Особенности оценки результатов экспериментальных данных при межлабораторных сличительных испытаниях на малоцикловую усталость

Повышение эффективности оценок результатов испытаний на малоцикловую усталость при межлабораторных сличительных испытаниях (МСИ) требует сокращения доли неопределенности, вызванной рядом случайных факторов, не зависящих от качества проведения испытаний и квалификации испытательных лабораторий. Такие факторы обусловлены случайным характером зарождения и развития усталостного разрушения из-за неоднородности макро- и микроструктуры материала, состояния поверхности образца, концентратора напряжений и т.д. В статье представлен метод оценки результатов испытаний на малоцикловую усталость (МЦУ) при МСИ. Метод реализован на основе линейного регрессионного анализа оценки экспериментальных значений среднего и среднеквадратического отклонения логарифма долговечности на заданном уровне напряжений. Он направлен на повышение эффективности оценки характеристик функционирования лабораторий за счет уменьшения доли неопределенности, связанной со случайной природой усталостного разрушения материалов и не зависящей от квалификации испытательных лабораторий. Отмечены особенности оценки результатов экспериментальных данных при проведении МСИ на МЦУ. Для оценки характеристик функционирования лабораторий – участников МСИ в качестве приписанного значения предлагается использовать значения логарифма усталостной долговечности, полученные по медианной кривой усталости и соответствующие заданным уровням (амплитудам) напряжений. Медианную кривую усталости строят на основе результатов статистического анализа, включающего регрессионный анализ дисперсий экспериментальных данных. Приписанное значение определяют в зависимости от количества участников МСИ: при малом числе участников – по результатам испытаний, полученным экспертной лабораторией, а при достаточно большом числе участников – по результатам испытаний, объединенным по всем лабораториям, участвующим в данных МСИ. Представленный метод предложен впервые и поэтому требует валидации для различных конструкционных металлических и неметаллических материалов, а получаемые с его помощью оценки характеристик функционирования лабораторий требуют верификации по результатам проведения достаточного количества МСИ на МЦУ при накоплении необходимого объема статистики.

1. Каблов Е. Н., Подживотов Н. Ю., Луценко А. Н. О необходимости создания единого информационно-аналитического центра авиационных материалов РФ / Проблемы машиностроения и автоматизации. 2019. № 3. С. 28–34.

2. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года / Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 7–17.

3. Каблов Е. Н. Материалы нового поколения — основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России / Интеллект и технологии. 2016. № 2(14). С. 16–21.

4. Каблов Е. Н., Гриневич А. В., Ерасов В. С. Характеристики прочности металлических авиационных материалов и их расчетные значения / 75 лет. Авиационные материалы. — М.: ВИАМ, 2007. С. 370–379.

5. Подживотов Н. Ю., Ерасов В. С., Орешко Е. И. О методах оценки статической прочности материалов, полученных с помощью аддитивных технологических процессов / Комментарии к стандартам, ТУ, сертификатам: приложение к журналу «Все материалы. Энциклопедический справочник». 2017. № 10. С. 54–60.

6. Гриневич А. В., Луценко А. Н., Каримова С. А. Расчетные характеристики металлических материалов с учетом влажности / Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. № 7(19). С. 10. DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-7-10-10

7. Ерасов В. С., Автаев В. В., Орешко Е. И., Яковлев Н. О. Преимущества «жесткого» нагружения при испытаниях на статическое и повторно-статическое растяжение / Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. № 9 (69). С. 92–104. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-9-92-104

8. Подживотов Н. Ю. Об оптимизации подхода к обоснованию минимального объема испытаний авиационных конструкционных материалов / Все материалы. Энциклопедический справочник. 2021. № 1. С. 28–35.

9. Подживотов Н. Ю. Экспресс-метод сравнительной оценки уровней свойств материалов / Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. № 10(82). С. 10–11. DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-10-11

10. Колпакова Е. К., Хузагалеева Р. К., Степановских В. В. Межлабораторные сравнительные испытания металлургических материалов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 1(II)). С. 23–27. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-1(II)-23-27

11. Чепкова И. Ф., Крейнин С. В., Пономарева О. И. Межлабораторные сравнительные (сличительные) испытания как доказательная база компетентности лабораторий / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 2. С. 70–72. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-2-70-72

12. Степнов М. Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: справочник. — М.: Машиностроение, 1985. — 232 с.

13. Коновалов В. В., Дубинский С. В., Макаров А. Д., Доценко А. М. Исследование корреляционных зависимостей между механическими свойствами авиационных материалов / Авиационные материалы и технологии. 2018. № 2(51). С. 40–46. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-2-40-46

14. Пачурин Г. В., Гущин А. Н., Галкин В. В., Пачурин В. Г. Теоретические основы повышения эксплуатационной долговечности штампованных металлоизделий: учеб. пособие. — Н. Новгород: НГТУ. 2006. — 176 с.

15. Махутов Н. А., Гаденин М. М. Унификация методов расчетов и испытаний на прочность, ресурс и трещиностойкость / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 10. С. 47–54. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-10-47-54