Влияние типовых механических и коррозионных воздействий на остаточную долговечность алюминиевого сплава Д16АТ

14. Виды агентирования после контактной урете-ролитотрипсии / Ю. Г. Аляев, В. И. Руденко, М. А. Газимиев и др. // Материалы Первого Российского конгресса по эндоурологии (4-6 июня 2008, Москва). М., 2008. С. 126-127.

15. Вешкурцев В. В. Эндоскопические методы лечения уретеролитиаза в оказании экстренной медицинской помощи // Материалы Первого Российского конгресса по эндоурологии (4-6 июня 2008, Москва). М., 2008. С. 148-149.

16. Емельянов С. И., Панфилов С. А., Фомичев О. М. Трехмерная реконструкция и виртуальная эндоскопия органов брюшной полости // Эндоскопическая хирургия. 1999. № 3. С. 22-29.

17. Китаев Б. М., Ковынев А. В., Дубровских С. Н. Прогнозирование эффективности ДЛТ конкрементов мочеточника с помощью эхографии в триплексном режиме // Материалы Первого Российского конгресса по эндоурологии (4-6 июня 2008, Москва). М., 2008. С. 181-183.

18. Дзеранов Н. К., Лопаткин Н. А. Мочекаменная болезнь : клин. рекоменд. М. : Оверлей, 2007. 296 с.

19. Тактика лечения нефролитиаза: роль спиральной компьютерной томографии / Г. П. Филимонов, Ю. Г. Аляев, П. В. Васильев и др. // Радиология-практика. 2001. № 4. С. 34-35.

F. P. Kapsargin, K. V. Simonov, L. Cadena, D. V. Zuev, L. F. Zueva

DIAGNOSTICS OF COMPLEX PHENOMENA ON THE BASIS OF GEOMETRICAL

ANALYSIS IMAGES

A review of the basic concepts shearlet transform spatial data observations. The possibilities of the new approach for the geometric analysis of complex medical images. The proposed method can improve the radiological diagnosis of urological diseases by detailing changes of tissues.

Keywords: shearlet-transformation, wavelets, I¡-minimization, separation of images, geometric analysis of medical images, urolithiasis, ureteroscopy.

© Капсаргин Ф. П., Симонов К. В., Кадена Л., Зуев Д. В., Зуева Л. Ф., 2012

УДК 621.873:539.389.3

А. В. Кацура, Г. Г. Крушенко

ВЛИЯНИЕ ТИПОВЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ И КОРРОЗИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ОСТАТОЧНУЮ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Д16АТ

Представлены результаты комплексного экспериментального исследования влияния предварительной усталостной наработки («тренировки») и типового коррозионного воздействия на сопротивление усталости листового полуфабриката сплава Д16АТ.

Ключевые слова: коррозия, остаточная долговечность, механические воздействия.

Изучение изменения усталостных характеристик сплава в зависимости от предыстории проведено на плоских образцах «корсетного» типа шириной в рабочем сечении 12 мм, вырезанных из исходного полуфабриката (лист 3 мм, плакированный) вдоль направления проката.

В качестве объекта исследований применяли образцы двух типов:

- «надрезанные» образцы с концентратором напряжения в виде центрального отверстия диаметром 2 мм:

- «гладкие» образцы:

На первом этапе контрольный эксперимент был проведен на гладких образцах, изготовленных из исходного материала (лист в состоянии поставки) и из заготовок, прошедших силовую наработку на сжатие в специальном приспособлении. Торцевые поверхности рабочей части образцов не имели защитного покрытия (после механической обработки).

Предварительная усталостная наработка («тренировка» циклами сжатия) заготовок образцов («гладких» пластин шириной 120 мм) осуществлялась по программе № 10 (последовательно 4 ступени нагру-жения стах / стт с частотой ~20 Гц):

1 ступень: при стах / стт +15 / -30 МПа - 60 000 циклов;

2 ступень: при стах / стт +25 / -50 МПа - 80 000 циклов;

3 ступень: при стах / атт+30 / -80 МПа - 100 000 циклов;

4 ступень: при стах / стт +40 / -100 МПа - 120 000 циклов.

Направление переменного по величине вектора предварительных циклических нагрузок по отношению к продольной оси образца составляло 0°[1].

В качестве коррозионной среды в работе использовали водный раствор 3 % №С1 + 0,1 % Н2О2 - стан-

дартная среда для подобного рода исследований (ГОСТ 9.913): имитация воздействия климатических факторов морской атмосферы. Среда сравнения - воздух лабораторного помещения.

Экспозиции образцов в среде осуществляли без нагрузки в условиях полного погружения в электролит при нормальной температуре. Закладка всех партий образцов производилась единовременно в одной емкости. Длительность коррозионных экспозиций составила 90 суток.

Оценка коррозионной стойкости образцов в зависимости от вида предварительной наработки (включая исходное состояние полуфабриката) проведена в соответствии со следующими критериями:

- характер изменения внешнего вида (визуальный контроль): изменение цвета, наличие и интенсивность локальных коррозионных поражений поверхностей и т. п.;

- остаточная усталостная долговечность до разрушения.

Анализ состояния образцов после коррозионных испытаний производили визуально, после чего их подвергали испытаниям на усталость. Во всех случаях усталостный эксперимент был спланирован и проведен так, чтобы образцы с различной предысторией испытывались через один вперемежку с соответствующими исходными (без коррозионной предыстории) образцами.

Сравнительные усталостные испытания образцов в исходном состоянии и после коррозионного воздействия были проведены на воздухе циклом растяжения с частотой ~20 Гц на контрольном уровне максимального напряжения стах = 200 МПа. Как правило, в каждом случае испытано 4.. .6 образцов на точку.

Как показал визуальный анализ, выдержка образцов из сплава Д16АТ в растворе 3 % №С1 + 0,1 % Н2О2 приводит к заметному коррозионному поражению их поверхностей. После выемки из раствора и просушки все образцы были покрыты налетом различной плотности с множественными вздутиями (отложение продуктов адсорбции и коррозии), после удаления которого обнажалась прокорродированная поверхность образца: тусклая, темно-серая (торцевые поверхности - потемнение до черноты), полностью потерявшая металлический блеск с отдельными язвенными пятнами и точками.

Уже после экспозиции в среде в течение 1...2 суток на фоне частичного потускнения поверхности (металлический блеск сохранился) четко наметились очаги местной коррозии в виде скоплений точечных пятен. Следует отметить, что визуально начальное (значимое) поражение поверхностей образцов после предварительной усталостной наработки по сравнению с образцами из исходного полуфабриката наблюдалось на несколько суток позднее (после экспозиции 3.4 суток).

Увеличение времени выдержки в электролите до 90 суток ведет к дальнейшему поражению поверхности, характерному для плакированных полуфабрикатов. Причем, характер и кинетика поражения образцов всех партий примерно одинаковы.

Следует отметить, что, как правило, интенсивность коррозионных поражений обеих поверхностей

образца неодинакова. Часто очаги язвенной коррозии имели место у торцевых кромок рабочей части, что может явиться причиной нерасчетных разрушений образцов при последующих усталостных испытаниях.

Локальная коррозия на боковых (основных) поверхностях развивалась, как правило, внутри плакирующего слоя: за редким исключением глубины дефектов (пятна, точки) не превышали 0,03 мм. Отмеченные поперечные трещиноподобные повреждения вдоль граней торцевых поверхностей (вдоль контура нарушения плакировки) достигали следующих размеров: длина до 0,5 мм, глубина 0,06 мм [1].

На торцевых поверхностях четко наметились множественные очаги местной коррозии в виде пятен и язв (питтингов) различной конфигурации (точечных, криволинейных и т. п.) глубиной в несколько сотых миллиметра. Подобные коррозионные дефекты могут стать причиной нерасчетных и многоочаговых разрушений некоторых «гладких» образцов [2].

Три группы образцов из сплава Д16АТ в исходном состоянии и после предварительных механического и коррозионного воздействий испытаны на усталость при контрольном уровне стах = 200 МПа (стт = 0; частота нагружения ~20 Гц).

В качестве обобщенного критерия оценки коррозионной стойкости образцов принята остаточная усталостная долговечность.

Предварительные результаты испытаний образцов из исходного листового полуфабриката и с различной предысторией приведены в таблице 1, где в соответствующих графах, для каждого варианта предыстории, даны числа циклов N до разрушения каждого образца, средние логарифмические значения чисел циклов ^ , среднеквадратические отклонения логарифмов долговечностей, доверительные интервалы £р для средних значений логарифмов чисел циклов (уровень доверительной вероятности в = 90 %).

Все полученные экспериментальные данные для каждой партии образцов в виде зависимостей (точек) усталостной долговечности образцов при контрольном уровне напряжения стах от варианта предыстории представлены так же на рис. 1 (по оси ординат отложены долговечности N в циклах в логарифмическом масштабе, вдоль оси абсцисс - варианты исследованных предварительных воздействий). Графики дают наглядное представление о разбросе полученных результатов. [2]

Количественная оценка влияния предыстории на усталостную долговечность образцов демонстрируется графиком на рис. 2, где по оси ординат отложены осредненные значения остаточной долговечности N1 соответствующей партии образцов в абсолютном выражении (а) или по отношению к долговечности материала в исходном состоянии на воздухе ^сх (б - без предыстории), вдоль оси абсцисс - варианты предварительных силового и коррозионного воздействий.

Представлены средние логарифмические значения долговечности образцов в абсолютном выражении N

Как видно (рис. 1, 2), длительные выдержки в коррозионной среде во всех случаях приводят к снижению исходного сопротивления усталости образцов (более чем в 3 раза).

Отрицательное влияние комплексного предварительного воздействия и коррозии на долговечность «гладких» образцов по сравнению с чисто коррозионной предысторией оказалось незначительным (рис. 2): дополнительное уменьшение долговечности вследст-

вие коррозии образцов с «тренировкой» по сравнению с исходными образцами составило около 8 % .

То есть, влияние предварительной наработки на сжатие на коррозионную стойкость (по критерию остаточной долговечности) материала заметное, но с учетом разброса результатов, некритическое: 90%-е доверительные интервалы перекрываются (табл. 1, рис. 3).

Таблица 1

Результаты усталостных испытаний на воздухе «гладких» образцов из плакированного листа толщиной 3 мм сплава Д16АТ после предварительных усталостного

№ ^шах? Условия испытаний Остаточная долговечность до разрушения 8Р = 90 %

п/п МПа Предыстория М, цикл цикл

1 256 776 5,433 0,029 0,035

2 3 4 Исходные образцы (без предыстории) 255 093 285 305 289 759 271 270

5 106 907

6 7 8 9 20 Выдержка в растворе 3 % №01 + 0,1 % Н2О2 90 суток 50 911* 91 718* 61 688* 95 115 79 750 4,902 0,125 0,103

10 87 831

11 71 864

12 Усталостная наработка АМ («тренировка») + вы- 64 401* 4,865 0,090 0,074

13 14 держка в растворе 3 % №01 + 0,1 % Н2О2 69 621* 73 096* 73 210

15 16 90 суток 60 714 109 225*

Примечание. N1* - многоочаговое усталостное разрушение.

е

о о Я (Г о и

ч

1000000

100000

10000

Сшах = 200 МПа

*

- о

I

X

Исходные После коррозии После "тренировка" +

Вариант предыстории ксфртжя

Рис. 1. Остаточная усталостная долговечность образцов из сплава Д16АТ после экспозиций в коррозионной среде в течение 90 суток КГ: ашах =200 МПа

1000000

271270

с;

100000

10000

Исходные После коррозии После

"тренировки" + коррозия

а

79750 I стах =200 МПа

0,5

. 0,4 г

"г 0,3 г

0,2 0,1 0

Исходные образцы Образцы с "тренировкой"

б

Рис. 2. Изменение усталостной долговечности образцов из сплава Д16АТ при атах = 200 МПа после экспозиции в коррозионной среде в течение 90 суток

0,29 : : 0-27

5,2 5,1 5

4,9 4,8 4,7 4,6

После коррозии

После " тренировки" + коррозия

Рис. 3. Значения средних логарифмов чисел циклов до разрушения «гладких» образцов из сплава Д16АТ при атах = 20 кГ/мм2 с 90%-ми доверительными интервалами 200 МПа

В результате изучения поверхности излома образцов с помощью стереомикроскопа 8М XX при увеличениях до 100 установлено, что инициатором разрушения в большинстве случаев являются коррозионные питтинги, расположенные на торцевых поверхностях образцов [3].

Многие «гладкие» образцы с коррозионной предысторией, в отличие от исходных, имеют двухсторонний и, как правило, многоочаговый характер. Фрактографический анализ изломов таких образцов показал, что в большинстве случаев одна из ветвей усталостной трещины развивается с торцевой поверх-

ности, причем, как правило, от точечного коррозионного дефекта, а другая от угла «боковая поверхность -торцевая поверхность» образца. В редких случаях трещина начиналось на грани торцевой поверхности на некотором удалении от расчетного сечения.

В заключение можно отметить, что полученные экспериментальные данные позволяют в первом приближении предвидеть поведение конструктивных элементов из исследованного материала с различной наработкой (силовое и коррозионное воздействия) в особо жестких условиях эксплуатации

Исследование влияния типовых предварительных механических и коррозионных воздействий на остаточную долговечность образцов из алюминиевого сплава Д16АТ показало, что длительная выдержка образцов из сплава Д16АТ в наиболее жесткой модельной среде - растворе 3 % NaCl + 0,1 % Н2О2 приводит к заметному коррозионному поражению их поверхностей.

A. V. Katsura, G. G. Krushenko

INFLUENCE TYPES OF PRE-MECHANICAL AND CORROSION EFFECTS ON RESIDUAL DURABILITY OF THE SAMPLE OF ALUMINUM ALLOY D16AT

Presents the results of an experimental study of the effect of fatigue pre-hours ("training"), and the type of corrosion-impact effect on the fatigue resistance of the alloy semifinished sheet D16AT.

Keywords: corrosion, residual life mechanical impact.

© Кацура А. В., Крушенко Г. Г., 2012

Библиографические ссылки

1. Кацура А. В., Крушенко Г. Г. Вопросы повышения долговечности элементов конструкций летательных аппаратов / Проблемы разработки изготовления и эксплуатации ракетно-космической и авиационной техники : мат. VII Всерос. науч. конф. Омск : Изд-во ОмГТУ, 2012. С. 49-52.

2. Кацура А. В., Крушенко Г. Г. Долговечность и надежность конструкций авиационной техники // Динамика систем, механизмов и машин : материалы VIII Междунар. науч.-техн. конф. (13-15.ноября 2012) : в 5 кн. Кн. II. Омск : Изд-во ОмГТУ, 2012. С. 146-147.

3. Кацура А. В., Лавренов В. А., Рябин А. А. Применение методов неразрушающего контроля для выявления коррозионных поражений элементов конструкций летательных аппаратов. // Вестник СибГАУ. 2011. № 1 (34). С. 101-104.

УДК 332.1

Г. Ф. Каячев, З. А. Васильева, В. И. Колмаков, Т. П. Лихачева, А. В. Москвина

ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА РОСТА КРАСНОЯРСКА И ОЖИДАЕМОГО ЭФФЕКТА В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОВЕДЕНИЯ ВСЕМИРНОЙ УНИВЕРСИАДЫ 2019 ГОДА*

Рассматривается социально-экономический потенциал Красноярска в свете возможного проведения Всемирной зимней Универсиады 2019 г., дается оценка предполагаемых эффектов от проведения спортивного события такого уровня для города.

Ключевые слова: универсиада, оценка, рост, потенциал, мультипликативный эффект, брэндинг городов.

Город Красноярск стал официальным претендентом на проведение Всемирной Зимней Универсиады в 2019 г., которая является вторым по значимости событием после Олимпийских игр. Данное событие имеет большое значение для страны, для региона, для города. Оно дает возможность городу - кандидату показать все свои сильные стороны, а за счет подготовки к проведению - устранить слабые.

Прием заявок на участие в заявочной кампании БШи будет осуществляться до 31 марта 2013 г., поэтому перечень городов-конкурентов Красноярска из

других стран пока не определен.

Города - победители конкурсов на проведение крупномасштабных спортивных соревнований должны начинать планирование такого мероприятия задолго (часто за 10 лет или даже раньше) до его проведения, поскольку одним из факторов, обеспечивающих успех таких соревнований, является создание мощнейшей спортивной и туристской инфраструктуры, как для спортсменов, так и для зрителей. Просчеты в планировании инфраструктуры или в последующей работе по ее созданию могут отрицательно сказаться на результа-

* Работа выполнена при финансовой поддержке КГАУ «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности» (код проекта КФ-265).