Теоретико-экспериментальные модели и критерии двухпараметрической механики разрушения в комплексной системе обоснования и управления ресурсом и живучестью критически важных поврежденных элементов.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-19-00351

НазваниеТеоретико-экспериментальные модели и критерии двухпараметрической механики разрушения в комплексной системе обоснования и управления ресурсом и живучестью критически важных поврежденных элементов.

Руководитель Матвиенко Юрий Григорьевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-101 - Прочность, живучесть и разрушение материалов и конструкций

Ключевые слова повреждение, разрушение, ресурс, живучесть, траектория трещины, конструкционная прочность, мониторинг, акустическая эмиссия, спекл-интерферометрия, управление

Код ГРНТИ30.19.51

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Предупреждение разрушений и обеспечение безопасности сложных технических систем на современном этапе развития науки во многом определяется адаптацией основных положений современной теории управления к постановке и решению проблем ресурса и живучести критически важных элементов этих систем в поврежденных состояниях, что позволяет перейти к созданию интеллектуальных технических систем. Теория управления на базе физико-математических и имитационных моделей повреждений и разрушений позволяет изучать динамические процессы, протекающие в технических системах под воздействием механических нагрузок, температурных полей и коррозионно-активных сред, а также устанавливать структуру и параметры составных частей системы для придания реальному процессу управления желаемых свойств. В качестве одной из основных задач теории управления в проблемах безопасности и живучести следует рассматривать задачу анализа кинетики повреждений критически важных элементов технических систем на модельном и (или) физическом уровне, а также разработку теоретико-экспериментальных моделей, критериев современной двухпараметрической механики разрушения и управление траекторией трещины. Актуальность научной проблемы предупреждения разрушений и обеспечения безопасности сложных технических систем обусловлена необходимостью создания комплексного междисциплинарного подхода к анализу, прогнозированию и управлению конструкционной прочностью, ресурсом и живучестью критически важных высоконагруженных объектов машиностроения, атомной энергетики, транспорта и авиакосмических систем в поврежденных состояниях. Безусловно, основу таких научно обоснованных подходов составляют теоретико-экспериментальные физико-математические модели и критерии современной механики разрушения; методы и системы диагностики и мониторинга повреждений и деградации свойств конструкционных материалов с использованием физико-механических методов. Результаты фундаментальных и прикладных исследований в рамках современной механики разрушения достигаются посредством привлечения интенсивно развивающихся перспективных методов исследования, основанных на комбинировании теоретических, численных и экспериментальных методов исследования; разработке перспективных моделей и критериев двухпараметрической механики разрушения, учитывающей стеснение деформаций в окрестности вершины трещиноподобного дефекта, степень его опасности и направление распространения; использовании физических методов при мониторинге и диагностике напряженно-деформированного состояния, поврежденности и дефектности в высоко градиентных критически важных зонах, включая технологические остаточные напряжения. На основе акустико-эмиссионного метода предполагается создать универсальные методики и программные продукты для проведения диагностики локальных зон повреждения и разрушения материалов на микро, мезо и макромасштабном уровне с оценкой их живучести и остаточного ресурса. На основе математической обработки полей остаточных перемещений, полученных с использованием динамического инденторования и оптико-корреляционных методов, будут разработаны методики и компьютерные программы для численного решения обратной задачи механики деформируемого твёрдого тела об определении параметров нагруженности и деградации материала, траектории трещины. Решение сформулированной в рамках настоящего проекта проблемы позволит создать научно обоснованный подход к обеспечению безопасности сложных технических систем и управлению ресурсом и живучестью критически важных элементов в поврежденных состояниях, что заложит научно обоснованный базис для создания интеллектуальных технических систем. Приложением таких исследований являются критически важные системы с повышенными параметрами рабочих процессов, ресурса и техногенной безопасности на стадиях конструирования, изготовления, доводки и эксплуатации в штатных, аварийных и катастрофических ситуациях. Вместе с тем, следует признать отсутствие на сегодняшний день комплексной системы обоснования и управления ресурсом и живучестью технических систем, поврежденных трещиноподобными дефектами, на основе научно обоснованных теоретико-экспериментальных моделей и критериев двухпараметрической механики разрушения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Матвиенко Ю.Г., Елеонский С., Пмсарев В.С. Evolution of fracture mechanics parameters for cracks in residual stress field Procedia Structural Integrity, Vol. 9, p. 16–21 (год публикации - 2018)
10.1016/j.prostr.2018.06.005

2. Чернятин А.С., Лопез-Креспо П.,Морено Б., Матвиенко Ю.Г. Multi-approach study of crack-tip mechanics on aluminium 2024 alloy Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Vol.98, p. 38-47 (год публикации - 2018)

3. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Чернов Д.В., Марченков А.Ю. Диагностика сварных швов оборудования магистральных нефтепроводов Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, № 8(6), с. 772-784 (год публикации - 2018)

4. Чернятин А.С., Матвиенко Ю.Г., Разумовский И.А. Fatigue Surface Crack Propagation and Intersecting Cracks in Connection with Welding Residual Stresses Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, N 10, Vol. 41, p.2140-2152 (год публикации - 2018)
10.1111/ffe.12808

5. Васильев И.Е., Матвиенко Ю.Г., Чернов Д.В. Акустико-эмиссионный мониторинг процесса разрушения композитных конструкций в условиях циклического нагружения Сборник тезисов Международной конференции "Машины, технологии и материалы для современного машиностроения", посвященной 80-летию Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН. 21-22 ноября 2018 г., г. Москва, Россия. - М.: ИМАШ РАН, 2018. - с. 43 ., с. 43 (год публикации - 2018)

6. Васильев И.Е., Матвиенко Ю.Г., Чернов Д.В. Методика ранней диагностики развивающихся повреждений Сборник тезисов Международной конференции "Машины, технологии и материалы для современного машиностроения", посвященной 80-летию Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН. 21-22 ноября 2018 г., г. Москва, Россия. - М.: ИМАШ РАН, 2018., с. 44 (год публикации - 2018)

7. Попова Н.С., Морозов Е.М., Матвиенко Ю.Г. Predicting the crack path in a wedge under a concentrated tensile force by means of variational principle FRATTURA ED INTEGRITA STRUTTURALE, Issue 49, 267-271 (год публикации - 2019)
10.3221/IGF-ESIS.49.26

8. Матвиенко Ю.Г. Comparison of the constraint parameters in elastic-plastic fracture mechanics FRATTURA ED INTEGRITA STRUTTURALE, Issue 49, 36-43 (год публикации - 2019)
10.3221/IGF-ESIS.49.04

9. Матвиенко Ю.Г., Писарев В.С., Елеонский С.И., Чернов А. Residual stress/strain evolution due to low-cycle fatigue by removing local material volume and optical interferometric data FATIGUE & FRACTURE OF ENGINEERING MATERIALS & STRUCTURES, Vol. 42, I. 9, 2061-2078 (год публикации - 2019)
10.1111/ffe.13083

10. Матвиенко Ю.Г., Писарев В.С., Елеонский С.И. The effect of low-cycle fatigue on evolution of fracture mechanics parameters in residual stress field caused by cold hole expansion FRATTURA ED INTEGRITA STRUTTURALE, I. 47, 303-320 (год публикации - 2019)
10.3221/IGF-ESIS.47.23

11. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Чернов Д.В., Панков В.А. Acoustic-Emission Monitoring of Airframe Failure under Cyclic Loading Russian Journal of Nondestructive Testing, Vol. 55, № 8, 570-580 (год публикации - 2019)
10.1134/S1061830919080084

12. Матвиенко Ю.Г., Писарев В.С., Елеонский С.И. The effect of low-cycle fatigue parameters on damage accumulation near a hole Engineering Failure Analysis, Vol. 106, 104175 (год публикации - 2019)
10.1016/j.engfailanal.2019.104175

13. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Чернов Д.В. Кинетика разрушения пакета однонаправленного ламината с применением акустической эмиссии и видеорегистрации Сборник материалов VIII Международной конференции "Деформация и разрушение материалов и наноматериалов". Москва. 19-22 ноября 2019 г., с. 644-646 (год публикации - 2019)

14. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Елизаров С.В., Чернов Д.В. Структурно-феноменологический подход по определению степени деградации композиционных материалов методом акустической эмиссии Научные труды 4-ой Международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию ИМАШ РАН "Живучесть и конструкционное материаловедение" (ЖивКоМ-2018), с.164-166 (год публикации - 2018)

15. Васильев И.Е., Елизаров С.В., Матвиенко Ю.Г., Чернов Д.В. Критериальные параметры для оценки степени деградации композитного материала в процессе АЭ мониторинга диагностируемой конструкции Сборник статей научно-технической конференции "Прочность конструкций летательных аппаратов" 31 мая - 1 июня 2018 г., г. Жуковский, №2782, с. 139-143 (год публикации - 2018)

16. Матвиенко Ю.Г., Разумовский И.А., Федоров А.А. Влияние локального индентирования на циклический рост трещины Сборник материалов VIII Международной конференции "Деформация и разрушение материалов и наноматериалов". Москва. 19-22 ноября 2019 г., с. 731-732 (год публикации - 2019)

17. Матвиенко Ю.Г. The effect of crack-tip constraint in some problems of fracture mechanics Engineering Failure Analysis, номер: 110, статья 104413 (год публикации - 2020)
10.1016/j.engfailanal.2020.104413

18. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Чернов Д.В. Study of the Fracture Kinetics of a Unidirectional Laminate Using Acoustic Emission and Video Recording INORGANIC MATERIALS, Том: 56, №15, С.: 84-98 (год публикации - 2020)
10.1134/S0020168520150145

19. Федоров А.А., Чернятин А.С., Матвиенко Ю.Г., Разумовский И.А. A method for reducing the fatigue crack growth rategrowth rate IOP CONFERENCE SERIES: MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING, Том: 747, статья: 012018 (год публикации - 2020)
10.1088/1757-899X/747/1/012018

20. Матвиенко Ю.Г., Иванов В.И., Васильев И.Е., Чернов Д.В., Мищенко И.В. Error Reduction in Determining the Wave-Packet Speed in Composite Materials INSTRUMENTS AND EXPERIMENTAL TECHNIQUES, Том: 63, №1, С.: 106-111 (год публикации - 2020)
10.1134/S0020441220010212

21. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Бубнов М.А., Чернов Д.В. Influence of Dimensions and Shape of Process Cutouts on the Accuracy of Locating Acoustic Emission Sources RUSSIAN JOURNAL OF NONDESTRUCTIVE TESTING, Том: 56, №2, С.: 101-109 (год публикации - 2020)
10.1134/S1061830920020060

22. Елеонский С.И., Матвиенко Ю.Г., Писарев В.С., Чернов А.В. НАКОПЛЕНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ОКРЕСТНОСТИ ОТВЕРСТИЯ ПРИ МАЛОЦИКЛОВОЙ УСТАЛОСТИ ПО ДАННЫМ ИЗМЕРЕНИЙ ЛОКАЛЬНОГО ДЕФОРМАЦИОННОГО ОТКЛИКА ЗАВОДСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ. ДИАГНОСТИКА МАТЕРИАЛОВ, Том: 86, №10, С.: 46-55 (год публикации - 2020)
10.26896/1028-6861-2020-86-10-46-55

23. Елеонский С.И., Матвиенко Ю.Г., Писарев В.С., Чернов А.В. ЭВОЛЮЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ В ОКРЕСТНОСТИ ОТВЕРСТИЯ ПРИ МАЛОЦИКЛОВОЙ УСТАЛОСТИ ПО ДАННЫМ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕЩИНЫ УЗКИМИ НАДРЕЗАМИ ЗАВОДСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ. ДИАГНОСТИКА МАТЕРИАЛОВ, Том: 86, №9, С.: 52-62 (год публикации - 2020)
10.26896/1028-6861-2020-86-9-52-62

24. Матвиенко Ю.Г. Механика разрушения и мониторинг в системе управления ресурсом XIV Международная конференция "МЕХАНИКА, РЕСУРС И ДИАГНОСТИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ", С.: 20 (год публикации - 2020)

25. Матвиенко Ю.Г. Двухпараметрическая механика разрушения Двухпараметрическая механика разрушения, издательство "Физико-математическая литература" МАИК "Наука/Интерпериодика", г. Москва, 208 с. (год публикации - 2020)

26. Федоров А.А., Чернятин А.С., Матвиенко Ю.Г., Разумовский И.А. ЛОКАЛЬНОЕ ИНДЕНТИРОВАНИЕ КАК СПОСОБ СНИЖЕНИЯ СКОРОСТИ РОСТА УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ XXXI МЕЖДУНАРОДНАЯ ИННОВАЦИОННАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ И СТУДЕНТОВ ПО ПРОБЛЕМАМ МАШИНОВЕДЕНИЯ (МИКМУС - 2019), С. 203-206 (год публикации - 2020)

27. Матвиенко Ю.Г., Писарев В.С., Елеонский С.И. Investigation of fatigue damage accumulation by measurements ofdeformation response to narrow notch increment Procedia Structural Integrity, Номер 28, С.: 584-590 (год публикации - 2020)
10.1016/j.prostr.2020.10.068

Публикации