Google   Google+   Vk   Facebook   Youtube   Twitter   Wikipedia   Mail.ru   yandex.ru   Yahoo   Evernote   myspace   linkedin.com   blogger.com   www.livejournal.com   webdiscover.ru 

Модель сигналу акустичної емісії при терті поверхонь композиційних матеріалів

Опубликовано в Результаты исследований

УДК 620.179:534.6

Модель сигналу акустичної  емісії  при терті  поверхонь  композиційних матеріалів

С.Ф. Філоненко, д.т.н., проф., О.П. Космач, асп.

Національний авіаційний університет

Представлена модель результуючого сигналу АЕ, який формується на етапі нормального зношення при фрикційній контактній взаємодії поверхонь тертя на основі композиційного матеріалу.Проведено моделювання результуючого сигналу АЕ при постійному осьовому навантаженні та зміні швидкості обертання пари тертя, варіації часу початку руйнування елементів на площадці контактної взаємодії при заданій швидкості обертання, а також варіації кількості зруйнованих елементів при заданій швидкості обертання.
The model of resulting AE signal, which is formed at the stage of normal wear and frictional contact interaction of the friction surfaces based on composite material is conducted. The modeling of the resulting AE signal at constant axial load and speed change of the friction pair, variations start time of elements destruction in platform contact interaction at given speed and variation of damaged elements at given speed are showed.

Постановка проблеми       

Оцінка технічного стану і продовження ресурсу складних триботехнічних систем є важливою науково-технічною проблемою. Для її вирішення використовуються як розрахункові, так і експериментальні методи, які основані на аналізі різноманітної інформації про протікання фізичних процесів. Одним з широко використовуваних методів, який є відображенням кінетики процесів, які протікають в твердих тілах під навантаженням, є метод акустичної емісії (АЕ). Метод АЕ володіє високою чутливістю до процесів пластичного деформування і руйнування матеріалів на субмікро-, мікро- і макрорівнях. Однак значна кількість експериментальних залежностей, які отримані для конкретних умов випробувань різноманітних матеріалів і конструкцій, не дозволяють узагальнити і однозначно інтерпретувати отриману інформацію. З даної точки зору, важливим є теоретичні дослідження процесів акустичного випромінювання і формованих сигналів АЕ. Це відноситься не тільки до умов статики, але й і динамічних випробувань матеріалів. Зокрема, до аналізу АЕ при терті.

Обробка і аналіз акустичного випромінювання при терті направлені на отримання взаємозв’язку параметрів реєстрованого акустичного випромінювання з фізико-хімічними процесами, які розвиваються в поверхневих шарах матеріалів при їх контактній взаємодії. Отримані залежності, в основному, є емпіричними, а теоретичні роботи практично відсутні. Безумовно, що розробка моделей сигналів АЕ, які формуються при зношенні поверхневих шарів матеріалів, і моделювання закономірностей їх зміни при дії різноманітних факторів, є основою в розробці методів технічної діагностики вузів тертя.

Задачі дослідження

В роботі буде розглянута модель результуючого сигналу АЕ, який формується на етапі нормального зношення при фрикційній контактній взаємодії поверхонь тертя на основі композиційного матеріалу. Буде проведено моделювання результуючого сигналу АЕ при постійному осьовому навантаженні та зміні швидкості обертання пари тертя, варіації часу початку руйнування елементів на площадці контактної взаємодії при заданій швидкості обертання, а також варіації кількості зруйнованих елементів при заданій швидкості обертання. Буде показано, що результуючий сигнал АЕ є неперервним сигналом з деяким середнім рівнем та певною величиною розкиду. Формований сигнал АЕ має зрізану форму. Також буде показано, що збільшення швидкості обертання пари тертя, варіація місця положення площадки руйнування на площадці контактної взаємодії, а також варіація кількості зруйнованих елементів приводять до зростання середнього рівня амплітуди результуючого сигналу АЕ  та зменшення величини її розкиду.

Постановка проблеми     

Розроблено модель результуючого сигналу АЕ, який формується при руйнуванні елементів композиційного матеріалу на площадці  контактної взаємодії пари тертя. Проведено моделювання результуючого сигналу АЕ при зміні впливаючих факторів. Показано, що в процесі тертя формується неперервний сигнал АЕ з деяким середнім значенням амплітуди і величиною її розкиду. При постійному осьовому навантаженні, що діє на пару тертя, і постійній кількості зруйнованих елементів композиційного матеріалу в площадці контактної взаємодії зменшення часу зміни площадок (зростання швидкості обертання пари тертя) призводить до зростання середнього рівня амплітуди результуючого сигналу АЕ та зменшення величини її розкиду. Якщо площа руйнування елементів охоплює частину площадки  контактної взаємодії, то при зміні її місця положення, що приводить до варіації інтервалу часу початку руйнування елементів, зі зменшенням значення даного інтервалу (зменшенням часу зміни площадок контактної взаємодії) відбувається зростання середнього рівня амплітуди результуючого сигналу АЕ і не значне зменшення величини її розкиду. Формований сигнал АЕ має зрізану форму. Розглянуто й третій випадок, коли місце положення площі руйнування постійне (інтервал часу зміни площадок контактної взаємодії є постійною величиною), а змінюється кількість зруйнованих елементів. У цьому випадку закономірності зміни параметрів результуючого сигналу зберігаються, тобто відбувається зростання середнього рівня амплітуди результуючого сигналу АЕ і зменшення величини її розкиду. Сигнал АЕ так само має зрізану форму. Показано, що отримані закономірності зміни параметрів результуючого сигналу АЕ і зрізаність їх форми обумовлені умовами перекриття імпульсних сигналів АЕ, формованих при руйнуванні елементів композиційного матеріалу на кожній площадці контактної взаємодії. У той же час, інтерес представляє дослідження впливу осьового навантаження на закономірності зміни параметрів результуючого сигналу АЕ, який формується при руйнуванні поверхневих шарів композиційного матеріалу.

ЛІТЕРАТУРА

1. Benabdallah H. S. Tribological behaviour and acoustic emissions of alumina, silicon nitride and SAE52100 under dry sliding /H. S. Benabdallah,  R. J. Boness// J. of Materials Science.-1999.-No34.-P. 4995 – 5004.

2. MechefskeC.K. Using acoustic emission to monitor sliding wear /C.K. Mechefske, G. Sun, J. Sheasby// Insight.-2002.-V.44.-No 8.-P.1-8. Mechanical and Tribological Properties of Interlayer Films for the Damascene-Cu Chemical-Mechanical Planarization Process /A.K. Sikder, A. Kumar

3. Skare T. Wear and frictional behavior of high strength steel in stamping monitored by AE technique/ T.Skare, F. Krantz// Wear.-2003.-v.255.-P.1471-1479

4. TanC. K. Correlation between Acoustic Emission activity and asperity contact during meshing of spur gears under partial elastohydrodynamic lubrication/ C. K. Tan, D. Mba // Tribology Letter.-2005.-v.20.-Issue 1.-P.63-67.

5. Gitis N. CMP consumables characterization /N. Gitis, M. Vinogradov, S. Kuiry//Proceedings of the Ninth  international conference “Chemical-mechanical planarization for ulsi multilevel interconnection” (February 23-25, Fremont, CA, 2005).-P.82-86.

6. Hase A. Acoustic emission in elementary processes of friction an wear: In-situ observation of friction surface and AT signals/ A. Hase, M. Wada, H. Mishina// J. of
advanced mechanical desing, items and manufacturing.-2009.-v.3.-No 4.-P.333-344.

7. Cao  D. Investigation of acoustic emission and surface treatment to improve tool materials and metal forming process/D. Cao//Dissertation the Degree Doctor of Philosophy in Materials Engineering. University of Dayton, Ohio.- 2010.-116 p.

8. Filonenko S.F. Modelling of acoustic emission signals at friction of materials’ surface layers/S.F. Filonenko,  V.M. Stadnycenko,  A.P.Stahova //Aviation.-2008.-v.12.-No3.-P.87-94

9. Филоненко С.Ф. Моделирование сигналов акустической эмиссии при изменении объема материала, вступившего в пластическую деформацію/ С.Ф. Филоненко, А.П. Стахова, В.Г. Кравченко//Технологические системы.-2008.- № 1(41).-С.22-27.

10. Filonenko S.F. Modeling of the acoustic emission signals for the case of material’s surface layers distraction in the process of friction / S.F. Filonenko, А.P. Stakhova, T.N. Kositskaya //Вісник НАУ.-2008.-№2.-С.24-28

11. Бабак В.П. Моделі сигналів акустич-ної емісії при руйнуванні поверхневих шарів пар тертя/В.П. Бабак, С.Ф. Филоненко, В.М. Стадниченко, А.П. Стахова //Проблеми тертя та зношування.-2007.-Вип.47.-С 1-8.

12. Coleman B.D. Time dependence of mechanical breakdown phenomena/ B.D. Coleman/ J. Ap. Phys. – 1956. – №27.- P.862-866.

13. Coleman B.D. Statistics and time dependence of mechanical break-down in fibers/ B.D. Coleman/ J. Ap. Phys. – 1958. – №29.- P.968-983.

14. Turcotte D.L. Micro and macroscopic models of rock fracture/ D.L. Turcotte, W.I. Newman, R. Shcherbakov // Geophes. J. Intern.-2003.-v.152.-No 3.-P.718-728.

15. Shcherbakov R. On modeling of geophysical problems: A dissertation for degree of doctor of philosophy/Robert Shcherbakov.– Cornell university, 2002.–209 P.

16. Raischel F. Simple beam model for the shear failure of interfaces/F. Raischel, F. Kun,H. J.  Herrmann // Phys. Rev.E- 2005.-vol.72.- №4.-P.11.

17. Raischel F. Local load sharing fiber bundles with a lower cutoff of strength disorder/ F. Raischel, F. Kun, H. J.  Herrmann// Phys. Rev. E.- 2006.- vol.74(2).-№3.- P.4.

18. Филоненко С.Ф. Модель формирования сигнала акустической эмиссии при разрушении композиционных материалов /С.Ф. Филоненко, В.М. Калита, Т.В. Нимченко //Технологические системы-2009-№ 2(46)-С.17-25

19. Филоненко С.Ф. Моделирование акустической эмиссии при разрушении композиционных материалов растяжением /С.Ф.Филоненко, Т.В. Нимченко, Т.Н. Косицкая// Вісник інженерної академії України.-2010.-№1.-С.128-133

20. Filonenko S.F. Model of acoustic emission signal at the prevailing mechanism of composite material mechanical destruction / S.F. Filonenko, T.V. Nimchenko, A.P. Kosmach //Aviation.-2010.- v.14.-№ 4.- P.95-103

21. Філоненко С.Ф. Акустична емісія при навантаженні композиційних матеріалів / С.Ф. Філоненко, В.М. Каліта, О.П. Космач //Вісник НАУ.-2010.-№ 1.-С.133-142

22. Филоненко С.Ф. Модель сигнала акустической эмиссии при разрушении композиционного материала под действием поперечной силы /С.Ф. Филоненко, В.М. Калита, А.П. Космач, Т.Н. Косицкая // Технологические системы.- 2010.-№ 2 (51).- С.45-53

23. Філоненко С.Ф. Моделювання сигналів акустичної емісії при руйнуванні композиційних матеріалів під дією поперечної сили /С.Ф. Філоненко, О.П. Космач, Т.М. Косицька //Вісник НАУ.-2010.-№2.-С.85-93.

24. Shcherbakov R. On modeling of geophysical problems: A dissertation for degree of doctor of philosophy/Robert Shcherbakov.– Cornell University.- 2002.–196 p.

 

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

House Real Estate