Розробка автоматизованої системи для досліджень втомлюваності конструкційних матеріалів
Автор: Василишин Олександр Петрович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Телекомунікації та радіотехніка (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Об’єкт дослідження – методики та технічні засоби для емпіричної оцінки критеріїв втомлюваності конструкційних матеріалів. Предмет дослідження – проєктування технічних засобів та розробка методик, що підтверджують можливість використання запропонованих критеріїв емпіричної оцінки втомлюваності конструкційних матеріалів. Мета дослідження: вивчення можливості використання розроблених методик, критеріїв емпіричної оцінки, технічних рішень для оцінки втомлюваності конструкційних матеріалів. При експлуатації різних механічних конструкцій в жорстких умовах, особливо при тривалій експлуатації, відбуваються процеси деградації матеріалу конструкції. Деградація може проявлятися у виді мікротріщин, переломів, локальної зміни кольору, появі незворотних мікродеформацій і т. інш. Вказана деградація класифікується, як втома матеріалу механічної конструкції. Схильність до втоми є різною для різних матеріалів. Так само буде різною зміна ознак що характеризують ступінь втоми матеріалу при різних видах навантажень, наприклад, статичних, динамічних у виді вібрацій та їх комбінації. Тому важливо мати критерії для прогнозування втомної поведінки матеріалів механічних конструкцій. Виготовлених з різних матеріалів і які передбачається експлуатувати у певних специфічних умовах експлуатації. Такі умови передбачають наявність критичних (стресових) навантажень що можуть поєднуватися з додатковими негативними факторами: темпертурою, вібраціями на резонансних механічних частотах конструкції, тривалим використанням тощо. Втомлюваність залежить від багатьох факторів: природи матеріалу (метали, сплави металів, пластики, скло, кераміки, п’єзокераміки, композитні матеріали тощо). Що стосується класичних матеріалів, які давно використовуються для виготовлення механічних конструкцій, а це в першу чергу сталеві вироби, вироби з алюмінієвих сплавів, для них вироблені критерії оцінки втомлюваності та критерії прогнозування їхньої поведінки при тривалій експлуатації. Менше вивчені прояви втомлюваності для нових композитних матеріалів, матеріалів, що використовуються для виготовлення механічних конструкцій методом 3D-друку, матеріалів які генерують звукові та ультразвукові коливання. Матеріали, які генерують коливання (механічні вібрації), широко використовуються для виготовлення сенсорних пристроїв а також 4 виготовлення пристроїв прямої дії, що перетворюють електричний сигнал в механічне переміщення. До останніх належать п’єзомотори обертових та лінійних переміщень. Очевидним є те, що втомлюваність матеріалів буде зумовлювати зміну характеристик, як сенсорних, так і виконавчих пристроїв при їх тривалій експлуатації. Тому важливим є мати методи та технічні засоби для випробувань матеріалів на критерій втомлюваності у різних режимах експлуатації. Для цього у магістерській кваліфікаційній роботі пропонується автоматизована система для досліджень втомлюваності конструкційних матеріалів. У ній використовуються різні фізичні впливи на досліджувані матеріали. Зміни властивостей нових матеріалів порівнюються з «еталонними» зразками матеріалів для яких вже вироблені критерії оцінки втомлюваності. Процесорна система дозволяє автоматизувати процес досліджень, суттєво зменшити рутинну роботу дослідників, усунути суб’єктивний фактор в дослідженнях. Також появляється можливість зменшити тривалість досліджень шляхом використання критичних стресових навантажень і поєднання кількох несприятливих фізичних впливів на досліджуваний матеріал що використовується у дослідному зразку механічної конструкції. Запропонована в магістерській роботі автоматизована система для досліджень втомлюваності конструкційних матеріалів доповнить існуючі технічні засоби що використовуються для аналогічних або подібних досліджень. Вона буде корисною при створенні нових матеріалів для прогнозування їхньої поведінки в процесі експлуатації у виді різних механічних конструктивів. Втомлюваність матеріалу характеризує процес його механічної деградації. Для оцінки втомлюваності матеріалу зазвичай використовують емпіричні методи досліджень. В таких методах використовуються стандартизовані правила, які дають можливість отримати стандартизовані експериментальні дані що характеризують втомлювані властивості матеріалу. Розглядається вплив напружень (S), деформації (?) на довговічність (N) матеріалу. Також критерієм оцінки є оцінка швидкості росту втомних ознак (мікротріщин, незворотньої деформації, електричного опору і т. інш.) у діапазоні прикладених навантажень. Список використаних джерел 1. Розробка апаратно-програмного комплексу для сучасних досліджень фізико-механічних характеристик конструкційних матеріалів / А.М. Романюк, Д.К. Фам, О.В. Тимошенко, А.М. Бабак. // Інновації Молоді В Машинобудуванні. – 2019. 2. Матвійків М.Д., Васьків Г.М. та інш. Матеріали для електронних пристроїв: підручник / Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2021, – 272 с. 3. Бабак В.П., Байса Д.Ф. та інш. Конструкційні та функціональні матеріали. К.: Техніка, 2003. - 344 с. 4. Моделювання та аналіз системи управління технологічною лінією на основі послідовності подій [електронний ресурс], доступ: https://eztuir.ztu.edu.ua/bitstream/handle/123456789/4300/14.pdf?sequence=1&isal lowed=y 5. Фам Дик Куан, Пошкоджуваність металевих матеріалів з урахуванням виду напруженого стану / Фам Дик Куан, О.В. Тимошенко, В.В. Коваль, А.М. Бабак // Технічні науки та технології, 2018, №2 (12) С. 49–58. 6. Кінетика розсіяного руйнування металевих конструктивних матеріалів при пружно-пластичному деформуванні / [М. І. Бобир, А. П. Грабовський, О. П. Халімон та ін.]. // Проблеми міцності. – 2007. – №3.