МУЛЬТИФРАКТАЛЬНАЯ ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ТВЕРДОМЕТРИИ МАТЕРИАЛА ОБОЛОЧКОВОЙ КОНСТРУКЦИИ, ПОДВЕРЖЕННОЙ ЦИКЛИЧЕСКОМУ НАГРУЖЕНИЮ

А. В. Самигуллин, Е. А. Наумкин, И. Р. Кузеев, А. Н. Тепсаев

Аннотация


В работе приведены результаты распределения значений твердости по цилиндрической обечайке оболочковой конструкции из стали 20, подверженной циклическому нагружению внутренним давлением, способствующим возникновению в конструкционном материале упругопластических деформаций. Результаты измерения твердости материала обрабатывались с помощью метода мультифрактальной параметризации и подвергались анализу изменения от уровня накопленных усталостных повреждений. Расчет мультифрактальных характеристик выполнялся с применением программного продукта MFDrom, разработанного профессором Встовским Г.В., что позволяет осуществить преобразование результатов измерения твердости в математическую форму данных и вести компьютерный анализ распределения значений твердости, осуществлять количественное описание степени нарушения фрактальной симметрии. Установлено, что при уровне накопленных усталостных повреждений Ni/Nр = 0,76 ± 0,05 скрытая упорядоченность структуры (D1-D40) и степень однородности (F40) достигают минимального значения, а фрактальная размерность (D0) характеризуется максимальной величиной. Это объясняется тем, что при достижении материалом предельного состояния происходит смена механизма адаптации структуры к внешнему воздействию. Анализ изменения значений твердости по оболочковой конструкции от уровня накопленных усталостных повреждений показал, что в процессе эксплуатации наблюдается общая тенденция снижения значений твердости по цилиндрической обечайке, т.е. конструкционный материал оболочковой конструкции из стали 20 в результате циклического нагружения внутренним давлением разупрочняется. Установленные зависимости указывают на смену механизма адаптации структуры к внешнему воздействию, при котором конструкционный материал достигает предельного состояния и могут быть использованы для определения периода безопасной эксплуатации оболочковых конструкций, подверженных циклическому нагружению.


Ключевые слова


cyclic loading;hardness;limiting state;multifractal parameterization;shell structures;the mechanism of adaptation;механизм адаптации;мультифрактальная параметризация;оболочковая конструкция;предельное состояние;твердость;циклическое нагружение

Полный текст:

PDF

Литература


Сложные системы в природе и технике/ Кузеев И.Р. [и др.]. Уфа: изд-во УГНТУ, 1997. 227 с.

Оксогоев А.А. Мультифрактальный анализ нелинейной динамики адаптивности структуры материалов к внешним воздействиям. // Прикладная синергетика И. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004.Т. 2. С. 7-14.

Панин В.Е., Егорушкин В.Е., Панин А.В. Физическая мезомеханика деформируемого твердого тела как многоуровневой системы. Физические основы многоуровневого подхода // Физ. мезомех. 2006. Т.9. № 3. С. 9-22.

Иванова В.С., Оксогоев А.А. О связи стадийности процессов пластической деформации с фрактальной структурой, отвечающей смене масштабного уровня деформации // Физ. мезомех. 2006. Т. 9. № 6. С. 17-27.

Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Кондрашова О.Г. Оценка адаптивных свойств металла по изменению его магнитных характеристик для определения ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования// Нефтегазовое дело: науч. техн. журн. УГНТУ. 2006. Т.4, № 2. С.124-133.

Лебедев А.А., Музыка Н.Р., Волчек Н.Л. Определение поврежденности конструкционных материалов по параметрам рассеяния характеристик твердости // Проблемы прочности. 2002. № 4. С. 5 – 11.

Панин В.Е., Панин Л.Е. Масштабные уровни гомеостаза в деформированном твердом теле // Физ. мезомех. 2004. Т. 7. № 4. С. 5-23.

Оксогоев А.А. Стадийность пластической деформации металлических материалов с позиции фрактальной геометрии // Вестник Томского ун-та. Томск: Изд-во ТГУ, 2005. № 5. С. 16-22.

ГОСТ 10705-80. Трубы стальные электросварные. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1980. 10 с.

Руководство по эксплуатации твердомера Rockwell 574 модели 574.

Оптимизация структуры машиностроительных материалов / Иванова В.С. [и др.] // Металлургия машиностроения. В 2-х частях. 2002. № 6 (9). С. 18-25; 2003. № 2. С. 15-24.

Встовский Г.В. Элементы информационной физики. М.: Изд-во МГИУ. 2002. 260 с.

Самигуллин А.В., Наумкин Е.А., Кузеев И.Р. Расчетно-экспериментальное определение предельного состояния материала оболочковой конструкции, подверженной малоцикловому нагружению// Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2014. № 5. С. 404-419. URL: http://ogbus.ru/issues/5_2014/ogbus_5_2014_p404-419_SamigullinAV_ru.pdf

Лейбо А.Н. Справочник механика нефтеперерабатывающего завода: Справочное пособие. М.: Наука, 1963. 840 с.

ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: Изд-во стандартов, 1984. 28 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2015-2-323-338

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.