Прогнозування довговічності деталей із деревини та деревних матеріалів під час їх циклічного навантаження Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

6. Уйгелш Г.Ю. Вивчення юнетики термоокисно'1 деструкци складниюв мастильно-охоло-джувальних технологiчних середовищ методом термограв1метр11 i диферендiйно-термiчного ана-лiзу / Г.Ю. Уйгелiй // Вюник Львiвського державного аграрного ушверситету. - Сер.: Агрошже-нернi дослщження. - Львiв : Вид-во Львшського ДАУ. - 2006. - № 10. - 311 с.

7. Уйгелш Г.Ю. Вивчення кнетичних характеристик термоокисно'1 деструкци полiмервмiс-них мастильно-охолоджувальних технологiчних середовищ / Г.Ю. Уйгелш, О. Сташок // Вiсник Львшського державного аграрного ушверситету. - Сер.: Агрошженерш дослщження. - Львiв : Вид-во Львшського НАУ. - 2008. - № 12, т. 1. - 304 с.

Уйгелий Г.Ю. Термоокислительная деструкция полимеров в присутствии низкомолекулярных компонентов смазочно-охлаждающих технологических средств

Приведены результаты исследования процессов термоокислительной деструкции полимеров в присутствии компонентов смазочно-охлаждающих технологических средств и изучены кинетические закономерности их разложения. Методом ТГА и ДТА исследована термоокислительная деструкция полиамида эпихлорированного (ПАЭХ), полиакриламида (ПАА) в присутствии оксиэтилированного спирта (0С-20) и воды. Установлены некоторые температурно-кинетические закономерности процесов термического разложения композиций СОЖ, которые могут успешно использоваться в научном прогнозировании создания высокоэффективных технологических средств.

Ключевые слова: полимер, термоокислительная деструкция, низкомолекулярные компоненты, смазочно-охлаждающие средства.

UyheliyA.Yu. Thermooxidative Destruction of Polymers in the Presence of Components in Lubricating Cooling Technological Environments Mediums

Some researches results connected with thermooxidative destruction of polymers in the presence of various components of the lubricating cooling process fluids (LCTE) and the study of kinetic patterns and its decomposition are presented. Thermooxidative destruction of epihlorinated polyamide and polyacrylamide in the presence of oxyethylated of alcohol and water is investigated by the TGA and DTA methods. Some temperature and kinetic patterns of thermal decomposition processes of compositions of cooling lubricating technological substances which may be successfully used for scientific forecasting of highly scientific technological media are installed.

Keywords: polymer, thermooxidative destruction, low molecular weight components, lubricating cooling technological environment medium.

УДК 684.4.04 Директор С.М. Кульман, канд. техн. наук -

ПП "Компанш ШТЕРДИЗАЙН"

ПРОГНОЗУВАННЯ ДОВГОВ1ЧНОСТ1 ДЕТАЛЕЙ 13 ДЕРЕВИНИ ТА ДЕРЕВНИХ МАТЕР1АЛ1В П1Д ЧАС IX ЦИКЛ1ЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Запропоновано модель деградаци деталей iз деревини та деревних матерiалiв шд час цишчного навантаження. Запропоновано функцвд дисипаци шд час деградаци деревних матерiалiв при втомному руйнуванш. Модель деградаци матерiалу може слугу-вати основою методики прогнозування довговiчностi деталей iз деревних матерiалiв. Наведено анал1з процес]в, як вщбуваються у структурно-неоднорщному середовищi деталей з деревини та деревних матерiалiв пд час цишчного навантаження. Описано процес виробництва ентропн при дисипаци вшьно! енерги. Визначено дисипацвд енерги одиничного циклу навантаження, що дало змогу сформулювати поняття загального питомого виробництва ентропи в процес деградаци матерiалу.

Ключовi слова: ентропш, втома, довговiчнiсть, деградацш.

Актуальнiсть роботи. Широке використання композицiйних матерiалiв у рiзних галузях промисловостi, особливо в умовах шдвищеного впливу руйшв-

них факторiв, призводить до необхiдностi дослiдження 'х характеристик на мщ-нкть, для контролю руйнування та прогнозування ресурсу довговiчностi.

Аналiз останнгх дослщжень. У роботах [1, 2] до^джено тривалу мщ-нiсть композицiйних матерiалiв на основi деревини пiд дieю поспйного термо-механiчного навантаження. У роботах [2, 3] досшджено кiнетику, а саме вплив нелiнiйних ефектав взаемодц внутрiшнiх фактор1в на тривалу мщшсть. Виявлено, що саме присутнiсть перехресних ефекпв тд час деформування ламшовано!' стружково' плити (ЛСП) призводить до накопичення локальних руйнувань, та у кшцевому пiдсумку - до глобального руйнування. Особливкть динамiчноí сис-теми у виглядi диференцiйних рiвнянь, наведено!' у робоп [4], полягае у тому, що вона не враховуе теплообмшу ще! системи з термостатом, оскшьки змiна темпе-ратури навантаженого тала постайною зовнiшньою силою, зпдно з розрахунками за моделлю, склала малу величину, якою можна знехтувати. Температура шд час деформацл коливалася iз амплiтудою, що не перевищуе АТ = 0,002 К.

Для роботи бшьшоста конструкцшних матерiалiв характерна перюдична змiна напруження та деформацц. Прогнозування !'х праиездатностi, а школи шляхи пiдвищення, вiдрiзняються вiд способ1в та метод1в, що застосовуються для короткочасних або тривалих статичних навантажень. У разi втомного руйнування штегральний критерiй життевого циклу (загальний ресурс довго-вiчностi системи) повинен враховувати поступову деградацда матерiалу та мк-тити дисипативну функцiю процесу.

Ввдомий спосiб визначення ресурсу машин i деталей машин заснований на вишрюванш плошд петлi гiстерезису, що е мiрою накопичення втомних пош-коджень тд час циклiчних навантажень. Ощнювання ступеня втомних руйнувань складаеться при цьому у порiвнянi площд петлi гiстерезису на початку прикладання циклiчного навантаження та пiсля роботи деталi [5]. Однак цей споаб вiдрiзняеться великою трудомiсткiстю безпосереднього вишрювання площ петель гiстерезису у процес експлуатацií деталей пiд час навантаження.

Ресурс деталi можна визначити залежнктю площi петлi гiстерезису вiд числа ци^в навантаження, а площа петлi гiстерезису визначаеться внутрiшнiм розсiюванням (дисипащею) енергií у матерiалi деталi, що призводить до п наг-р1вання. Тому замiсть залежностi площi петлi гiстерезису можна використову-вати залежнкть внутрiшнього розсiювання енергií, яка у цьому випадку про-порцiйна кшькоста вироблено' ентропií залежно вiд числа ци^в, цим самим прогнозувати ресурс деталi до моменту руйнування.

Мета дослщження - розробити науковi основи методу контролю руйнування композищйних матерiалiв на основi деревини шд час пружно-пластично' деформацií, для прогнозування довговiчностi та пiдвищення якостi продукцц.

Методика проведення дослщження базувалася на облшу ролi зв'язаних явищ тд час деформування неоднорiдних матерiалiв. Таким чином, модель реально' картини деформування структурно-неоднорiдних матерiалiв повинна бути зв'язаною, тобто повинна описуватися рiвняннями, яй мiстять як прям^ так i зворотнi ефекти.

Результати дослщження. Пружнкть полiмерних матерiалiв мае нер1в-новажний характер. Пiд час ци^чного навантаження вiдбуваються механiчнi

втрати, що спричиняють тепловидiлення у всьому об'eмi зразка, тобто його са-морозiгрiв. Процеси, що вiдбуваються пiд час втомного деформування, е незво-ротними. Та можуть бути поясненi на основi першого та другого закошв термо-динамiки стосовно до системи, властивосп яко1 безперервнi у просторi та часi. Вiдповiдно до першого закону термодинамжи, загальна кiлькiсть енерги и у довiльному контрольованому об'емi може змiнитися тiльки, якщо енерпя над-ходить у (або iз) контрольованого об'ему через його границ

аи = dQ - аш , (1)

де Q та Ш - тепловий потiк та робота через кордони контрольованого обсягу.

З точки зору конкретно!' кшькосп теплового потоку та роботи, закон збе-реження енергп для контрольованого об'ему можна записати у такому виглядг

р— = + аБе, (2)

И аг 4

де: р - щшьнкть; и - питома внутрiшня енерпя; Jq - тепловий потш через гранищ об'ему; а - симетричний тензор напруження; ВЕ - симетричний тензор швидкостей деформацií.

Другий закон термодинамiки (нерiвнiсть Клаузiуса-Дюгема) постулюе, що швидкiсть генерацií ентропií завжди бшьша або доршнюе вiдношенню швидкосп нагршу до температури Т:

р— , (3)

Иагт

де 5 - питома ентрошя. Праву частину рiвняння (3) можна записати у виглядi

агЛ = ^-JqSraf. (4)

Шдставляючи рiвняння (4) у рiвняння (3) та замшюючи а™ з рiвняння (2), отримаемо:

( тл аи т gradT Л 1

раг+Ге-р-аг-^—)т *0 (5)

Нехай ¥ - питома вшьна енергя та визначаеться як

¥ =и - Т5. (6)

Диференцiюючи рiвняння (6) за часом, та роздшивши результат на температуру Т, отримаемо:

(а ч ат ^ 1 = 1 аи I, аг 5 аг) т ~ аг т аг' Комбiнуючи рiвняння (3) i (7) та нерiвностi (3) i (5), отримаемо:

(ач ат ^ т gradT ) 1

?-Р -+ 5- \-Jn--

'М^+'л^ г 0 (8)

У разi малих деформацiй, тензор швидкостi деформацií В можна замши-ти на загальну деформацiю. Загальну деформацiю надамо у виглядi суми пластично! та пружно! деформацií:

8 = 8р +8г . (9)

TepMO^^aMÎ4HM потенщал у виглядi вiльноï питомо1 енергп ¥ повинен бути вигнутий за температурою Т та опуклим по шших змiнних. Крш цього, потенцшна функцiя ¥ залежить вiд зовшштх та внутрiшнiх змiнних:

¥ = ¥ (е, T, Ер, Ее, V), (10)

де VK може бути будь-яко'' внутрiшньоï змiнною.

Посилаючись на ршняння (9), деформацiю можна подати у виглядi e-ep = ee, отже, рiвняння (10) мае такий вигляд:

¥ = ¥(T, Е - Ер, V) = ¥(T, Ее, V). (1 1)

Шиидк1'сть питомо'' вiльноï енергiï можна записати у виглядi dY dY dYdT dYdV

— =-ee +--+--. (12)

dt dee e dT dt dV dt

Пiсля пiдстановки рiвняння (12) у рiвняння (8), отримуемо:

dY f dY ) dT dYdVk r gradT ) 1 n

Для малих деформацiй, вщповщно до закотв термопружностi, можна записати:

dY

s=pdr, (14)

dee dY

s = -pdY. (15)

dT

Конструктивнi закони piBnHm (14) та (15) виникають ввд виконання не-гативних нер1вностей (13). Визначимо термодинамiчнi сили, пов'язанi з внут-рiшнiми змiнними наступним так:

dY

A = pdddY-. (16)

dVk

Оскшьки нерiвнiсть Клаузiуса-Дюгема (3) вщображае той факт, що величина питомо1 виробництва ентропiï е ктотно позитивною: dis se a dVk 1 j gradT dt ~ T dt T q T

Ршняння (17) можна розглядати також як добуток узагальнених термо [s Ak gradT

[T ' T ' ~T

вiдбуваються, або термодинамiчних потоков Ji = {ep, -Vk,-Jq} :

dt=^ XJ'. (18)

^ = a^A^ - Jq^- > 0. (17)

динамiчних сил Xi = ^ —,—— f та узагальнених швидкостей процесiв, що

Нер1вноважна термодинашка визначае, як термодинамiчнi сили X, керу-ють потоками J. Кожен iз потокiв залежить вiд будь-яко1 iз сил, або женсив-них величин (наприклад температури Т), пов'язаних iз дисипативними процеса-ми шд час деформацiï.

Ршняння (17), (18) описують процес виробництва ентрош1, який скла-даеться по-перше, iз розсдавання (дисипацií) енергií внутрiшнього тертя, в'яз-копружно1 та пластично1 деформацц; по-друге, невiдновлювальноí вiльноí енер-ги, що зберiгаеться у матерiалi; i нарештi, розсдавання тепла за рахунок теплоп-ровiдностi. Для багатьох деревних матерiалiв невiдновлювальна енергя стано-вить тшьки 5-10 % вiд виробництва ентропп внаслiдок механiчного розсiюван-ня, що дае змогу виконати спрощення:

-»■ <19>

Таким чином, рiвняння (19) зводиться до такого вигляду:

а. = е - J^gradт > 0. (20)

к ■V2T = рС^-а:Щр-Т^ц^-, (21)

Перший та другий закони термодинамiки, питома вшьна енергя, описана у рiвняннях (2), (6), i (8), а також закон Фур'е (Jq = -к^гаат) дають змогу прийти до такого термомехашчного рiвняння:

ат : дгр т дее аг : дг дт дг де: к - теплопроввдшсть; Ср - теплоемнiсть.

Ршняння (21) виражае енергетичний баланс мiж чотирма 11 членами: передача тепла термостата за рахунок теплопровщносп (к • У2т); ефект уповшь-

....... „ ат.

нення передачi тепла внаслiдок тепловоl iнерцil (рСр—); внутршня генера-

аг

щя теплового потоку, що складаеться iз роботи внутрiшнього тертя, в'язкоп-

д£р дг

ним чином вiдповiдае за пiдвищення середньоí температури; та змiна (коливан-

ня) температури ввдносно И середнього значення шд час циклiчного деформу-

1 „, „ дст дее

вання внаслщок термопружного ефекту, Ше = т--.

дт дг

Оскiльки коливання температури, зумовленi термопружним ефектом, е незначш порiвняно iз зростанням середньоí температури, то виробленням тепла за рахунок роботи пружноí деформацп Wе можна знехтувати. Отже, рiвняння (21) можна спростити

т аг

а рiвняння (20) подати у виглядi

ружноí i пластичноí деформацц, що перейшла у тепло (Шр = а:^р), яка голов-

к^ V2T =рСр—-Wp, (22)

ds = Wp - jqgradL > о. (23)

dt T q T2 v 7

Таким чином загальна, сумарна величина ентропп втомного руйнування (ЕВР) може бути отримана шляхом iнтегрування рiвняння (23): 150 Збiрник науково-техшчних праць

=] [г - J«gaL}t, (24)

де 5/- ентропя втомного руйнування (ЕВР).

Тобто у р1вноважно1 теорп еволющя нер1вноважно1 системи задаеться нер1внктю Клауз1уса, яке цим самим виконуе роль динам1чного р1вняння. Для опису термодинам1чних процес1в у суто нер1вноважних системах (в яких гра-ничш умови перешкоджають встановленню термодинам1чно1 р1вноваги) необ-хщно трансформувати нершнкть Клауз1уса у динам1чш р1вняння нершноваж-них процеав. Для цього професор I. Пригожин у прирост! ентропи запропо-нував видшити два члена [6]:

С^СД+СД (25)

де: - визначаеться кшькктю поглинання системою тепла (тобто характери-зуе ентрошю отриману системою ззовш; - надлишок ентропи, що вироблена незворотними процесами у самш систем! Зпдно з нер1вшстю Клауз1уса, > 0 або поклавши С5=('5С маемо: '5>/Ж > 0. Величина '5>/Ж е виробництво ентропи. Найбшьш ктотним моментом е те, що внесок у виробництво ентропи дають пльки незворотш процеси.

Отже, у системах, всередиш яких протжають ф1зичш, мшчш, бюлопчш процеси, завжди виробляеться ентрошя. Це виробництво вщбуваеться з певною

. . . .

швидк1стю — > 0, де ршшсть нулю в1дпов1дае умов1 р1вноваги. Л

Виробництво ентропи за одиницю часу — в одинищ об'ему в1дкрито1

Л

системи дор1внюе В за визначенням, тобто: В = ^^ . Отже, — ° ГВЛУ > 0. Визначимо функцда дисипаци для нашого випадку у такому виглядг

^ аш (11 ^ аш . ....

В =-1---I, де--це пот1к енерги ззовн1 всередину системи, тод1 як ру-

^ V. То Т) Л

шшна сила цього потоку у виробництв1 ентропи е градкнтом температури (1/То - 1/Т), що виникае у процес деформаци м1ж активацшним об'емом та термостатом. При цьому Ш е енерпею, що припадае на одиницю об'ему.

Таким чином, загальне питоме виробництво ентропи втомного руйну-вання аж до повного руйнування може бути визначено:

Чаш ( 1 1V ™ /°2 ( 1 1 ^ 5р = 0 сшг I ТО - Т}'=Шр= 2Ё~ I то - Т ]Мр, (26)

де: 5р - загальна питома кшьккть ентропи, що вироблена шд час цикшчного

Дж

навантаження за весь час до руйнування,

п /°2 ( 1 1 I

В = -— I---I - дисипа-

2Е I То Т

щя енерги одиничного циклу навантаження, Дж/(м • К); 1Р - час до руйнування, с; Ш = ~~~ = ~ - питома робота шд час деформаци за один цикл навантаження, у зош максимальних внутршшх напружень та деформацш, о-тах, етах, Дж/м3; f -

3. Технологя та устаткування лковиробничого комплексу 151

м3 ■ К

частота цикшчного навантаження (крiм цього, вона визначае швидкiсть дефор-мацп, а отже швидшсть дисипацп), с-1; Т - температура самороз^р1ву в актива-цшному об'ем^ у зонi максимальних внутршшх напружень пiд час циклiчного деформування iз заданими параметрами (/, отах,), К; Мр = ^ /- число циклiв до руйнування; То - температура термостата, К; &тах - максимальнi внутрiшнi напруження в активацiйному об'емi, МПа; Е - модуль пружносп, МПа.

Причому ресурс вважаеться вичерпаним в разi досягнення числа циклiв, що визначаеться за формулою

[ N ] = кБг, 1 4 Б,

(27)

де: к = 0,5... 0,6 - коефщент запасу; [М] - гранично допустима кшьккть цикл1в навантаження за заданих параметрiв циклiчного навантаження (/,, о^ тах, е1 тах), та за температури самороз^р1ву, Т; Б, - дисипащя енергií одиничного циклу навантаження за конкретних умов експлуатацп Бi (/, о, тах, Т,, Т0).

Багато дослiдникiв зазначили, що пiд час проведения дослщжень на втому деревини було помiчено значне зростання температури у зош надлому (руйнування) пiд дiею циклiчного навантаження. Великого значення цьому факту не надавали, вважалося, що "... вишрювання температури не може служити прискореним методом для визначення границi тривалостi деревини" [7]. Однак результати наших експериментш дають змогу по-новому трактувати явище шд-вищення температури пiд час циктчного навантаження деревних матерiалiв.

Результати натурного експерименту. Зразки iз вшьхи, перерiзом 25,5x9,5 мм закрiплювалися консольно на спещальнш установцi. Вiльний кь нець консолi сприймав циклiчне навантаження. Змша величин внутрiшнiх напружень виконувалося змiною довжини консолi при постшнш величинi амплиу-ди коливань. Межа мiцностi при згинi та модуль пружносп визначався за стандартною методикою. Для цього установку iз зразком встановлювали на розрив-ну машину Р-5 при параметрах: [ои] = 83,4 МПа, Е = 6810 МПа. Вишрювання температури ввдбувалося термопарами, що знаходилася на зовшшнш поверхнi консолi у мкцях И жорсткою закрiпления. Температуру реестрували на комп'ютерi через кожних 10 с. Коливання вiдиулевi (ГОСТ 23207 "Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения").

№ Максимальна напруга в акти- вацшному об'eмi при зги-нi, а, МРа Частота коливань, /, Гц Температура термостата, Тс, 0К Температура в зош максимальних напружень в стащонарному сташ, Т, 0К Число ци^в до руйнування, Мр Питома ентропiя втомного руйнування вiльхи, Бр, [МЛш3 К]

1 2 3 4 5 6 7

1 38,8 1,3 293 298 3,59Е+05 2,999

2 38,8 2,7 293 301 1,13Е+05 2,985

3 47,9 4,0 293 305 3,33Е+04 3,015

4 47,9 5,3 293 308 2,02Е+04 2,896

5 60,7 6,6 293 313 7,66Е+03 3,112

6 60,7 8 293 316 5,61Е+03 2,986

У таблиц наведет умови та результати експерименлв. Пiдвищення тем-ператури показано у зош стиску.

На пiдставi даних таблицi побудовано графiки залежностi тдвищення температури за рiзних параметрiв навантаження (рис. 1, 2).

Рис. 1. ГрафЫ залежной максимального тдвищення абсолютно'1 температури в активацшнш зош вiд частоти коливань

Рис. 2. ГрафЫ залежност1 максимального тдвищення абсолютно' температури в активацшнш зон вiд максимального напруження в активацшному об'eмi

Графш залежносл загально'1 питомо'1 ентропп, що вироблена у процес втомного руйнування вiльхи, наведено на рис. 3.

0 100000 200000 300000 400000

Кшыасть циюйв до руйнування, N за рпних напружень и [Мра] 1 частот навантажень, f [с-1]

Рис. 3. ГрафЫ залежностi загально'1 питомо'1 ентропи вироблено' у процеа втомного руйнування выьхи

Як випливае iз таблищ, обидва фактори - внутршш напруження та частота коливань ютотно впливають на тдвищення температури. Крiм цього, вста-новлено, що питома ентроп1я втомного руйнування не залежить вiд умов навантаження, а залежить ттьки вщ властивостей матерiалу.

Загальний характер змши температури у зонi дп максимальних напружень (наприклад у зош жорсткого закладення консолi) у машинному та натурному експериментах, дозволило зробити висновок, що для кожного матерiалу

iснуе своя температура його максимального розкр1ву, за даних умов наванта-ження. Ц умови визначаються обмеженим числом керуючих параметр1в, (мак-симальнi напруження та частота, тобто швидккть змiни напруження в актива-цiйному об'емi), що переводять динамiчну систему при опорi втоми, в область сталого граничного циклу, аттрактора.

Запропоновано споаб прогнозування ресурсу, що грунтуеться на пара-дигмi сталостi величини накопиченого виробництва ентропií до моменту руйну-вання, Бр. Тобто, iншими словами, сталосп запасу виробництва ентропií. А це передбачае, що термодинамiчнi умови, пов'язаш з виробництвом еитропií, тобто умови деградацп матерiалу, залишаються iдентичними у процесi опору мате-рiалу втоми, та залежать тшьки вiд часу. Тобто руйнування ввдбуваеться у момент, коли вичерпаеться весь запас еитропií. У межах проведених натурних випробувань виявлено, що питома ентрошя втомного руйнування (УЕВР) зале-жить тшьки вiд дисипативних властивостей матерiалу та не залежить вiд наван-таження, частоти i розмiрiв деталi. Таким чином, тривалкть процесу опору ма-терiалу втоми, тобто його деградащя, може бути визначена, якщо вiдома питома ентротя втомного руйнування цього матерiалу.

Наприклад, для прогнозування гранично допустимого числа ци^в на-вантаження для деталей iз деревини вiльхи на ошр втоми, спосiб реалiзували таким чином. Деталь з вшьхи розмiром 25x9,5x160 мм експлуатуеться в умовах нульового циклiчного навантаження при ц жорсткому консольному за^плен-нi. Максимальнi напруження у деталi складають схтах = 10МПа, частота нульо-вих коливань вiльного кiнця консолi / = 1Гц. Температура навколишнього сере-довища (термостата) дорiвнюе Т0 = 2930К. Пiд час роботи детал^ при переходi ц у новий стацiонарний стан температура у зонi крiпления пiднiмаеться до Т = 298 оК. Модуль пружносп матерiалу Е = 8410 МПа. Пiд час попередньо проведених випробувань визначено величину питомо!' ентропл втомного руйнування вiльхи, яку наведено у табл.

Вона склала величину рiвну Бр = 2,999±0,011 МДж I м3-К. Користуючись рiвияниям (26), визначаемо допустиме число циктв навантаження за коефь щента запасу к = 0,8:

Висновки. На основi парадигми деградацií матерiалу при його опору втоми, можна проводити прискоренi втомнi випробування за рахунок шдви-щення швидкостi процесу деградацп I; за збереження е^валентних термодина-мiчних сил X;, щоб отримати ту ж послiдовнiсть фiзичних процесiв, в однако-вих пропорщях, але iз бiльшою iитенсивнiстю. Наприклад, за рахунок збшь-шення частоти прикладеного циклiчного навантаження, швидкiсть деградацп матерiалу збiльшуеться, а тривалiсть випробувань вiдповiдно буде зменшувати-ся. Це дае змогу значно знизити час випробувань на опр втоми. З iншого боку, контролюючи час перебування матерiалу пiд навантаженням i вимрюючи при

[ N ] = к

= 0.8

2999000

= 1.3- 106.

цьому витрати ентропи втомного руйнування можна визначити гранично до-пустимий час роботи матерiалу.

Лiтература

1. Кульман С.М. Нелшшш ефекти деформування i руйнування композицшних матер1ал1в на основi деревини / С.М. Кульман // Науковий вюник НУБiП Украши : зб. наук. праць. - Сер.: Лiсiвництво та декоративне сад]вництво. - К. : Вид-во НУБШ Украши. - 2011. - Вип. 164, ч. 1. -С. 250-255.

2. Кульман С.М. Нелшшна динамжа деформування та руйнування композицшних матерь алiв на осжга деревини / С.М. Кульман // Науковий вюник НУБШ Украши : зб. наук. праць. -Сер.: Живництво та декоративне сад]вництво. - К. : Вид-во НУБШ Украши. - 2012. - Вип. 171, ч. 2. - С. 200-207.

3. Кульман С.М. Кнетика тривало! мщност композицшних матерiалiв на основi деревини / С.М. Кульман // Сучасш проблеми збалансованого природокористування : зб. наук. праць до VI наук.-практ. конф. - Кам'янец-Подшьский : Вид-во ПДАТУ, 2011. - Спецвип. - С. 196-206.

4. Кульман С.М. Нелшшна динамiчна модель деформування та руйнування композицшних матерiалiв на основi деревини / С.М. Кульман // Науковий вюник НУБШ Украши : зб. наук. праць. - Сер.: Лiсiвництво та декоративне сад]вництво. - К. : Вид-во НУБШ Украши. - 2013. -Вип. 185, ч. 2. - С. 312-319.

5. Одинг И. А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов / И.А. Одинг. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1962. - 350 с.

6. Пригожин И. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур / И. Пригожин, Д. Кондепуди. - М. : Изд-во "Мир", 2009. - 461 с.

7. Белянкш Ф.П. Мщшсть деревини шд впливом повторного навантаження : монографiя / Ф.П. Болшкш. - К. : Вид-во АН Украши, 1936. - 120 с.

8. Петров В. А. Физические основы прогнозирования долговечности конструкционных материалов / В. А. Петров, А.Я. Башкарев, В.И. Веттергень. - СПб. : Изд-во "Политехника", 1993. - 475 с.

Кульман С.Н. Прогнозирование долговечности деталей из древесины и древесных материалов при их циклической нагрузке

Предложена модель деградации деталей из древесины и древесных материалов при их циклической нагрузке. Предложена диссипативная функция при деградации древесных материалов при усталостном разрушении. Модель деградации материала может служить основой методики прогнозирования долговечности деталей из древесных материалов. Приведен анализ процессов, происходящих в структурно-неоднородной среде деталей из древесины и древесных материалов при циклической нагрузке. Описывается процесс производства энтропии при диссипации свободной энергии. Определена диссипация энергии единичного цикла нагрузки, что позволило сформулировать понятие общего удельного производства энтропии в процессе деградации материала.

Ключевые слова: энтропия, усталость, долговечность, деградация.

Kulman S.N. Predicting Durability of Details from Wood and Wood Materials under Cyclic Loading

A model of degradation of details from wood and wood materials under cyclic loading is proposed. A dissipative function with degradation of wood materials in fatigue failure is offered. The model of degradation of the material can serve as a basis for predicting techniques durability of details from wood materials. The analysis of the processes that occur in structurally inhomogeneous medium details of wood and wood materials during cyclic loading is made. The process of entropy production like the dissipation of free energy is described. A dissipation power cycle of the unit load, allowing formulating general concept of specific entropy production in the degradation of the material is determined.

Keywords: entropy, fatigue, durability, degradation, detail.