Физические основы прогнозирования разрушения гетерогенных материалов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

РГБ ОД

2 5 мдй Ш

Савельев Владимир Николаевич

Физические основы прогнозирования разрушения гетерогенных материалов

Специальность 01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе Российской Академии наук

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В.Р. Регель доктор технических наук, профессор А .Я. Башкарев доктор физико-математических наук, профессор Ю.М. Даль

Ведущая организация - Институт проблем машиноведения РАН

Защита состоится " 07 " июня 2000 г. в " 16:30 " часов по адресу: 195021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д.29, 2-й учебный корпус, ауд.265. на заседании диссертационного совета Д 063.38.21 при Санкт-Петербургском Государственном техническом университете.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГТУ. Автореферат разослан " 2.V" ск-луу^и-J 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 063.38.21, кандидат физ.-мат. наук __Васильев A.A.

кгое.гг-^о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актульность. Проблема прогнозирования макроскопического разрушения крупногабаритных конструкций, плотин, тоннелей, массивов горных пород, приводящих к горным ударам и землетрясениям, является, в настоящее время, весьма важной, особенно, в нашей стране. Многие объекты магистральных трубопроводов, технологические аппараты нефтеперерабатывающих заводов, энергетическое оборудование тепловых и атомных электростанций выработали свой ресурс и могут представлять большую опасность при аварийных разрушениях.

Настоящая работа направлена на разработку универсальных подходов к прогнозированию макроскопического разрушения материалов и объектов на основе исследований процесса разрушения на различных масштабных уровнях. В процессе ее выполнения была развита экспериментальная и приборная база для исследования процесса разрушения в лабораторных условиях и на реальных конструкциях. Это позволяет считать выбранное направление исследований актуальным как с научной точки зрения, так и для инженерных приложений.

Цель исследования. Основная цель диссертации - выяснение характерных закономерностей процесса разрушения конструкционных и природных материалов с целью разработки физических основ прогнозирования макроскопического разрушения.

При этом решались следующие конкретные задачи.

1. Разработка методов исследования процесса разрушения конструкционных материалов на различных масштабных уровнях.

2. Изучение кинетики процесса разрушения материалов и выявление его основных характерных стадий.

3. Анализ физических основ и критериев прогнозирования макроскопического разрушения материалов.

4. Исследование влияния масштабного фактора на основные закономерности процесса разрушения материалов.

5. Реализация развитых критериев прогнозирования макроскопического разрушения материалов на реальных объектах.

6. Создание аппаратного акустико-эмиссионного комплекса для исследования разрушения твердых тел и диагностирования реальных конструкций с целью прогнозирования и предотвращения их разрушения.

Защищаемые положения.

1. Разрушение конструкционных материалов является термоактива-

ционным процессом накопления и развития микротрещин.

2. Процесс разрушения протекает в две стадии: множественное накопление микротрещин с формированием локализованного очага разрушения на первой стадии, и ускоренное развитие очага разрушения на второй заключительной стадии.

3. Переход от первой стационарной стадии множественного накопления микротрещин к стадии ускоренного развития очага разрушения служит наиболее универсальным предвестником макроскопического разрушения материала.

4. Метод акустической эмиссии является наиболее информативным и надежным физическим инструментом контроля за процессом разрушения материалов на различных масштабных уровнях.

Научная новизна. Впервые детально исследовано накопление субмикроскопических трещин в металлах и показано, что они определяют процесс разрушения и лимитируют долговечность нагруженного образца. Показана применимость двухстадийной модели разрушения для конструкционных материалов. Разработаны физические основы прогнозирования макроскопического разрушения материалов. Детально изучена акустическая эмиссия при образовании трещин, и выявлены количественные связи между параметрами трещин и акустико-эмиссионных сигналов. По закономерностям излучения сигналов акустической эмиссии оценена скорость роста усталостных трещин. Впервые показана принципиальная возможность прогнозирования разрушения реальных конструкций.

Достоверность результатов. Достоверность основных результатов полученных в диссертации обусловлена использованием современных физических методов исследования, большим числом экспериментов, широким ассортиментом материалов, применением ЭВМ как для сбора и хранения информации, так и для ее дальнейшей обработки и анализа. Многие экспериментальные результаты находятся в согласии с подобными результатами, полученными в других научных центрах. Некоторые методики прошли согласование в Госгортехнадзоре России, имеются лицензии на проведение соответствующих работ на объектах, подконтрольных Госгортехнадзору России, получен патент.

Практическая значимость. Полученные результаты впервые позволили сформулировать физические основы прогнозирования разрушения и предложить конкретные прогностические признаки готовящегося макроскопического разрушения. Осуществлена адаптация метода акустической эмиссии для использования его на объектах газовой промышленности. Проведено техническое диагностирование многих

объектов газовой, нефтехимической и энергетической промышленности. Разработана и изготовлена акустико-эмиссионная система для технического диагностирования объектов газовой промышленности.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на:

- VII Всесоюзной конференции по физике прочности и пластичности металлов и сплавов, Куйбышев, 1973;

- IV Всесоюзной конференции "Физика разрушения", Киев, 1980;

- Всесоюзном совещании "Физические основы микромеханики разрушения", Ленинград, 1980;

- II Американо-советском симпозиуме "Разрушение композитных материалов", США, Пенсильвания, Лихайский университет, 1981;

- VIII Всесоюзной конференции по усталости металлов, Москва,

1982;

-1 Всесоюзной конференции "Акустическая эмиссия материалов и конструкций", Ростов-на-Дону, 1984;

- III Всесоюзной конференции по акустической эмиссии, Кишинев,

1987;

- III Всесоюзной научно-технической конференции "Использование современных методов в неразрушающем контроле", Хабаровск, 1987;

- Конференции по методам оценки трещиностойкости, Челябинск,

1989;

- Всесоюзной школе-семинаре "Физические основы прогнозирования разрушения горных пород", Фрунзе, 1987, Иркутск, 1988, Ленинград, 1991;

- III Международной деловой встрече "Диагностика-93", Ялта, 1993;

-1 международной конференции "Актуальные проблемы прочности", Новгород, 1994;

-1 Международной конференции "Энергодиагностика", Москва,

1995;

- 57-ой Конференции и технической выставке EAGE, Шотландия, Глазго, 1995;

- XVI Международном тематическом семинаре по диагностике оборудования компрессорных станций, Одесса, 1996;

-14 Российской научно-технической конференции "Неразрушаюший контроль и диагностика", Москва, 1996;

- 7-ой Международной деловой встрече "Диагностика-97", Ялта,

1997

- Юбилейной конференции "ЦКТИ-70", Санкт-Петербург, 1997.

- VII Конференции стран СНГ по проблеме "Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов", Белгород, 1997;

- 1 Международном семинаре "Актуальные проблемы прочности" им. В.А. Лихачева и XXXIII семинаре "Актуальные проблемы прочности", Новгород, 1997;

- Семинаре "Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования", Санкт-Петербург, 1997;

- 8-ой Международной деловой встречи "Диагностика-98", Сочи,

1998;

- 9-ой Международной деловой встречи "Диагностика-99", Сочи,

1999;

- 19-м Тематическом семинаре "Диагностика оборудования КС", Калининград, 1999;

- Международном симпозиуме \VHEC "Гипотезы III, Водородная энергетика, теоретические и прикладные аспекты", Санкт-Петербург, 1999;

- 35-м Международном семинаре "Актуальные проблемы прочности", Псков, 1999.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 57 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Содержание диссертации изложено на 174 страницах машинописного текста, текст содержит 5 таблиц и 83 рисунка. Работа состоит из введения, 6-ти глав и заключения. Список цитируемой литературы включает 212 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обсуждаются основные физические концепции процесса разрушения: кинетическая концепция прочности и двухстадийная модель разрушения, на которых базируется развиваемый в диссертации подход к прогнозированию макроскопического разрушения материалов.

В первой главе приведен обзор литературных данных о процессе разрушения твердых тел. Основное внимание уделено роли структуры в формировании механических свойств твердых тел и кинетическому подходу к процессу их разрушения.

Возможность прогнозирования разрушения материалов, прежде всего, связана с кинетической концепцией прочности твердых тел,

предложенной С.Н.Журковым и развитой в трудах его школы. Согласно уравнению Журкова долговечность нагруженного тела или время до его разрыва можно рассчитать, если известны входящие в него параметры. Не вдаваясь в детализацию трактовки этих параметров и применимость данного уравнения для сложнонапряженного состояния, отметим лишь, что впервые в выражениях для прочности появилось время, причем введено оно не произвольно, а как фундаментальный физический параметр. На основе кинетической концепции, впервые было показано, что разрушение деформируемого тела является термоактивированным процессом, причем макроразрыв является лишь завершающей стадией этого процесса.

При разработке нашего подхода к прогнозированию разрушения гетерогенных материалов были непосредственно использованы основные закономерности этого процесса, сформулированные С.Н.Журковым и В.С.Куксенко при исследовании разрушения полимеров.

На первой стадии разрушения в нагруженном полимере образуются начальные микротрещины. Их размеры оказываются соизмеримыми с размерами структурных элементов в материале. Трещины в полимере стабилизируются и со временем растет лишь их концентрация, скорость накопления трещин описывается термоактивационным уравнением.

При достижении определенных пороговых концентраций, характерных для конкретного полимерного материала, происходит кластеризация трещин. Плотность трещин в кластере повышается. Это приводит к взаимодействию и слиянию трещин. Укрупненные трещины могут ускоренно развиваться и приводить к окончательному макроскопическому разрушению материала. В этом состоит вторая, заключительная стадия разрушения полимерного материала.

Настоящая работа заключалась как в проверке применимости этой модели разрушения для конструкционных и природных материалов, так и разработке на ее основе физических подходов к прогнозированию макроразрушения конструкционных материалов и реальных объектов.

Для решения задачи прогноза макроразрушения материала в наиболее общем виде необходимо исследовать процесс развития разрушения материала под действием механической нагрузки, основные его закономерности, характерные стадии, последовательность стадий, которые должны выявить прогностические признаки макроскопического разрушения. Именно это и являлось физической основой нашего подхода к прогнозированию макроскопического разрушения материалов.

Основные задачи работы, сформулированные в главе 1, заключались в следующем.

1. Развить методы регистрации процесса разрушения нагруженных материалов на различных масштабных уровнях.

2. Исследовать процесс разрушения конструкционных материалов и выявить его наиболее общие закономерности.

3. Изучить физико-механическую модель разрушения применительно к конструкционным материалам.

4. Разработать физически обоснованные критерии прогнозирования макроскопического разрушения материалов.

5. Проверить применимость предложенных прогностических критериев макроразрушения на реальных конструкциях и крупномасштабных объектах.

Во второй главе описаны основные методы исследований, применяемые в диссертационной работе.

Рабочая модель разрушения и задачи исследования определили методы исследования, которые позволили провести изучение трещин на различных масштабных уровнях.

Мельчайшие субмикроскопические трещины могут регистрироваться методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей. При пропускании рентгеновского пучка через материал с частицей отличающейся от матрицы по плотности (например пора или трещина) возникает так называемое центральное диффузное рассеяние. Угловые параметры этого рассеяния связаны с размерами частицы соотношением:

V- объем частицы;

Н - размер частицы в направлении измерения интенсивности рассеяния; ср- угол рассеяния; Я - длина волны излучения;

I- интенсивность рассеяного излучения в телесный угол со; /0 - интенсивность падающего излучения;

q - коэффициент формы, равный, например, для прямоугольного

параллелепипеда для шара -т=;

л/3 а/5

п - электронная плотность среды, п0 - частицы; е - заряд электрона, от - масса покоя электрона, с - скорость света.

Следует отметить, что для длины волны обычно используемых трубок с медным анодом (А. = 0,154 нм) для сферической частицы диаметром 100 нм основное рассеяние попадает в область углов до 3 угловых минут. Для исследования таких трещин требуется весьма тонкий

(1)

п

к

пучок с угловым расхождением не более 1 минуты. Наиболее успешно это можно осуществить с помощью метода Кратки. В работе использовались такие коллиматоры собственной разработки.

Метод малоуглового рассеяния рентгеновских лучей позволяет измерять в материалах размеры трещин и их концентрацию. Для трещин с размерами не более 100-300 нм он, до сих пор, остается непревзойденным по точности и достоверности регистрации трещин, особенно, для непрозрачных материалов.

Ограничения метода малоуглового рассеяния рентгеновских лучей для исследования трещин заключаются в следующем:

Во-первых, из-за поглощения рентгеновских лучей оптимальная толщина образцов А1 100мкм{к~ 0,154 нм), ¿¡2 ~ 1 мм (X = 0,071 нм) для образцов из сталей оптимальная толщина еще меньше. Последнее обстоятельство осложняет использование метода для образцов из конструкционных материалов;

Во-вторых, ограничение примения метода малоуглового рассеяния рентгеновских лучей для исследования трещин связано с наличием рассеяния в той же угловой области двойного брегговского отражения на блочной структуре, которое во многих случаях на порядок и более превышает по интенсивности рассеяние рентгеновских лучей на трещинах или порах. Поэтому, учитывая эти два фактора, применение метода малоуглового рассеяния рентгеновских лучей для исследования трещин в деформированных металлах потребовало особых методических решений для разделения двух возможных причин рассеяния.

Второй метод регистрации трещин, примененяемый в работе, был метод акустической эмиссии (АЭ).

Если в нагруженном твердом теле возникает или подрастает трещина, то вокруг нее происходит быстрое перераспределение механических напряжений, что приводит к излучению упругих волн из области тела, прилежащей к трещине. Упругие волны распространяются по телу и могут быть зарегистрированы специальными приемниками, чаще всего пьезоэлектрическими преобразователями. Упругие волны несут достаточно богатую информацию о трещине и перераспределении напряжений в твердом теле. Однако в реальных экспериментах большая часть информации теряется по целому ряду причин. Метод АЭ имеет историю своего развития свыше 50 лет. Методические разработки, проведенные в данном исследовании, позволили существенно развить этот метод и связать параметры сигналов АЭ с параметрами трещин, предложить способ определения энергии сигнала АЭ в твердом теле по следующему соотношению:

£ = Х(«5,а0г/8/г/„), , (2)

где «=1,2,...- номер моды; ¡' - индекс типа моды колебаний; 5 - площадь поверхности излучения объекта или преобразователя; а0 - максимальная амплитуда напряжений упругих колебаний; рс - волновое сопротивление твердого тела;/,-частота и-ой моды г-го типа.

В настоящее время, разработанная нами система акустической эмиссии позволяет регистрировать сигналы АЭ в виде отдельных параметров сигналов или в их цифровом виде с последующим необходимым анализом в ЭВМ.

В третьей главе приведены результаты исследований первичных стабильных субмикроскопических трещин в металлах.

Для регистрации субмикротрещин использовалось малоугловое рентгеновское рассеяние. Для металлов, как уже отмечалось, этот метод осложнен двойным брегтовским отражением. Однако из электронномикроскопических наблюдений и флотационного взвешивания было выяснено, что приповерхностные слои имеют повышенную концентрацию микротрещин. Это обстоятельство было использовано для выделения доли рассеяния от субмикротрещин из общего рассеяния.

В первом эксперименте образцы А1 деформировалась до предразрывного состояния и на них измерялось малоугловое рентгеновское рассеяние. Затем травлением убирались поверхностные слои и снова измерялось рассеяние. На рис. 1а приведены эти кривые рассеяния, а также разность для них (рис. 16).

Если это рассеяние отнести к рассеянию на микротрещинах, то из наклона зависимости \%1-<р- можно оценить средний размер рассеевающих частиц.

Второй эксперимент заключался в следующем. Тонкий рентгеновский пучок пропускался в первом случае только через поверхностный слой образца, а во втором случае через его серединную часть. В этом случае разница была на много существенней, чем в первом эксперименте (рис.1 в). Из разностного рассеяния строилась зависимость \gl-tp* и оценивались размеры микротрещин.

Полученные результаты о размерах и концентрации субмикротрещин приведены в таблице.

Таблица

МАТЕРИАЛ РАЗМЕР, НМ КОНЦЕНТРАЦИЯ, СМ 1

А1 140-160 10"

N1 80 10'2 1

Рис.1. Индикатриссы рассеяния от деформированного алюминия:

а) Индикатриссы рассеяния от деформированного алюминия: 1- с неудаленным поверхностным слоем; 2- с удаленным поверхностным слоем {¿слоя~50 мкм); 3- отожженный образец (Тотж=500°С, Ьтж=10 час)\

б) Малоугловое рентгеновское рассеяние в поверхностном слое алюминия (с!слоя~50 мкм)\

в) Малоугловое рентгеновское рассеяние образца А1: 1-рассеяние от поверхностного слоя; 2- от объема образца; 3- разностное рассеяние от поверхностного слоя.

Как показали эксперименты, для полимерных материалов и для металлов в основе разрушения лежит процесс множественного накопления субмикротрещин.

В четвертой главе приведены результаты исследования методом акустической эмиссии микротрещин, образующихся под нагрузкой в материалах. Однако, этот метод был развит недостаточно для использования его в качестве инструмента физического исследования. Поэтому, в процессе выполнения диссертационной работы были проведены исследования по выявлению зависимости между параметрами образующихся трещин и параметрами акустических сигналов.

Рассмотрены различные возможности метода акустической эмиссии. Обычно в качестве приемника упругих импульсов используются пьезоэлектрические преобразователи. Для увеличения чувствительности, как правило, применяются резонансные преобразователи существенно искажающие исходный упругий импульс. Искажения происходят и при распространении упругих импульсов в гетерогенной среде, и при переходе волны через поверхность образца на приемник и т.д. Поэтому были проведены модельные исследования по сопоставлению регистрации сигналов АЭ различными методами.

При регистрации акустического импульса емкостным приемником, разработанным американскими коллегами, с которыми и проводился совместный эксперимент, заземленная поверхность образца вместе с зондом, находящемся на расстоянии ~ 0,3 мкм от поверхности, составляли конденсатор, емкость которого изменялась при смещении поверхности под воздействием упругой волны. Чувствительность емкостного метода

» 10"2 нм, т.е. доли А. Емкостной датчик имел линейную характеристику в дипазоне частот от 100 кГц до 6 МГц, что позволяло регистрировать неискаженную форму упругого импульса.

Широко используемый метод фотоупругости основан на появлении или изменении оптической анизотропии в прозрачном теле, при механическом воздействии, в том числе и упругого импульса. Для плоской упругой волны в изотропном материале напряжения (<т) и смещения (и) связаны

= /«4 , (3)

где р - плотность материала, с - скорость продольной волны. При отражении от свободной поверхности

<7(0 = 0.5^^ , (4)

а

где ии - смещение свободной поверхности, o(t) - напряжение в падающей волне. Источником упругого импульса был удар стального шарика.

На рис.2 приведены различные зависимости параметров упругой волны: для смещений поверхности диска под действием упругой волны, зарегистрированные емкостным датчиком (а), пересчитанные из этих

а)

б)

В)

Г)

Рис.2. Форма упругой волны в стеклянном диске:

а) Смещения в упругой волне, зарегистрированные емкостным датчиком;

б) Напряжения в упругой волне, рассчитанные по смещениям;

в) Напряжения в упругой волне, зарегистрированные методом фотоупругости;

г) Форма упругой волны, зарегистрированная пленочным пьезоэлектрическим преобразователем.

результатов для напряжений в упругой волне (б) и прямые измерения напряжений в волне методом фотоупругости (в). Можно видеть, что оба метода дают хорошее совпадение формы упругого импульса.

Аналогичная форма упругого импульса получена и пленочным пьезоэлектрическим преобразователем для тех же условий. Следует отметить, что здесь приведена начальная картина упругого импульса, а, именно, первая продольная составляющая. Она, действительно, несет информацию об источнике излучения.

Но даже для модельного источника - удара стального шарика о поверхность объекта, волновая картина через некоторое время резко усложняется.

На практике выделить первую составляющую сложного по форме упругого импульса затруднительно, а часто и невозможно, в таком, случае имеет смысл работать с некоторыми параметрами волнового пакета.

В работе использовались следующие параметры сигналов АЭ:

1 - время прихода сигнала на датчик;

2 - амплитуда максимума огибающей сигнала;

3 - число выбросов в сигнале;

4 - длительность огибающей сигнала;

5 - время нарастания огибающей сигнала до максимума;

6 - энергия сигнала.

Одним из важных найденных в работе соотношений была зависимость между размерами образующихся трещин и амплитудой акустического импульса, причем в данном случае, этим параметром служила амплитуда огибающей импульса, хотя и амплитуда первой продольной составляющей сигнала и его длительность также связаны с размером трещин.

Для получения количественной связи эксперимент ставили следующим образом. Из металлических материалов образец готовился с утоньшением сечения. При изгибе образца трещины образовывались на его поверхности; для них было получено распределение по размерам (рис.За). При нагружении регистрировалась акустическая эмиссия и распределение числа сигналов по амплитудам (рис.3 б); Далее, их совместно анализировали и получили зависимость амплитуды от размера трещин (рис.Зв). Аналогичные результаты были получены для горных пород. В этом случае образец нагружали одноосным сжатием и путем регистрирации АЭ находили распределение числа сигналов по амплитудам. Затем на шлифах определялось число трещин и строилось распределение по размерам.

Рис.3. Зависимость амплитуды импульса АЭ от размера трещины,

излучающей этот сигнал: а)- числа трещин; б)- числа сигналов;

в)- амплитуды импульса.

Зависимость между размерами трещин и амплитудами сигналов оказалась следующей:

А2 = вь^ (5)

где А - амплитуда сигнала АЭ; Ь - размер трещины; В - постоянная, характеризующая свойства материала.

Отличие для различных материалов заключалось лишь в коэффициенте пропорциональности В, что соответствовало различию в упругих и прочностных характеристиках материалов, а также в напряжениях в местах зарождения трещин.

Далее было отмечено, что не вся акустическая эмиссия вызывается зарождением трещин. При деформации металлических пластин, особенно при их сжатии основной вклад в акустическую эмиссию может быть обусловлен дислокационными шумами. Были проведены специальные исследования закономерностей дислокационных шумов, в частности их частотного спектра и закономерностей поглощения, чтобы надежно их отфильтровывать.

Для различных марок сталей основной вклад в АЭ связан с образованием трещин (особенно при регистрации сигналов АЭ с амплитудами выше определенного уровня). В результате проведенных методических исследований удается уверенно выделять АЭ, вызванную образованием трещин, от других видов АЭ. Для горных пород практически вся акустическая эмиссия была связана с образованием микротрещин.

Оба метода, малоугловое рассеяние рентгеновских лучей и

акустическая эмиссия использовались для изучения кинетики накопления и развития микротрещин.

Множественное накопление микротрещин в металлах исследовалось в работе также методом электронной микроскопии и дилатометрией.

На рис.4 приведены характерные кривые накопления микротрещин для стали и гранита. Из стали образец был в виде толстой пластины с уменьшенным сечением в некотором месте; нагружение производилось изгибом. Приведены две кривые накопления трещин, при относительно малой нагрузке (-0.7 от разрушающей) и при нагрузке близкой к разрушающей. Образцы гранита были в виде призм с сечением 40x40мм и высотой 80мм. Нагружение проводилось одноосным сжатием вдоль большего размера.

N1 - Ю м г-»

* 1СГ

а)

сталь (изгиб)

1- сг, = 0.7 сг„

2-о-2 = 0,9 <т„

б)

гранит (одноосное

сжатие)

I" <7. = 0.7 <7,

2-сг2 = 0.9 О„

юо

200

зоо

6 -

юо

200

10

20

30

В)

гранит (одноосное сжатие) 1 - (js - const

2-

: const

Рис.4. Зависимости накопления трещин в стали и граните.

Можно видеть, что кривые накопления трещин для существенно разных материалов и режимов нагружения, аналогичны по форме. Основной по времени участок имеет затухающий характер. Затем, при достижении некоторой концентрации трещин скорость их накопления возрастает. Это особенно наглядно видно по кривым накопления трещин при различных режимах нагружения. На рис.4в приведены кривые накопления трещин при одноосном сжатии гранита. Зависимость 1 при действии постоянной нагрузки (сг» 0.9а-ршр), зависимость 2 при возрастании нагрузки с постоянной скоростью.

Кривые накопления отличаются по форме. Но для всех характерно резкое возрастание скорости накопления трещин при достижении определенной пороговой концентрации трещин.

Пятая глава содержит анализ двухстадийной модели разрушения.

Первая стадия определялась множественным накоплением микротрещин. Когда достигалась некоторая пороговая концентрация микротрещин, то формировался очаг разрушения, который, ускоренно развиваясь, завершал окончательное макроскопическое разрушение.

Первая стадия множественного некоррелированного зарождения трещин может рассматриваться как квазистационарный Пуассоновский поток, который описывается вполне определенными статистическими распределениями.

Вторая стадия - это формирование и ускоренное развитие очага разрушения. Несмотря на то, что количественное описание этой стадии сделать было трудно,1 для нее можно было указать качественные изменения измеряемых параметров.

Именно такой подход и позволил разработать физические основы прогнозирования макроскопического разрушения.

Под прогнозированием в работе понималось выявление перехода из первой стадии (дисперсного накопления микротрещин) во вторую (локализованного развития очага разрушения). При использовании метода акустической эмиссии для контроля за накоплением повреждений были выявлены параметры, качественные и количественные изменения которых определяли этот переход.

На первой стадии импульсы генерируются с некоторой средней частотой и средней энергией и хаотически распределены в объеме нагруженного тела. При переходе к локализованному очагу разрушения характер накопления импульсов изменяется.

Некоторые параметры качественно или количественно могли меняться во время самого перехода. Наиболее простой параметр - среднее значение амплитуды импульса А. Она, как правило, была постоянна на первой стадии. Когда же происходила кластеризация, слияние и

укрупнение трещин, эта амплитуда возрастала.

Качественно подобных изменений можно было ожидать и от среднего интервала между импульсами Л/. При формировании очага разрушения и, особенно, при его активном развитии Д/ уменьшалось. Надо отметить, что заметных изменений средних значений можно было

сек

V

12 ^пин

У I «............... .

г~1

I I

у

а)

С - концентрация трещин;

С - скорость накопления трещин

/ - время

б)

К - концентрационный параметр кластеризации трещин -1/3

к = м, я = с

I - размер трещин С - концентрация трещин Кпор - пороговое значение параметра К

в)

М - средний временной интервал между последовательными событиями зарождения трещин

г)

Ум - коэффициент вариации временных интервалов

8 12 -¿.мин

о г

Рис.5. Изменение параметров накопления трещин в нагруженном граните

18

ожидать в случае, если интенсивность излучения в очаге была соизмерима с общим излучением. В других случаях более эффективным для прогнозирования могли выступать другие статистические параметры, например, коэффициенты вариации и дисперсия.

Некоторые прогностические признаки при действии постоянной нагрузки приведены на рис.5. Концентрация трещин при действии постоянной нагрузки - это ^-образная зависимость, которая по форме близка к кривой деформирования. Возрастание скорости накопления трещин на заключительной стадии связано с развитием очага разрушения. Здесь же приведено изменение параметра К и пунктиром показано его пороговое значение. В этом режиме основная масса трещин образуется вначале и значение К при этом не велико. Основное время уходит на первую стадию накопления пороговой концентрации трещин. Появление очага разрушения выявляется достаточно надежно при использовании рассмотренных выше прогностических признаков. Средний интервал ы изменяется обратно пропорционально скорости накопления. Амплитуда сигналов АЭ меняется слабо. Ее возрастание наблюдается только на заключительной стадии. Более наглядно выглядит число сигналов с амплитудой выше средней, которые практически появляются только на заключительной стадии. На рис.5г приведены коэффициенты вариации для временных интервалов. Видно, что они возрастают на заключительной стадии. Итак, вторая заключительная стадия действительно выявляется достаточно надежно по целому ряду прогностических признаков.

Шестая глава посвящена реализации развитых подходов к прогнозированию макроскопического разрушения реальных объектов.

С этой целью автором была разработана многоканальная автоматизированная система диагностирования акустико-эмиссионная (СДАЭ-8).

Система СДАЭ-8 предназначена для оперативного контроля за процессом трещиноообразования в сосудах давления, трубопроводах, элементах конструкций, корпусах энергетического оборудования и других объектах путем регистрации, обработки и хранения АЭ информации о развивающихся дефектах в них при проведении пневмо- гидроиспытаний или в процессе эксплуатации оборудования. Она с успехом может быть использована и для исследовательских целей при изучении процесса разрушения материалов в лабораторных условиях.

Отработка методики и апаратуры АЭ контроля проводилась на стендах НПО ЦКТИ, АО "Ижорские заводы", АО "Невский завод", где проводили комплексные испытания на крупногабаритных образцах, элементах конструкций и действующем оборудовании совместно с

указанными предприятиями и СУ "Леноргэнергогаз".

В частности, исследовались закономерности усталостного разрушения стали, как наиболее часто встречающейся причины макроразрушения конструкций.

Показано, что скорость роста усталостной трещины с1У/Л определяется степенью поврежденности материала перед вершиной трещины, причем величину ¿У/Ж можно контролировать методом АЭ. Наиболее эффективным параметром, в этом случае, оказалось стандартное отклонение амплитудного распределения АЭ сигналов.

Исследовано формирование, распространение и затухание сигналов АЭ в элементах конструкций. Начальную отработку методики и апаратуры АЭ контроля технологических объектов проводили при стендовых испытаниях труб до разрушения. При этом, попутно отрабатывалась методика выделения сигналов АЭ на фоне механических помех. Фильтрация импульсов АЭ может содержать несколько уровней -амплитудный, частотный, пространственный, статистический и т.д.

На стендах ЦКТИ и НЗЛ были проведены испытания различных элементов трубопроводов в том числе со сварными швами. Они позволили откорректировать АЭ методику определения момента зарождения очага разрушения, расчета его координат и скорости развития в элементах трубопроводов.

Для примера, на рис 6 представлены результаты испытаний по применению акустико-эмиссионного диагностирования при испытании трубопровода, выполненного из стали 08Х18Н10Т. Объект исследования представлял собой участок водоуравнительного трубопровода (в дальнейшем "труба") барабан-сепараторов АЭС, • содержащего центральный кольцевой шов (рис.ба).

Цель исследований состояла в АЭ контроле процесса разрушения путем регистрации накопления трещин, образующихся в сварных швах под действием коррозии под напряжением при рассчетном времени испытаний в течении 1000 часов.

Труба была заполнена раствором ЫаС1 (10 мг/кг), нагретом до 270 градусов Цельсия, нагружена внутренним давлением 88 атм и, кроме того, нагружена растягивающим осевым усилием 310 тс на испытательной машине

Преобразователи АЭ укреплялись на волноводах, приваренных по обеим сторонам от кольцевого шва на расстоянии 200 мм и 100 мм.

Системой АЭ диагностирования регистрировались амплитудные и координатные распределения сигналов АЭ. Кроме того, регистрировалось число сигналов за время наблюдения, по которым вычислялась активность АЭ.

Координатное распределение источников сигналов АЭ показывает,

г

I

X

N1

7ВЕЭ

ко

5г"

1

1004504-

20

м

Л/аСе

а) сталь 08Х18Н10Т 1-труба, 2-датчик АЭ, 3-АЭ система, 4-свар-ной шов, 5-нагружаю-щий гидроцилиндр Р=88 атм, Р=31 Окгс, Т=270град.С среда-НаС1 (10мг/кг)

б)

сварной шов

В)

Г)

Б: = 12 дБ, =(600-1150)час Бз ~ 12,2 дБ, 1187 час Бз = 15,3 дБ, 1з= 1200 час

40

60

80 А,дБ

Р

Рис.6. Испытание элемента трубопровода АЭС со сварным швом на коррозионное растрескивание: а) -схема испытаний; б)-распределение сигналов АЭ по координате вдоль образующей трубы; в) накопление сигналов АЭ во времени при испытании трубы; г) распределение сигналов АЭ по амплитудам (сплошная линия - при 1 = 1187 час, пунктирная - при гз = 1200 час).

что процесс коррозионного растрескивания локализован в зоне сварного шва. Такой характер сохранялся на протяжении всего испытания (рис.66 ).

В период с 500 до 900 часов активность АЭ сохранялась на постоянном уровне 19-21 сигналов в час (рис.бв). При выдержке более 1150 часов активность начала резко возрастать и при времени испытаний равном 1200 часам возросла до уровня 820 имп/час, что свидетельствует о резком возрастании скорости протекания коррозионного разрушения.

Анализ .амплитудных спектров (рис.бг) показывает, что до 1150 часов включительно характер амплитудного распределения оставался практически постоянным. Стандартное отклонение амплитудного распределения не превышало 12 дБ. На заключительной стадии в амплитудном распределении появился пик высокоамплитудных сигналов до 80 дБ, соответствующих появлению трещин больших размеров. Стандартное отклонение распределения при этом выросло до 15,3 дБ. Это свидетельствует о качественном изменении в характере разрушения трубы до 1150 часов и после (при t < 1150 часов происходит редкое накопление трещин малых размеров; в случае t > 1150 формируется очаг разрушения с катастрофической активизацией процесса).

Метод АЭ был также применен для диагностирования сложной реальной конструкции.

Многие изделия типа 8Г-512 (представляют собой сосуд Дьюара выполненный в виде железнодорожной цистерны, далее "изделия") находятся в эксплуатации 30 лет. За это время исчерпан их проектный ресурс. Изделие состоит из двух сосудов, вставленных один внутри другого. Межстеночное пространство вакуумировано. Оба сосуда выполнени ю сплава АМЦ.

Диагностирование внутреннего сосуда большинством известных методов неразрушающего контроля невозможно.

Единственным методом, позволяющим провести исследование в данном случае и получить оценку состояния всего внутреннего сосуда, а не его отдельных элементов, оказался метод акустической эмиссии.

Комплексное АЭ исследование состояло из:

• исследования сигналов АЭ при разрушении образцов из сплава АМЦ;

• исследования затухания сигналов АЭ на реальном изделии;

• АЭ исследования при пневмоиспытаниях изделия.

На основе проведенных экспериментов на образцах было показано, что характер разрушения и соответствующие ему изменения в регистрируемых сигналах АЭ сплава АМЦ анологично ранее исследованным закономерностям для сталей. Были получены критериальные значения АЭ характеристик (амплитуда импульсов и характер их накопления) перехода от делокализованного разрушения к очаговому - характерному для макроразрушения. То есть, была показана

22

применимость ранее разработанной методики АЭ диагностирования стальных конструкций для неразрушающего контроля сосудов давления из сплава АМЦ.

Ниже приведен перечень объектов, на которых прошли апробацию аппаратура и методика АЭ диагностирования. Это было технологическое оборудование газодобывающих, газоперерабатывающих и

газотранспортных предприятий России и Узбекистана, а также нефтеперерабатывающих заводов России и Украины:

• абсорберы и сепараторы Мубарекского газопромыслового управления и газоперерабатывающего завода (при испытании сепараторов были выявлены опасные дефекты, которые в дальнейшем методами УЗ дефектоскопии были идентефицированы как расслоения);

• трубопроводные обвязки нагнетателей (надземные и подземные коммуникации), пылеуловители, аппараты воздушного охлаждения газа компрессорных и газораспределительных станций ОАО "Газпром";

• реакторы риформинга, гидрокрекинга, колонны и змеевики печей Хабаровского нефтеперерабатывающего завода (НПЗ), Пермского НПЗ, Казанского НПЗ, УфимскогоНПЗ, Киришского НПЗ, Херсонского НПЗ Дрогобыческого НПЗ, Надворнянского НПЗ, Кременчугского НПЗ.

Кроме того производилась диагностирование таких ответственных конструкций, сосудов и систем:

• Станины стана "5000" - АО "Ижорские заводы";

• Азотно-масляные аккумуляторы - АО "Ижорские заводы";

• Водоуравнительные трубопроводы барабан-сепаратора 1-го блока Ленин1радской АЭС;

• Корпуса ЦВД турбины ТЭЦ-26 г. Москва и других сложных объектов.

В заключении необходимо отметить, что метод акустической эмиссии позволяет быстро несколькими стационарно расположенными датчиками проконтролировать всю конструкцию, определить координаты дефектов и оценить степень их опасности. Данный метод является наиболее полным и чувствительным методом технического диагностирования.

Заложив в техническую документацию данный метод контроля на стадии проектирования возможно перейти к эксплуатации экологически опасного оборудования на современном мировом уровне надежности. Это позволит вести надзор за состоянием сосудов во время эксплуатации повысив, тем самым, безопасность сложных дорогостоящих технологических процессов.

В заключении сформулированы основные достижения

диссертационной работы. Они заключаются в следующем:

1. Впервые исследовано накопление первичных стабильных субмикроскопических трещин в металлах и показано, что они определяют процесс разрушения и лимитируют долговечность нагруженного образца.

2. Экспериментально доказано, что разрушение конструкционных материалов является термоактивационным процессом накопления и развития микротрещин. Процесс разрушения протекает в две стадии: множественное накопление микротрещин с формированием локализованного очага разрушения на первой стадии и ускоренное развитие очага разрушения на второй заключительной стадии.

3. Показано, что метод акустической эмиссии является наиболее информативным и надежным методом контроля за процессом разрушения на различных масштабных уровнях.

4. Разработана методика акустико-эмиссионного диагностирования и оценки целостности и работоспособности сосудов давления, трубопроводов, энергетического оборудования.

5. Спроектирована и изготовлена по лицензии Госгортехнадзора России автоматизированная акустико-эмиссионная система диагностирования объектов, подконтрольных Госгортехнадзору.

6. По лицензии Госгортехнадзора России проведен акустико-эмиссионный контроль трубопроводов на компрессорных и газораспределительных станциях ОАО "Газпром", а также различных сосудов давления на многих нефтеперерабатывающих заводах.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Петров А.И., Добровольская И.П., Савельев В.Н., Бетехтин В.И. Отжиг нарушений сплошности в деформированном алюминии.-ФММ, 1971, 34, с.1319-1321.

2. Бетехтин В.И., Петров А.И. Савельев В.Н. Распределение нарушений сплошности по объему деформированного алюминия.-ФТТ, 1973, 15, с.634-636.

3. Бетехтин В.И., Савельев В.Н. Разориентация блоков и сопротивление кристаллических материалов разрушению.-Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции по физике прочности и пластичности металлов и сплавов, Куйбышев, 1973, с.59-60.

4. Савельев В.Н., Бетехтин В.И., Слуцкер А.И. Особенности рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами в поверхностных слоях деформированных металлов.-ФММ, 1974, 37, с.21 1-213.

5. Бетехтин В.И. Савельев В.Н., Петров А.И. Кинетика накопления микроскопических разрывов сплошности в процессе испытания алюминия на долговечность и ползучесть.-ФММ, 1974, 38, с.834-842.

6. Окунева Н.М., Житарев В.Е., Савельев В.Н., Степанов С.Б. Слуцкер А.И. Малоугловое рассеяние холодных нейтронов в металлах.-ФТТ, 1976, 18, в.2, с.3682.

7. Журков С.Н., Куксенко B.C., Петров В.А., Савельев В.Н., Султонов У. О прогнозировании разрушения горных пород.-Известия АН СССР, сер. "Физика Земли", 1977, № 6, с.11-18.

8. Куксенко B.C., Савельев В.Н., Султонов У. Очаговый характер разрушения горных пород.-Известия АН СССР, сер. "Физика Земли", 1978, № 12, с.23-29.

9. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Савельев В.Н., Султонов У. Кинетика накопления и развития микротрещин в хрупких материалах.-Тезисы докладов Всесоюзной конференции по механике деформируемого твердого тела, Куйбышев, 1978.

10. Журков С.Н., Куксенко B.C., Петров В.А., Савельев В.П., Султонов У. Концентрационный критерий разрушения горных пород.-Сборник "Физические процессы в очагах землетрясений", М.. 1980, с.78-86.

11. Журков С.Н., Куксенко B.C., Петров В.А., Савельев В.Н., Султонов У. Физические принципы прогнозирования разрушения горных пород.-Сборник "Механика разрушения горных пород", Фрунзе, Илим, 1980.

12. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Акустическая эмиссия при зарождении и развитии микротрещин в сталях.-Дефектоскопия, 1980, № 6, с.57-63.

13. Ляшков А.И., Инжеваткин И.Е., Савельев В.Н Изучение зарождения микротрещин в металлах методом акустической эмиссии.-Дефектоскопия, 1980, № 6, с.98-101.

14. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Физические принципы прогнозирования разрушения стали.-Тезисы докладов на IV Всесоюзной конференции "Физика прочности", Киев, 1980, с.80.

15. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Савельев В.Н., Фролов Д.И. Физические принципы прогнозирования разрушения гетерогенных материалов,-Тезисы докладов на IV Всесоюзной конференции по механике полимерных и композитных материалов, Рига, 1980, с.53.

16. Kuksenko V.S., Lyashkov A.I., Saveliev V.N., Frolov D.I. Physical principles of prediction of heterogeneous material fracture.-Fracture of Composite Materials, Proceedings of the 2nd USA - USSR Symposium March 1981, p.28-29.

17. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Савельев B.H., Фролов Д.И. Физические принципы прогнозирования разрушения гетерогенных материалов.-Механика композитных материалов, 1982, № 4, с.710-714.

18. Ляшков А.И., Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н. Прогнозирование разрушения сталей методом акустической эмиссии.- Тезисы докладов на VIII Всесоюзной конференции по усталости металлов, М., 1982, с.73.

19. Куксенко B.C., Мирошниченко М.И., Савельев В.Н., Султонов У. Физические принципы прогнозирования разрушения лабораторных образцов из горных пород.- Сборник "Экспериментальная сейсмология", М., Наука, 1983.

20. Манжиков Б.Ц., Мансуров В.А., Куксенко B.C., Савельев В.Н. Связь между накоплением микротрещин и макродеформацией при одноосном сжатии горных пород.- Книга "Физика и механика разрушения горных пород", Фрунзе, Илим, 1983, с.77-84.

21.Ляшков А.И., Савельев В.Н. Исследование трещинообразования методом АЭ при опрессовке чугунных напорных труб.-Тезисы докладов I Всесоюзной конференции "Акустическая эмиссия материалов и конструкций", Ростов-на-Дону, 1984, с. 182.

22. Нефедьев Е.Ю., Волков В.А., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Связь размеров микротрещин с параметрами АЭ при статическом и циклическом нагружении конструкционных сталей.-там же, с.226.

23. Нефедьев Е.Ю., Ляшков А.И., Савельев В.Н., Султонов У Исследование режима контрольных испытаний чугунных напорных труб методом АЭ.-Сборник "Методы оценки и пути повышения трещиностойкости и надежности труб, трубопроводов и сосудов давления, Челябинск, 1985.

24. Нефедьев Е.Ю.,Волков В.А., Кудряшов C.B., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Связь размеров микротрещин с параметрами акустической эмиссии и структурой деформированной роторной стали.-Дефектоскопия, 1986, № 3, с.41-44.

25. Чмель А., Еронько С.Б., Кондырев A.M., Савельев В.Н. Кинетика накопления микродефектов при оптическом облучении прозрачных диэлектриков.-ФТТ, 1986, т.28, в.4, с.1071-1075.

26. Нефедьев Е.Ю.,Волков В.А., Кудряшов C.B., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Связь размеров микротрещин с параметрами акустической эмиссии и структурой деформированной роторной стали.-Сборник "Физика прочности и пластичности", Л., Наука, 1986, с.64-69.

27. Болер Ф.М., Станчиц С.А., Савельев В.Н. Регистрация смещений и напряжений, создаваемых упругими волнами.-Известия АН СССР серия "Физика Земли", 1987. № 3, с.98-103.

28. Нефедьев Е.Ю.,Волков В.А., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Контроль роста усталостной трещины в литой стали методом акустической эмиссии.-Проблемы прочности, 1987, № 1, с.41-44.

29. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н. Исследование быстропротекающих процессов при стабильном росте

клиновидной трещины в стали методом акустической эмиссии.-Проблемы прочности, 1987, № 7, с.28-31.

30. Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н.-Прогнозирование разрушения стальных конструкций методом акустической эмиссии.-Тезисы докладов III Всесоюзной научно-технической конференции "Использование современных физических методов в неразрушающих исследованиях и контроле", Хабаровск, 1987.

31. Станчиц С.А., Болер Ф.М., Савельев В.Н. Регистрация формы упругой волны в неискаженном виде емкостным датчиком и методом фотоупругости.-там же, с.207-208.

32. Станчиц С.А., Савельев В.Н. Сопоставление формы упругой волны, зарегистрированной пьезодатчиком, с неискаженной формой, полученной методами фотоупругости и емкостным - Тезисы докладов II Всесоюзной конференции по акустической эмиссии, Кишинев, 1987.

33. Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н., Ляшков А.И. -Выявление закономерности формирования очага разрушения в сталях методом акустической эмиссии, там же.

34. Инжеваткин И.Е., Мирошниченко М.И., Савельев В.Н. Система регистрации и обработки сигналов электромагнитного излучения и акустической эмиссии в реальном масштабе времени.- Тезисы докладов Всесоюзной школы-семинара "Физические основы прогнозирования разрушения горных пород", Иркутск, 1988, с. 100.

35. Савельев В.Н., Болер Ф.М., Станчиц С.А. Возможности регистрации характеристик упругой волны пьезокерамическими приемниками.-там же.

36. Станчиц С.А., Инжеваткин И.Е., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Выделение сигналов акустической эмиссии на фоне периодических помех.-там же.

37. Розанов А.О., Куксенко B.C., Савельев В.Н., Станчиц С.А., Пикулин В.А. Оценка энергии источника упругих волн по параметрам акустических сигналов.- Письма в ЖТФ,1993. т.19, в.4, с.28-32.

38. Савельев В.Н., Станчиц С.А., Розанов А.О. Использование спектральных характеристик акустических сигналов для диагностики горных пород.-Тезисы докладов VI Международного семинара по горной геофизике, Пермь, 1993, с.67.

39. Савельев В.Н., Тельнов К.А., Нефедьев Е.Ю. Диагностика элементов трубопроводов и сосудов давления методом акустической эмиссии.-Сборник докладов III Международной деловой встречи "Диагностика-93", Ялта, 1993, с.179-183.

40. Розанов А.О., Куксенко B.C., Савельев В.Н., Станчиц С.А. Спектры упругой энергии в твердом теле от импульсного источника излучения.-ФТТ, 1994, т.36, № 11, .с.3381-3393.

41. Петров В.А., Пикулин В А., Розанов А.О., Савельев В.Н., Станчиц С.А. Способ определения энергии сигнала акустической эмиссии в твердом теле.-Патент Российской Федерации № 2037821, 1995.

42. Rozanov А.О., Savel'ev and Stanchits Spectrum analysis of pulse-induced acoustic field in jonted and faulted rock formations.-Proceedings of the EAGE 57th Conference and Technical Exhibition, Glasgow, Scotland, 1995, B0004.

43. Савельев B.H., Куксенко B.C. Модель перехода от микро- к макроразрушению и физические основы прогнозирования макроскопического разрушения.-Сборник докладов I Международной конференции "Энергодиагностика", М., 1995, с.221-230.

44. Розанов А.О., Савельев В.Н., Станчиц С.А., Судаков A.B. Спектральный анализ акустического шума при истечении газа или жидкости из трещины на моделях трубопроводов.-Тезисы докладов 14 научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика", М., 1996, стр.149.

45. Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н., Судаков A.B., Тишкин А.П. Акустико-эмиссионная диагностика сосудов давления в лабораторных и заводских условиях.-там же, стр. 151.

46. Савельев В.Н, Нефедьев Е.Ю., Лебедев A.A., Орлов Л.Г., Тишкин А.П. Акустико-эмиссионная диагностика трубопроводной обвязки нагнетателей компрессорных станций магистральных газопроводов.-Доклады и сообщения XVI Международного тематического семинара по диагностике оборудования компрессорных станций, Одесса, 1996.

47. Егоров И.Ф., Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н., Сидоренко В.Г., Тишкин А.П.. Методика и система акустико-эмиссионного диагностирования трубопроводных обвязок нагнетателей компрессорных станций.-Доклады и сообщения 7-ой Международной деловой встречи "Диагностика-97", Ялта, 1997

48. Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н., Судаков A.B. Использование метода акустической эмиссии для диагностики повреждений сосудов давления и трубопроводов в лабораторных и промышленных условиях.- Сборник докладов Юбилейной конференции "ЦКТИ-70", СПб, 1997г.

49. Бащенко А.Р., Бессонный А.Н., Куксенко B.C., Савельев В.Н., Тишкин А.П. Техническое диагностирование аппаратов воздушного охлаждения с использованием метода акустической эмиссии.- Научные труды 1 Международного семинара "Актуальные проблемы прочности" им.В.А.Лихачева и XXXIII семинара "Актуальные проблемы прочности", Новгород, 1997 том 1, ч.2, стр.309-313.

50. Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н., Судаков A.B. Диагностика трубопроводов методом акустической эмиссии.- Материалы семинара

"Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования", С.-Петербург, 1997г.

51.Frolov D; Kuksenko V; Rozanov A; Savel'ev V; Stanchits S Detecting Massif Discontinuities Using Spectrum Analysis of Acoustic Wave Field. -Abstracts of the 29th General Assembly of the INTERNATIONAL ASSOCIATION of SEISMOLOGY and PHYSICS of the EARTH'S INTERIOR (IASPEI), Thessaloniki, Greece, 1997, p.408.

52. Башенко A.P., Бессонный A.H., Савельев B.H., Сидоренко B.C., Розанов А.О., Тишкин А.П. Применение метода акустико-эмиссионного контроля для диагностирования АВО газа,- Доклады 8-ой Международной деловой встречи "Диагностика-98", Москва, Сочи, 1998, том 1, стр.349-353.

53. Егоров И.Ф., Сидоренко В.Г., Савельев В.Н., Басимов Г.Ф. Лебедев А.А., Орлов Л.Г., Розанов А.О., Тишкин А.П. Применение метода акустической эмиссии для диагностирования технического состояния технологического оборудования КС.- Доклады 9-ой Международной деловой встречи "Диагностика-99", Сочи, 1999 г.

54. Rozanov АО, Savel'ev VN and Stanchits SA. Spectral Analysis of Pulse-induced Acoustic Field in Rocks and Its Applications. - "COMPUTERIZED TOMOGRAPHY THEORY AND APPLICATIONS", Beijing, China, 1999, Vol.8, No.l, p.47-51.

55. Нефедьев Е.Ю., Олексейчук B.P., Савельев B.H., Сивоконь В.Н., Субочев А.И., Судаков А.В. Стендовые испытания фрагмента магистрального трубопровода с трещиной коррозионного растрескивания под напряжением в сопровождении метода акустической эмиссии. - Доклады и сообщения 19-го Тематического семинара "Диагностика оборудования КС", Калининград, 1999 г.

56. Kuksenko V.S. Savelyev V.N. Acoustic emission diagnostic of the large construction. - International Symposium WHEC "HYPOTHESIS III, Hydrogen Power, Theoretical and Engineering Solutions", St.-Petersburg, Russia, 1999, p.82.

57. Куксенко B.C., Савельев B.H. Возможности акустико-эмиссионной диагностики конструкций. - 35-й Международный семинар "Актуальные проблемы прочности", Псков, 1999 г.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97.

Подписано в печать -/Й 04. ЛООО. Объем в п.л. ■/,¥5'. Тираж -/(%>._Заказ № <¿59._

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства СПбГТУ 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29

Введение.

Глава 1. Разрушение твердых тел. Обзор.

§ 1. Структура и механические свойства металлов.

§2. Структура и механические свойства горных пород.

§3. Кинетика разрушения твердых тел.

Проблеме разрушения твердых тел уделяется большое внимание в материаловедении. Описание разрушения конструкционных материалов с некоторой единой позиции достаточно сложно ввиду разнообразия их структуры и физико-механических свойств. При исследовании разрушения таких материалов важной задачей для прикладных целей является разработка принципов прогнозирования их макроскопического разрушения, особенно, при достаточно универсальных подходах к ее решению для различных материалов. Исходя из общих представлений на задачу прогнозирования макроскопического разрушения твердых тел она может быть решена, если можно предсказать место и время разрушения объекта, находящегося под нагрузкой, т.е. потерю его несущей способности.

Актуальность решения этой проблемы очевидна, особенно, для таких катастрофических природных явлений, как землятресения. Это обстоятельство относится и к крупным техногенным авариям, например, разрывам трубопроводов с нефтью или газом, которые приносят огромный экологический и материальный ущерб. Примеров опасности неконтролируемого макроразрушения промышленных объектов можно приводить достаточно много. При этом необходимо отметить, что разрушение конструкций происходит, несмотря на их изготовление с заложенным по проекту запасом прочности материала.

До настоящего времени продолжаются научные дискуссии о принципиальной возможности прогнозирования разрушения материалов. Однако, сейчас можно с уверенностью сказать, что даже при наличии технических трудностей реализации задачи прогнозирования разрушения конкретных объектов и конструкций, принципиальная возможность решения этой проблемы доказана. И это прежде всего связано с кинетической концепцией прочности твердых тел, предложенной С.Н. Журковым, и развитой его школой. Согласно уравнению Журкова долговечность нагруженного тела или время до его разделения на части можно рассчитать, если известны входящие в уравнение параметры. Впервые в выражениях для прочности появилось время, причем введено оно не произвольно, а как фундаментальный физический параметр. Кинетическая концепция прочности, кроме того, впервые показала, что разрушение нагруженного тела является термоактивированным процессом, а макроразрыв является лишь его завершающей стадией.

При разработке нашего подхода к прогнозированию разрушения гетерогенных материалов были непосредственно использованы основные закономерности этого процесса. До начала выполнения нашей работы на основе исследования процесса разрушения полимерных материалов С.Н.Журковым и В.С.Куксенко была сформулирована двухстадийная модель разрушения полимеров.

Цель настоящей работы состояла как в проверке применимости этой модели разрушения для конструкционных и природных материалов, так и в разработке, на ее основе, физических подходов к прогнозированию макроразрушения гетерогенных материалов при их нагружении.

Для решения задачи прогноза макроразрушения материала в наиболее общем виде необходимо исследовать процесс развития разрушения материала под действием механической нагрузки, основные его закономерности, характерные стадии, последовательность стадий, которые должны выявить прогностические признаки макроскопического разрушения. Именно это и являлось физической основой нашего подхода к прогнозированию макроскопического разрушения материалов.

Основные задачи работы заключались в следующем.

1 .Развить методы регистрации процесса разрушения нагруженных материалов на различных масштабных уровнях.

2.Исследовать процесс разрушения конструкционных материалов и выявить его наиболее общие закономерности.

3.Развить физико-механическую модель разрушения применительно к конструкционным материалам.

4.Разработать физически обоснованные критерии прогнозирования макроскопического разрушения материалов.

5.Проверить применимость предложенных прогностических критериев макроразрушения на реальных конструкциях и крупномасштабных объектах.

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ИТОГИ.

Разрушение твердых тел является достаточно сложным явлением и имеются многочисленные исследования элементов этого процесса на атомном, микроскопическом, мезоскопическом, макроскопическом уровнях. Даже сужая круг исследуемых материалов только до гетерогенных по строению эта сложность остается. И, тем не менее, именно гетерогеность материалов определяет некоторые общие характеристики разрушения, а именно закономерности зарождения и развития процесса трещинообразования. Действительно, гетерогенность материала определяет в этом явлении два весьма важных аспекта. Прежде всего, структурная гетерогенность материалов приводит к неравномерности в распределении механических напряжений в нагруженном теле, создавая достаточно высокие локальные напряжения на микроуровне. Это способствует появлению микротрещин в перенапряженных местах. С другой стороны, та же гетерогенность не позволяет трещинам подрастать и они стабилизируются на границах гетерогенности. Предпочтительнее оказывается зарождаться новой трещине, чем развиваться предыдущей. Это свойство определяет характер разрушения, суть которого и составляет процесс множественного трещинообразования, лимитирующего общую долговечность нагруженного тела. Смена механизма протекания процесса разрушения, переход к его локализации или формирование очага разрушения в месте повышенных концентраций трещин, является вполне естественным и статистически обоснованным. Вот почему двухстадийная модель разрушения оказалась вполне универсальной для широкого круга гетерогенных материалов. В свою очередь двухстадийная модель позволила предложить достаточно простую и физически обоснованную схему прогнозирования, когда основным прогностическим признаком приближающегося макроразрушения принимается момент перехода от первой стадии множественного накопления квазистабильных трещин в стадию формирования и ускоренного развития очага разрушения. Далее, можно решить задачу прогноза макроразрушения, разрешив техническую проблему выбора метода контроля за процессом развития трещинообразования. С этой точки зрения наиболее надежным и информативным оказался метод акустической эмиссии. Универсальность метода состоит в том, что он позволяет регистрировать трещины от микроскопических до макротрещин, не требуя для этого активного воздействия на объект. При этом АЭ метод регистрирует "живые" трещины, тем самым является чувствительным к наиболее опасным - развивающимся трещинам.

Несмотря на то, что еще не все возможности АЭ метода используются, уже сейчас, благодаря методическим разработкам, в том числе содержащимся и в настоящей работе, этот метод достаточно эффективен для контроля трещинообразования как в лабораторных, так и в натурных исследованиях.

В итоге можно сформулировать основные достижения диссертационной работы:

1. Впервые исследовано накопление первичных стабильных субмикроскопических трещин в металлах и показано, что они определяют процесс разрушения и лимитируют долговечность нагруженного образца.

2. Разрушение конструкционных материалов является термоактивационным процессом накопления и развития микротрещин.

3.Процесс разрушения протекает в две стадии: множественное накопление микротрещин с формированием локализованного очага разрушения на первой стадии и ускоренное развитие очага разрушения на второй заключительной стадии.

4.Метод акустической эмиссии является наиболее информативным и надежным методом контроля за процессом разрушения на различных масштабных уровнях.

5.Переход от первой стационарной стадии накопления трещин и других дефектов к стадии ускоренного развития очага разрушения является наиболее универсальным предвестником макроскопического разрушения.

6.При стендовых испытаниях элементов конструкций разработана методика акустико-эмиссионной диагностики и оценки целостности и работоспособности сосудов давления, трубопроводов, энергетического оборудования.

7.Разработана и изготовлена по лицензии Госгортехнадзора России автоматизированная акустико-эмиссионная система диагностики объектов, подконтрольных Госгортехнадзору.

8.По лицензии Госгортехнадзора проведен акустико-эмиссионный контроль трубопроводов на компрессорных и газораспределительных станциях РАО "Газпром", а также различных сосудов давления на многих нефтеперерабатывающих заводах.

1. Рид В. Дислокации в кристаллах, М.Металлургиздат, 1957.280с.

2. Котрелл А.Х. Дислокации и пластическое течение в кристаллах, М.Металлургиздат, 1958.267с.

3. Ван Бюррен Дефекты в кристаллах, М.ИЛ, 1960.584с.

4. Мак Лин Д. Механические свойства металлов, М. Металлургия, 1965.431с.

5. Фридель Ж. Дислокации, М.Мир, 1967.643с.

6. Новиков И.И. Дефекты кристаллической решетки, М. Металлургия, 1968.188с.

7. Хирт. Дж., Лоте И. Теория дислокаций, М.Атомиздат, 1972.594с.

8. Смирнов Б.И. Дислокационная структура и упрочнение кристаллов, Л.Наука, 1981.236с.

9. Орлов А.Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах, М.Высшая школа, 1983.144с.

10. Геремской П.Г., Слезов В.В., Бетехтин В.И. Поры в твердом теле, М.Энергоатомиздат, 1990.375с.

11. И. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов, М.Металлургия, 1986.224с.

12. Владимиров В.И., Романов А.Е. Дислокации в кристаллах, Л,Наука, 1986.223с.

13. Авгаи Г.М. Физические свойства осадочных пород при высоких давлениях и температурах, М.Недра, 1972.320с.

14. Воларович М.П., Баюк Е.И., Ефимова Г.А. Упругие свойства минералов при высоких давлениях, М.Наука, 1975.190с.

15. Дортман Н.Б. (ред.) Физические свойства горных пород и полезных искапаемых, М.Недра, 1984

16. Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред, М.Недра, 1984

17. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород, М.Недра, 1978.390с.

18. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Механика деформирования и разрушения горных пород, М.Недра 1992.

19. Кларк С. (ред.) Справочник физических констант горных пород, М.Мир, 1969.541с.

20. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике, М.Стройиздат, 1961.202с.

21. Вейбул В.А. Усталостные испытания и анализ их результатов, М.Машиностроение, 1964.275с.

22. Ильюшин A.A. Пластичность, М.Гостехтеориздат, 1948.370с.23 .Каганов JI.M. Основы механики разрушения, М.Наука,1974.312с.

23. Малмейстер А.К., Тамуж В.П., Тетере Г.А. Сопротивление жестких полимерных материалов, Рига,3инатне, 1972.498с.25.0вчинский A.C. Процессы разрушения композиционных материалов, М.Наука, 1988.277с.

24. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций, М.Наука 1966.752с.

25. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения, М.Наука, 1974.640с.

26. Трефилов В.И. в кн. Физика деформационного упрочнения монокристаллов, Киев, Наукова Думка, 1972.с 191.

27. Трефилов В.И., Мильман Ю.В., Фирстов С.А. Физические основы прочности тугоплавких металлов, Киев, Наукова Думка, 1975.315с.

28. Структура, текстура и механические свойства деформированных сплавов молибдена (Трефилов В.И., Мильман Ю.В. и др.) Киев,- Наукова думка, 1983.232с.

29. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов, М.Металлургия, 1986.224с.

30. Титовец Ю.Ф., Рыбин В.В., Ворошина Е.В. Морфологические и кристаллические особенности эволюции зеренной структуры высокочистого алюминия на стадии вторичной кристализации, ФММ, 1991 №10 cl 17-129.

31. Каменцева З.П., Кузьмин С.Л., Лихачев В.А. Исследование деформационного упрочнения никелида титана, Проблемы прочности, 1980, №9, с87-91

32. Лихачев В.А., Хайров Р.Ю. Введение в теорию дислокаций, Л.Изд-во ЛГУ, 1975.

33. Лихачев В.А., Шудегов В.Е. К вопросу о деформационном упрочнении сред со структурой Тез. докл. 3 координационного семинара по деформационному упрочнению сталей и сплавов, Барнаул, 1981.с15.

34. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел, Новосибирск, Наука, Сиб. отд. 1985.229с.

35. Лихачев В.А., Мышляев М.М., Сеньков О.Н. О роли структурных превращений в сверхпластичности, физ. мет. и металлов, 1987.т63 вып.6 с1045-1060

36. Лихачев В.А., Панин В.Е. и др. Кооперативные деформационные процессы и локализация деформации, Киев, Наукова думка, 1989.320с.

37. Гуляев Б.Б., Пряхин Е.И., Колокольцев В.М. Иерархия структур и механические свойства литой стали, Литейное производство, 1986, №10, с9-11.

38. Манаков H.A., Корзикова Г.Ф., Столяров В.В., Доменная структура и гистерезисные свойства мелкозернистых сплавов высокоазотистых редкоземельных магнетиков, ФММ, 1992 №2. с21-26.

39. Клопотов A.A., Кушнаренко В.М., Сазанов Ю.А. и др. Модификация структурных состояний в условиях интенсивного внешнего воздействия в никелиде титана, Изв. Вузов, Физика, 1992 №12, сЗ-7.

40. Козлов Э.В., Иванов Ю.Ф., Игнатенко Л.И., Конева H.A. Масштабная классификация кристаллических тел и ее обоснования, Сб. функционально-механические свойства материалов ред. Лихачев В.А. Псков, 1993. с90-99.

41. Регель В.Р., Лексовский A.M., Сакиев С.Н., ФММ, 1975, т.40.с812-816.

42. Alie J.A., Asimob R.H., Eng. Fracture Mech.,1974.vl6.p223-230.

43. Орлов Л.Г. ФММ,1970.T.30 №1.с186-187.

44. Campany R.G., Smallman R.C., Loretto M.K. Met.Sci.l976,vl0 №8 p261-274.

45. Fields R.J. Scripta Met. 1980 vl4 №7 p791-796.

46. Bauer R.W., Lyles R.L., Wilsdorf H.G., Z.Metall, 1972. Bd63 p525-530.

47. Lyles R.L., Wilsdorf H.G. Acta Metallurgies 1975, v23 №2 p269-277.

48. Рыбин В .В., Лихачев В.А., Вергазов А.Н., ФММ, 1974, т.37 №3 С269-277.

49. Владимиров В.И. Кинетика трещин и вакансий в кристаллах, автореферат докт.дисс., Л.ФТИ, 1973

50. Владимиров В.И. Физическая теория пластичности и прочности Л.ЛПИ,1973,1975

51. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов, М.Металлургия, 1984.

52. Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренков В.Ф., О свойствах дискретности горных пород, Изв. АНСССР, Физика Земли. 1982 №12 сЗ-18.

53. Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренков В.Ф., Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс, М.Наука, 1987.100с.

54. Дискретные свойства геофизической среды М.Наука, 1989. 173с.

55. А.Н. Ставрогин, А.Г. Протосеня, Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах, М.Недра, 1985.271с.

56. Brady Т.А. Mechanical equation of state for brittle rocks, Int J.Rock Mech. And Mining Sci., 1970 vol.7 p485-421.

57. Paterson M. Experimental Rock Deformation, Springer, New York, 1978, 254p.

58. Weibull W. A statistical theory of strength of materials Ingvetensk Acad. Handl. 1939,-151, 163p.

59. Weibull W. A statistical distribution function of wide applicability, JApll.Mech. 1951. 18p293-297.

60. Weibull W. A survey of "statistical effects" in the field of material failure, Appl.Mech.Reviews, 1952 -5 p449-451.

61. Волков С.Д. Статистическая теория прочности, Машгиз, 1960. 176с.

62. Журков С.Н. Вести АНСССР, 1957, №11 с78.

63. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е., Кинетическая природа прочности твердых тел, УФИ, 1972 т. 106 №2 с 193.

64. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевксий Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел, М.Наука, 1974, 560с.

65. Томашевская И.С., Хамидулин Я.И. Предвестники разрушения горных пород, Изв-я АНСССР, Физика Земли, 1972, №5 с 12-20.

66. Тамуж Б.П., Куксенко B.C. Микромеханика разрушения полимерных материалов, Рига, Зинатке, 1978. 294с.

67. Куксенко B.C., Слуцкер А.И., Ястрибинский А.А., Возникновение субмикроскопических трещин при нагружении ориентированных аморфно-кристаллических полимеров, ФТТ, 1967 т.2 с2390.

68. Гезалов М.А., Куксенко B.C., Слуцкер А.И. Образование субмикроскопических трещин в нагруженных полимерах при различных температурах ФТТ, 1971 т13 с.445

69. Журков С.Н., Куксенко B.C., Слуцкер А.И. Особенности роста субмикротрещин в нагруженных полимерах ФТТ 1969, т. 11 с296.

70. Журков С.Н, Куксенко B.C., Микромеханика разрушения полимеров, Мех.полим. 1974 №5 с.792.

71. Zhurkov S.N., Kuksenko V.S., The Micromechanics of Polymer fracture, Intern Journ. of fracture, 1975, vl 1 p62.

72. Владимиров В.И., Орлов A.H., ФТТ, 1969 т11 №2 с370-378.

73. Рыбин В.В., Хакяанов Ш.Х, ФТТ, 1969 т11, №4 с1048-1051.

74. Debye P., Bueche A.M., Appl.Phys. 1949 №20 р518.

75. Шифрин К.С., Рассеяние света в мутной среде ГИТТЛ 1951.

76. Guinier A., Fournet G., Smal-Angle Scattering of x-rays, London, 1955.

77. Филлипович B.H. ЖТФ, 1956 т.26 №2 c298.

78. Luzzati V. Acta Cryst, 1960 №13 c939

79. Scmidt P., J.Math Phys. 1966 №7 cl295.

80. Слуцкер А.И., Маринин В.А., Оптика и спектроскопия 1961 №10 с232.

81. Слуцкер А.И., Докт. дисс., ФТИ, Ленинград, 1967.

82. Порай-Кошиц Е.А., УФН, 1949 №3, с573.

83. Hosemann R. Evgeb. exakt. Naturu, 1951 №24, cl42.

84. Виродов И.П., Кристаллография 1965 №10 c779.

85. Brill O.U., Scmidt P.W., J. Appl. Rhys., 1968 №39 c2274.

86. Кузин Ю.А., Сыромолотов Е.И., Плавник Г.М., Дублин М.М., ДАНСССР, 1968 №182 с114.

87. Beeman W.W., Kaesberg P., Andevegg J.W., Webb M., Hendbuch der Physik, 1957 №32 p440.

88. Ogier W.T., Wild R.L., Nickel X.C., J.Appl.Phys,1959 №30 p408.

89. Warren B.E. Acta Cryst 1959 №12 p839.

90. Warren B.E. Austral. J of Phys. 1960 №13 p376.

91. Бетехтин В.И., Слуцкер А.И. ФТТ 1966 №8 с767.

92. Пинес Б.Я., Кузнецова Р.И. ФТТ, 1961 №3 с1475.

93. Палатник Л.С., Фукс М.Я., Черемской П.Г. ДАНСССР 1972 п203 с1058.

94. Фукс М.Я., Черемской П.Г., Ничитало A.A., Федоренко A.M., Делиерский В.В., ФММ, 1975 №39 с308.

95. Калихман В.Л., Уманский Я.С. ДАНСССР 1980 №1 с132

96. Kaiser J., An Investigation into the Occurrence of Noises in Tensile Tests or a Study of Acoustic Phenomena in Tensile Tests, Ph.D Thesis, Tech. Hosch München, Munich Germany, 1950.

97. Costin L.S. Deformation and failure In fracture Mechanics of Rock (Edited by B.K.Atkinson) Academic Press, New York, 1987 pl67-215.

98. Holcomb P.J., Costin L.S. Detecting damage surfaces in brittle materials using acoustic emission, J. Appl. Mech. 1986 №108 p536-544.

99. Kurita K. Fujii N. Stress memory of crystalline rocks in acoustic emission, Geophys. Res. Lett. 1979 №6 p9-12.

100. Sondergeld C.H., Estay L.H. Acoustic emission study of microfracturing during the cyclic loading of westerly granite, I. Geophys. Res. 1981 №86 p2915-2924.

101. Danegan H.L., Harris D.O., Tatro C.A. Fracture analisis by use of acoustic emission. Eng. Fracture Mech 1968 vl pi

102. Грешников В.А., Дробот Ю.Б. Акустическая эмиссия М.Изд. Стандартов, 1976.

103. Иванов В.И., Белов В.М. Акустико эмиссионный контроль сварных соединений М.Машиностроение, 1981.

104. Болер Ф.М., Станчиц С.А., Савельев В.Н. Регистрация смещений и напряжений, создаваемых упругими волнами, -Изв.АН СССР, Физика Земли, 1987 №3 с98-103

105. Нацик В.Д.,Чишко К.А. Звуковое излучение дислокаций движущихся у поверхности кристалла, ФТТ,1978 т.20 №2

106. Куксенко B.C., Станчиц С.А., Томилин Н.Г. Оценка размеров растущих трещин и областей разгрузки по параметрам растущих трещин, Мех.комн.мат.,1983, №3 с536-543

107. Swedlow J.L., On the elastostatic stresses in cracked plates, GALCIT SM 62-9, California Inst. Of Technology, Aug. 1962

108. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Мирзоев K.M., Негматуллаев С., Станчиц С.А., Фролов Д.И. Связь между размерами образующихся под нагрузкой трещин и длительностью выделения упругой энергии, ДАНСССР, 1982, №4 с264.

109. Nennabar R.H., Brammer W.G., Beeman W.W. Phys.Rev. 1955 №99 p.615

110. Robbinson W.H., Smoluchowski R.J.Appl.Phys. 1959 N30 p617

111. Webb M.W., Beeman W.W. Acta Metal 1959 №7 p203

112. Бетехтин В.И., Слуцкер А.И. ФТТ, 1962 №4 с132.

113. Бетехтин В.И., Слуцкер А.И. ФММ, 1966 №21 с3358

114. Журков С.Н., Бетехтин В.И., Слуцкер А.И., ФММ, 1964 №17 с364

115. Warren В.Е., Acta Cryst 1959 №12 р837

116. Мышляев М.М., Бетехтин В.И., ФММ, 1966 №22 с142.

117. Бетехтин В.И., Мышляев М.М., ФММ, 1969 №24 с1069.

118. Hirsch Р.В., Prog. Metall. Phys. 1956 №6 p236

119. Хирш П.Б. Успехи физ. метал. М.Металлургиздат 1966 283с.

120. Хирш П.Б. Новые электронномикроскопические исследования М.Металлургиздат, 1961 63с.

121. Krammer I.R., Fundament. Phenomena Mater. Sei., Plenum Press, 1966 №3

122. Орлов А.И, ФТТ, 1967 №9 с2344.

123. Костецкий Б.И., Шевелл В.В., ДАНСССР, 1967 №7 с70

124. Kitajima S., Tanaka Н., Trans. Japan. Inst. Metals. 1969 №10 plO

125. Latinision R.M., Scripta Metall, 1969 №3 p465.

126. Большаков В.И., Орлов А.И., ФТТ, 1970 №12 с475

127. Э. Терентьев В.Ф., Кочан И.С., Орлов А.И., ФММ, 1975 №40 с199.

128. Владимиров В.И., Кусов A.A., ФММ, 1975 №39 cl 150.

129. Петров А.И., Бетехтин В.И. Зав. лабор. 1970 №8 с 1009.

130. Бетехтин В.И., Мышляв М.М., Петров А.И., Сквирская E.JI., ФММ, 1973 №36 с863

131. Савельев В.Н., Зародышевые микротрещины, возникающие при нагружении металлов. Канд. дисс., JI. 1976.

132. Гарофилло Ф. Законы ползучести и длительной прочности металлов и сплавов. Металлургия, 1968.5. Johannesen Т., Tholen A., J.Inst.Metals 1969 №97 р243.

133. Price С.Е., Acta metall 1966 N14 р1781; 1967 №15 р1249.

134. Davics P.W., Williams K.R., J.Metal Sei. 1969 №3 p48

135. Woosford D.A., J.Metal Sei., 1969 N3 p50; 1969 №3 p234.

136. Gittins A, J.Metal Sei., 1970 №5 p223.

137. Ю. Esterman J., Leivo W.J., Stern O., Phys.Rev. 1949 №75 p627.

138. H.Vaughan W.H., Leivo W.J., Smolechovski, Phys.Rev. 1958 №110 p652.

139. Левин Б.Я., Бетехтин В.И., Владимиров В.И., Орлов А.Н., Петров А.И., ФТТ, 1970 №12 с2660.

140. Mogi К., Study Shoks Caused by the Fracture of Heterogeneous materials and its Relation of Earthquake Phenomena, Bull.Earth Res. Inst., 1962 №40 pl25.

141. Scholz C.H., The Frequency Magnitude relation of microfracturing in Rock and its Relation to Earthquakes, Bull.Seis.Soc.Am. 1968№58P399.

142. Pollock A.A., Acoustic Emission Amplitudes, Nondestructive Testing 1973 №5 p264

143. Kovn G., Kovn Т., Mathematical handbook for scientist and engineer, Mc.Grow-Hill company, 1968.

144. Мячкин В.И., Костров Б.В., Соболев Г.А., Исалина О.Г., Лабораторные и теоретические исследования процессов подготовки землетрясений, Изв. АН СССР, Физика Земли, 1974 №10.

145. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений, М.Наука, 1993,310с.

146. Фролов Д.И., Килькеев Р.Ш., Куксенко B.C. Изучение динамики слияния микротрещин методом акустической эмиссии, Мех. Комп. Матер. 1981, №1, el 16.

147. Журков С.Н., Закревский В.А., Корсуков В.Е., Куксенко B.C. Механизм образования субмикротрещин в нагруженных полимерах, ФТТ, 1971, №13, с2004.

148. Журков С.Н. Дилатонный механизм прочности твердых тел, ФТТ, 1983 т25 №10 с3119.

149. Бетехтин В.И., Владимиров В.И. Кинематика микроразрушения кристаллических тел. Сб. Проблемы прочности и пластичности твердых тел, Наука, 1979, с 142.

150. Петров В.А. О механизме и кинетике макроразрушения. -ФТТ, 1979 т21 №12 с.3681.

151. Петров А.И., Добровольская И.П., Савельев В.Н., Бетехтин В.И. Отжиг нарушений сплошности в деформированном алюминии. ФММ, 1971, 34, с. 1319-1321.

152. Бетехтин В.И., Петров А.И. Савельев В.Н. Распределение нарушений сплошности по объему деформированного алюминия.-ФТТ, 1973, 15, с.634-636.

153. Бетехтин В.И., Савельев В.Н. Разориентация блоков и сопротивление кристаллических материалов разрушению. -Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции по физике прочности и пластичности металлов и сплавов, Куйбышев, 1973, с.59-60.

154. Савельев В.Н., Бетехтин В.И., Слуцкер А.И. Особенности рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами вповерхностных слоях деформированных металлов. ФММ, 1974, 37, с.211-213.

155. Бетехтин В.И. Савельев В.Н., Петров А.И. Кинетика накопления микроскопических разрывов сплошности в процессе испытания алюминия на долговечность и ползучесть.-ФММ, 1974, 38, с.834-842.

156. Окунева Н.М., Житарев В.Е., Савельев В.Н., Степанов С.Б. Слуцкер А.И. Малоугловое рассеяние холодных нейтронов в металлах. ФТТ, 1976, 18, в.2, с.3682.

157. Журков С.Н., Куксенко B.C., Петров В.А., Савельев В.Н., Султонов У. О прогнозировании разрушения горных пород. -Известия АН СССР, сер. "Физика Земли", 1977, № 6, с.11-18.

158. Журков С.Н., Куксенко B.C., Петров В.А., Савельев В.Н., Султонов У. Физические принципы прогнозирования разрушения горных пород. Сборник "Механика разрушения горных пород", Фрунзе, Илим, 1980.

159. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Акустическая эмиссия при зарождении и развитии микротрещин в сталях. -Дефектоскопия, 1980, № 6, с.57-63.

160. Ляшков А.И., Инжеваткин И.Е., Савельев В.Н Изучение зарождения микротрещин в металлах методом акустической эмиссии. Дефектоскопия, 1980, № 6, с.98-101.

161. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Физические принципы прогнозирования разрушения стали. Тезисы докладов на IV Всесоюзной конференции "Физика прочности", Киев, 1980, с.80.

162. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Савельев В.Н., Фролов Д.И. Физические принципы прогнозирования разрушения гетерогенных материалов. Тезисы докладов на IV Всесоюзной конференции по механике полимерных и композитных материалов, Рига, 1980, с.53.

163. Kuksenko V.S., Lyashkov A.I., Saveliev V.N., Frolov D.I. Physical principles of prediction of heterogeneous material fracture.-Fracture of Composite Materials, Proceedings of the 2nd USA USSR Symposium March 1981, p.28-29.

164. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Савельев B.H., Фролов Д.И. Физические принципы прогнозирования разрушения гетерогенных материалов. Механика композитных материалов, 1982, № 4, с.710-714.

165. Ляшков А.И., Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н. Прогнозирование разрушения сталей методом акустической эмиссии. Тезисы докладов на VIII Всесоюзной конференции по усталости металлов, М., 1982, с.73.

166. Куксенко B.C., Мирошниченко М.И., Савельев В.Н., Султонов У. Физические принципы прогнозирования разрушения лабораторных образцов из горных пород. -Сборник "Экспериментальная сейсмология", М., Наука, 1983.

167. Манжиков Б.Ц., Мансуров В.А., Куксенко B.C., Савельев В.Н. Связь между накоплением микротрещин и макродеформацией при одноосном сжатии горных пород. -Книга "Физика и механика разрушения горных пород", Фрунзе, Илим, 1983, с.77-84.

168. Ляшков А.И., Савельев В.Н. Исследование трещинообразования методом АЭ при опрессовке чугунных напорных труб. Тезисы докладов Л Всесоюзной конференции "Акустическая эмиссия материалов и конструкций", Ростов-на-Дону, 1984, с. 182.

169. Нефедьев Е.Ю., Волков В.А., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Связь размеров микротрещин с параметрами АЭ при статическом и циклическом нагружении конструкционных сталей. там же, с.226.

170. Нефедьев Е.Ю.,Волков В.А., Кудряшов C.B., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Связь размеров микротрещин с параметрами акустической эмиссии и структурой деформированной роторной стали. Дефектоскопия, 1986, № 3, с.41-44.

171. Чмель А., Еронько С.Б., Кондырев A.M., Савельев В.Н. Кинетика накопления микродефектов при оптическом облучении прозрачных диэлектриков. ФТТ, 1986, т.28, в.4, с.1071-1075.

172. Нефедьев Е.Ю.,Волков В.А., Кудряшов C.B., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Связь размеров микротрещин с параметрами акустической эмиссии и структурой деформированной роторной стали.-Сборник "Физика прочности и пластичности", Л., Наука, 1986, с.64-69.

173. Болер Ф.М., Станчиц С.А., Савельев В.Н. Регистрация смещений и напряжений, создаваемых упругими волнами. -Известия АН СССР серия "Физика Земли", 1987. № 3, с.98-103.

174. Нефедьев Е.Ю.,Волков В.А., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Контроль роста усталостной трещины в литой стали методом акустической эмиссии. Проблемы прочности, 1987, № 1, с.41-44.

175. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н. Исследование быстропротекающих процессов при стабильном росте клиновидной трещины в стали методом акустической эмиссии. Проблемы прочности, 1987, № 7, с.28-31.

176. Станчиц С.А., Болер Ф.М., Савельев В.Н. Регистрация формы упругой волны в неискаженном виде емкостным датчиком и методом фотоупругости. там же, с.207-208.

177. Станчиц С.А., Савельев В.Н. Сопоставление фомы упругой волны, зарегистрированной пьезодатчиком, с неискаженной формой, полученной методами фотоупругости и емкостным. -Тезисы докладов II Всесоюзной конференции по акустической эмиссии, Кишинев, 1987.

178. Нефедьев Е.Ю., Савельев В.Н., Ляшков А.И. -Выявление закономерности формирования очага разрушения в сталях методом акустической эмиссии. там же.

179. Савельев В.Н., Болер Ф.М., Станчиц С.А. Возможности регистрации характеристик упругой волны пьезокерамическими приемниками.-там же.

180. Станчиц С.А., Инжеваткин И.Е., Ляшков А.И., Савельев В.Н. Выделение сигналов акустической эмиссии на фоне периодических помех. там же.

181. Розанов А.О., Куксенко B.C., Савельев В.Н., Станчиц С.А., Пикулин В.А. Оценка энергии источника упругих волн по параметрам акустических сигналов. Письма в ЖТФ,1993. т. 19, в.4, с.28-32.

182. Савельев В.Н., Станчиц С.А., Розанов А.О. Использование спектральных характеристик акустических сигналов для диагностики горных пород.-Тезисы докладов VI Международного семинара по горной геофизике, Пермь, 1993, с.67.

183. Савельев В.Н., Тельнов К.А., Нефедьев Е.Ю. Диагностика элементов трубопроводов и сосудов давления методом акустической эмиссии. Сборник докладов III Международной деловой встречи "Диагностика-93", Ялта, 1993, с.179-183.

184. Rozanov А.О., Savel'ev and Stanchits Spectrum analysis of pulse-induced acoustic field in jonted and faulted rock formations.- Proceedings of the EAGE 57th Conference and Technical Exhibition, Glasgow, Scotland, 1995, B0004.

185. Савельев B.H., Куксенко B.C. Модель перехода от микро- к макроразрушению и физические основы прогнозирования макроскопического разрушения. Сборник докладов Í Международной конференции "Энерго диагностика", М.,1995, с.221-230.

186. Kuksenko V.S. Savelyev V.N. Acoustic emission diagnostic of :he large construction. International Symposium WHEC 'HYPOTHESIS III, Hydrogen Power, Theoretical and Engineering Solutions", St.-Petersburg, Russia, 1999, p.82.

187. Куксенко B.C., Савельев B.H. Возможности акустико-эмиссионной диагностики конструкций. 35-й Международный семинар "Актуальные проблемы трочности", Псков, 1999 г.