Life Cycle Assessment of Technical Systems Taking into Consideration Degradation Processes in Materials of Constructions
Loading...
Files
Date
2018
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
International OCSCO World Press, Poland
Abstract
EN: Purpose: In the engineering analysis and transport forensic examination, there are often arise problems in establishing the causes and mechanism for the destruction of structural elements. At the moment, such problems are poorly formalized and practically do not take into account the degradation of the material and the gradient of its properties when destroyed. The purpose of this article was to build a methodology for determining the distribution of material properties at the initial time and establishing its compliance with the requirements of regulatory documentation. Design/methodology/approach: As a technique for solving the problem, was proposed the expansion of a function in a given basis with subsequent refinement of the solution using iterative algorithmic schemes. Findings: Using the developed approaches, it is established that in the surface layers of 12X18H10T steel (AISI 321), after technological modification under the conditions of laser doping, functional-gradient layers are formed with the material viscosity level characteristics at 0.8, which corresponds to the established norms, and their destruction occurred as a result of excessive loads. Practical implications: With the using of the developed methods makes it possible to solve the problem of technical forensic examination to determine compliance to the requirements the properties of functional gradient materials in initial time. Originality/value: The technique of solving inverse problems of fracture mechanics for functional gradient materials is shown for the first time.
UK: Мета: При інженерному аналізі та транспортно-криміналістичній експертизі часто виникають проблеми у встановленні причин і механізмів руйнування структурних елементів. На даний момент такі проблеми погано формалізовані і практично не враховують деградацію матеріалу і градієнт його властивостей при руйнуванні. Метою даної статті було побудова методології визначення розподілу властивостей матеріалу в початковий час та встановлення її відповідності вимогам нормативної документації. Дизайн / методологія / підхід: Як метод розв'язання задачі запропоновано розширення функції в заданій базі з подальшим уточненням рішення з використанням ітераційних алгоритмічних схем. Висновки: Використовуючи розроблені підходи, встановлено, що в поверхневих шарах сталі 12Х18Н10Т (AISI 321), після технологічної модифікації в умовах лазерного легування, утворюються функціонально-градієнтні шари з характеристиками в'язкості матеріалу при 0,8, що відповідає до встановлених норм, а їх знищення відбулося в результаті надмірних навантажень. Практичні наслідки: За допомогою розроблених методів можна вирішити завдання технічної судово-медичної експертизи для визначення відповідності вимогам властивостей функціональних градієнтних матеріалів у початковий час. Оригінальність / значення: Вперше показана методика розв'язання обернених задач механіки руйнування матеріалу функціонального градієнта.
RU: Цель: При инженерном анализе и транспортно-криминалистической экспертизе часто возникают проблемы в установлении причин и механизмов разрушения структурных элементов. На данный момент такие проблемы плохо формализованы и практически не учитывают деградацию материала и градиент его свойств при разрушении. Целью данной статьи было построение методологии определения распределения свойств материала в начальный момент времени и установления ее соответствия требованиям нормативной документации. Дизайн / методология / подход: Как метод решения задачи предложено расширение функции в заданной базе с последующим уточнением решения с использованием итерационных алгоритмических схем. Выводы: Используя разработанные подходы, установлено, что в поверхностных слоях стали 12Х18Н10Т (AISI 321), после технологической модификации в условиях лазерного легирования, образуются функционально-градиентные слои с характеристиками вязкости материала при 0,8, что соответствует установленным нормам, а их уничтожение произошло в результате чрезмерных нагрузок. Практические последствия С помощью разработанных методов можно решить задачу технической судебно-медицинской экспертизы на предмет соответствия требованиям свойств функциональных градиентных материалов в начальный момент времени. Оригинальность / значение: Впервые показана методика решения обратных задач механики разрушения материала функционального градиента.
UK: Мета: При інженерному аналізі та транспортно-криміналістичній експертизі часто виникають проблеми у встановленні причин і механізмів руйнування структурних елементів. На даний момент такі проблеми погано формалізовані і практично не враховують деградацію матеріалу і градієнт його властивостей при руйнуванні. Метою даної статті було побудова методології визначення розподілу властивостей матеріалу в початковий час та встановлення її відповідності вимогам нормативної документації. Дизайн / методологія / підхід: Як метод розв'язання задачі запропоновано розширення функції в заданій базі з подальшим уточненням рішення з використанням ітераційних алгоритмічних схем. Висновки: Використовуючи розроблені підходи, встановлено, що в поверхневих шарах сталі 12Х18Н10Т (AISI 321), після технологічної модифікації в умовах лазерного легування, утворюються функціонально-градієнтні шари з характеристиками в'язкості матеріалу при 0,8, що відповідає до встановлених норм, а їх знищення відбулося в результаті надмірних навантажень. Практичні наслідки: За допомогою розроблених методів можна вирішити завдання технічної судово-медичної експертизи для визначення відповідності вимогам властивостей функціональних градієнтних матеріалів у початковий час. Оригінальність / значення: Вперше показана методика розв'язання обернених задач механіки руйнування матеріалу функціонального градієнта.
RU: Цель: При инженерном анализе и транспортно-криминалистической экспертизе часто возникают проблемы в установлении причин и механизмов разрушения структурных элементов. На данный момент такие проблемы плохо формализованы и практически не учитывают деградацию материала и градиент его свойств при разрушении. Целью данной статьи было построение методологии определения распределения свойств материала в начальный момент времени и установления ее соответствия требованиям нормативной документации. Дизайн / методология / подход: Как метод решения задачи предложено расширение функции в заданной базе с последующим уточнением решения с использованием итерационных алгоритмических схем. Выводы: Используя разработанные подходы, установлено, что в поверхностных слоях стали 12Х18Н10Т (AISI 321), после технологической модификации в условиях лазерного легирования, образуются функционально-градиентные слои с характеристиками вязкости материала при 0,8, что соответствует установленным нормам, а их уничтожение произошло в результате чрезмерных нагрузок. Практические последствия С помощью разработанных методов можно решить задачу технической судебно-медицинской экспертизы на предмет соответствия требованиям свойств функциональных градиентных материалов в начальный момент времени. Оригинальность / значение: Впервые показана методика решения обратных задач механики разрушения материала функционального градиента.
Description
M. Kuzin: Orcid 0000-0002-6032-4598
Keywords
life cycle, mathematical model, degradation of materials, inverse problems of mechanics, життєвий цикл, математична модель, деградація матеріалів, зворотні задачі механіки, жизненный цикл, математическая модель, деградация материалов, обратные задачи механики, КРС (ЛФ)
Citation
Stotsko, Z. A. Life cycle assessment of technical systems taking into consideration degradation processes in materials of constructions / Z. A. Stotsko, M. O. Kuzin // Archives of Materials Science and Engineering. – 2018. – Volume 89, Issue 1. – P. 5–8. – doi:10.5604/01.3001.0011.5724.