- Обхванати направления: Приложна механика; Материалознание
- Ръководител на проекта: доц. д-р. инж. Диян Минков Димитров
- Финансираща институция: Фонд „Научни изследвания“
- Конкурс за финансиране на фундаментални научни изследвания – 2023 г.
- проект КП-06-Н67/12/13.12.2022г. на тема: "Моделиране поведението на материали в условията на гигациклова умора"
- Бюджет: 150000лв основен + 50000 за апаратура.
- Начало на проекта: 13.12.2022г.
- Срок на договора: 36 месеца
Резюме на проекта:
Голям процент от отказите на индустриалното оборудване се дължат на зараждането и развитието на пукнатини в конструкционни компоненти работещи при променливи натоварвания. Това явление е познато като умора на материала. Прогнозирането на уморната дълготрайност (fatigue life) е комплексна задача започваща от проектирането на детайла, изборът на материал и технология за изработка.
В последните 20 години, в резултат на развитието на изпитвателната апаратура и въвеждане на ултразвуковите резонансни методики, изтензивно се провеждат експериметални изследвания в зоната над 108 до 1010 цикъла. Тази област е наречена „гигациклова“ умора (very high cycle fatigue or gigacycle fatigue).
За актуалността на засегнатата в проектопредложението научна проблематика може да се съди по това, че с очакван живот в областта на гигацикловата умора са основно компоненти от бързовъртящи се ротори и двигатели в вътрешно горене, които се използват в самолетостроенето, космическата индустрия, високоскоростни влакове, енергетика, офшорни платформи, кораби и др. Точното прогнозиране на уморната дълготрайност води до намаляване на ремонтните разходи и предотвратяването на потенциални високорискови авариини ситуации.
Тъй като в повечето случаи зараждането на пукнатина започва от повърхността, с цел да се подобри умората якост и дълготрайност, трибологичното поведение, както и корозоустойчивостта на конструкционните компоненти, е необходимо да се модифицират наборът от топографски, механични, химични и металургични свойства на техните повърхностни слоеве.
Имайки предвид влиянието на мнобройните фактори при гигацикловата умора и тяхната значимост, е трудно да се разработи общ модел за обясняване на гигацикловата умора за всички стомани или метали или дори за по-тясна област като например високояки стомани. Следователно, най-добрият начин да се разбере уморното поведение в режим на гигациклова умора е по експериметален път. Допълнителното екипиране на стендовете със сензори за акустична емисия дава възможност за регистриране на зараждането и развитието на пукнатината. Чрез металографският и фрактографски анализ се наблюдават промените на микроструктурно ниво, индивидуално за различните материали. Наличието на множество експериментални резултати е ключът към подобряването на новите материали и проектирането на конструкционни компоненти за бъдещи приложения.
Ето защо в настоящото предложение, на база на разработения в лаборатория „Съпротивление на материалите“ базов стенд за ултразвуково резонансно изпитване на умора се предвиждат експериментални изследвания, които чрез широкото си разпространение да доведът до обогатяване на световната база данни за уморното поведение на материалите. Чрез получените експериментални резултати да бъдат анализирани съществуващите модели за прогнозиране на уморната якост и дълготрайност и да се търсят корелации и синтезират нови модели, чрез които да се обобщят експерименталните резултати за по-широк клас материали.
Натрупаният опит, осъвременената лабораторна база и усвоените методики за изпитване на умора в гигацикловата област, ще дадът възможност за активизиране на съществуващите и реализиране на нови партньорства с чуждестранни университети за съвместни научни изследвания и проекти.