Фрактальна розмірність і мультифрактальний аналіз структури металу зварних швів

Анотація

Наведено результати дослідження зв’язку між вмістом неметалевих включень в структурі металу зварних швів, механічними властивостями і фрактальною розмірністю на прикладі металу зварних з’єднань високоміцних низьколегованих сталей.

Доцільність виконання цієї роботи обґрунтовується тим, що, хоча якість металу визначається його структурою, наразі взаємозв’язок між такими параметрами мікроструктури як зерновий склад, мікробудова міжфазних границь і комплексом механічних властивостей зварних з’єднань  в умовах навантаження підчас експлуатації конструкції є надто складним і неоднозначним для теоретичного і феноменологічного опису. До сьогодні немає вичерпного розуміння механізмів і факторів, що контролюють утворення мікроструктур під час фазових перетворень, в нерівноважних умовах електродугового зварювання. Традиційні уявлення, базовані на принципах рівноважної термодинаміки, не дозволяють, зокрема,відповісти на питання про причини появи тієї або іншої морфології виділених фаз,так само як і адекватно оцінити роль кінетичних факторів формуванні структурного стану, залежність від траєкторії охолодження, які навіть у простіших випадках, більш наближених до рівноважних умов порівняно з процесами зварювання, є найскладнішою частиною проблеми.

Управління структуроутворенням зварних швів та визначення імовірності руйнування в існуючих конструкціях пов’язані з необхідністю коректного опису структури. Складність структури реальних металів  зварних швів є основною перешкодою для синтезу адекватних моделей  комп’ютерного конструювання структур і прогнозування їх властивостей.

Фрактальний формалізм, зокрема фрактальний і мультифрактальний аналіз, дає можливість числової параметризації структур і може стати основою для вибору чисельних адекватних моделей структур реальних зварних швів, необхідних для комп’ютерного оцінювання структур і прогнозування їх властивостей.

Вплив неметалевих включень може мати негативний характер і навіть становити серйозну небезпеку, оскільки концентрація в прилеглій до них металевій матриці напружень може перевищити граничні для матеріалу значення і  стати осередком руйнування.