Введение
1. Состояние проблемы контроля процесса разрушения и прогноза долговечности композиционных материалов 18
1.1. Теоретические модели разрушения композиционных материалов 18
1.2. Методы исследования накопления микроповреждений и контроля разрушения 27
1.3. Применение импульсной электромагнитной эмиссии для исследования кинетики накопления повреждений и контроля разрушения .33
1.4. Методы оценки усталостной прочности и долговечности в условиях простого нагружения при различных температурах 39
1.5. Методы оценки долговечности композитов при циклических нагрузках .45
1.6. Анализ существующих разработок в области датчиков регистрации электромагнитной эмиссии при разрушении материалов 49
1.7. Выводы. Цель и задачи исследований 56
2. Физические механизмы электризации микротрещин в композиционных материалах 60
2.1. Электризация композиционных материалов
при возникновении трещин 60
2.2. Диффузионный механизм электризации и пьезоэффект 64
2.3. Выводы з
3. Кинетическая модель накопления микроповреждений структуры и импульсного электромагнитного излучения композиционных материалов при их нагружении 71
3.1. Кинетическая модель накопления повреждений в композитах при неизотермических режимах нагружения .71
3.2. Кинетика накопления микроповреждений структуры композитов и определение кинетических констант их разрушения при циклическом нагружении .77
3.3.Выводы .80
4. Термодинамика очага разрушения композиционных материалов 81
4.1. Основные законы сохранения в очаге разрушения .81
4.2. Уравнение баланса энтропии .85
4.3. Основные термодинамические потенциалы .86
4.4. Второй дифференциал энтропии 87
4.5. Термодинамическая устойчивость равновесия в очаге разрушения .95
4.6. Условия термодинамической устойчивости неравновесных состояний 99
4.7. Устойчивость очага при наличии волновых процессов 101
4.8. Термическая устойчивость очага 103
4.9. Устойчивость термических и волновых процессов в очаге разрушения 108
4.10. Универсальный критерий эволюции очага разрушения 112
4.11. Критерий устойчивости равновесия и эволюции очага при наличии трещин 115
4.12. Выводы 117
5. Основы спектральной теории импульсного электромагнитного излучения при разрушении композиционных материалов 118
5.1. Волновые уравнения для электромагнитного поля 118
5.2. Условие квазистационарности электромагнитного поля 122
5.3. Запаздывающий вектор-потенциал поля осциллятора
в проводящей среде 123
5.4. Форма импульса радиоизлучения, обусловленного распространением микротрещин 131
5.5. Время релаксации заряда на берегах трещины 134
5.6. Спектры электромагнитного излучения отдельных
трещин в ближней зоне .138
5.7. Линейчатые спектры излучения микротрещин 144
5.8. Выводы .147
6. Исследование кинетических констант композиционных материалов и статистических свойств эми при их разрушении .149
6.1 Лабораторная установка 149
6.2. Исследуемые образцы 155
6.3. Исследование кинетики электромагнитного излучения композиционных материалов при их сжатии .161
6.4.. Анализ сигналов ЭМИ при нагружении композиционных материалов 169 6.5. Определение скорости распространения и размеров
трещин по параметрам импульсов ЭМИ .182
6.6. Херстовская статистика потока импульсов электромагнитной эмиссии при сжатии композиционных материалов .186
6.7. Электромагнитное излучение и кинетические константы при растяжении фенопластов .192
6.8. Исследование электромагнитного излучения, усталостной прочности и долговечности композиционных материалов при циклических нагрузках 197
6.8.1. Кинетика выделения импульсов ЭМИ при циклических нагрузках 197
6.8.2. Экспериментальное исследование усталости композитов .199
6.8.3. Влияние температуры на циклическую усталостную долговечность полимерных композитов при изотермическом сжатии 203
6.8.4. Влияние температуры на усталостную долговечность композитов при неизотермическом циклическом сжатии 207
6.9. Определение энергетических и кинетических характеристик композитов по параметрам ЭМИ при сжатии 209
6.9.1. Исследование изменений кинетических констант разрушения фенопластов в зависимости от типа наполнителя 218
6.9.2. Исследование изменений кинетических констант разрушения в зависимости от типа связующего 222
6.9.3. Исследование кинетических констант разрушения в зависимости от способа изготовления композита 227
6.9.4. Влияние термообработки на энергию активации разрушения .233
6.9.5. Влияние термообработки на структурно-чувствительные коэффициенты .237
6.9.6. Изменение механических характеристик композитов под влиянием термообработки .239
6.10. Сравнение средних значений кинетических констант разрушения в режимах растяжения, сжатия и циклических нагрузок .243
6.11. Проверка адекватности кинетической модели разрушения экспериментальным данным 250
6.12. Выводы 259
7. Метод и система контроля процесса разрушения и прогноза долговечности композиционных материалов на основе импульсного электромагнитного излучения 260
7.1. Разработка измерительной системы регистрации кинетики разрушения композитов .260
7.2. Метод контроля процесса разрушения на основе
импульсного ЭМИ 270
7.3. Пример применения метода контроля разрушения для образцов композиционных материалов 274
7.4. Прогноз долговечности образцов композиционных материалов 277
7.5. Пример прогноза долговечности композиционных материалов при циклическом нагружении .283
7. 6. Определение прочностных характеристик фенопластов при различных способах изготовления 286
7.7. Пример оценки прочностных характеристик фенопластов методом ЭМИ 288
7.8. Выводы 291
Заключение 293
Литература
