розділу 5 133 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 135 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 137 ДОДАТКИ 149