Анотація до роботи:

Волчук В.М. Розробка і дослідження методу визначення якісних характеристик металу на основі аналізу фрактальної розмірності його мікроструктури. Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 - Матеріалознавство. - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпропетровськ, 2004.

Дисертаційна робота присвячена розробці методу визначення якісних характеристик металу шляхом аналізу фрактальної розмірності його мікроструктури. Такий підхід дозволяє встановлювати зв'язок між мікроструктурою і механічними властивостями металу без проведення механічних іспитів. Реалізація методу дає можливість заощадити кошти, які потрібні для проведення механічних іспитів.

Розроблено спосіб виявлення з існуючих складових структури сталі тієї складової, фрактальна розмірність якої найбільш чутлива до конкретного показника якості. Апробація методу була здійснена на сталях англійського виробництва (Сталь №113, Сталь №115 і Сталь №116).

Розроблено нова методика визначення фрактальної розмірності зображення мікроструктури (Пат. 51439А України).

Створено БЗ для розрахунку механічних властивостей сталі Ст3пс по фрактальній розмірності її мікроструктури і температури кінця прискореного охолодження (для кругу 24 мм і арматури 25 мм). Відзначається, що даний метод може бути застосований для визначення механічних властивостей різних металів.

Похибка запропонованого методу складає %. Загальна похибка методу, із врахуванням похибок, які виникають при механічних іспитах, складає %.

Метод впроваджений у навчальний процес у ПДАБтаА (м. Дніпропетровськ) для студентів- матеріалознавців у вигляді методичних матеріалів, що включають п'ять лабораторних робіт.

У дисертації отримані наступні основні наукові та практичні результати.

1. Встановлено існування взаємно однозначної відповідності між фрактальною розмірністю мікроструктури сталі, яка була взята для іспитів, та її механічними властивостями.

2. Розроблено спосіб виявлення з складових структури сталі тієї складової, фрактальна розмірність якої найбільш чутлива до конкретної механічної властивості.

3. Розроблена методика обчислення фрактальної розмірності мікроструктури металу, котра базується на збіжності клітинного та крапкового способів (Патент України №51439A).

4. Отримані рівняння, у яких функцією мети виступає механічна властивість сталі Ст3пс, а аргументами рівняння є фрактальна розмірність найбільш чутливої структурної складової і температура кінця прискореного охолодження.

5. Розроблено метод визначення механічних властивостей металу з використанням аналізу фрактальної розмірності складових структури і меж зерен. Працездатність розробленого методу апробована в умовах промислового виробництва.

6. Здійснено впровадження розробленого методу на ДГМК “Криворіжсталь” та в навчальний процес ПДАБтаА.

Публікації автора:

1. Волчук В.Н., Петров И.Н., Дубров Ю.И. Имитационная модель трансформации цементного геля // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры. - Вып. 10 “Стародубовские чтения 2000” / Под общ. ред. д.т.н., проф. В.И. Большакова. - Днепропетровск: ПГАСиА, 2000. - С. 220 (автору належить формалізація основних етапів моделі росту фрактального кластера цементного гелю).

2. Дубров Ю.И., Волчук В.Н. Пути применения моделей фрактальных кластеров в прогнозировании качества материалов // Рациональный эксперимент в материаловедении: Материалы к 39-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов. - Одесса: АстроПринт, 2000. - С. 29-30 (автору належить аналітичний опис моделі росту фрактального кластера).

3. Дубров Ю.И., Волчук В.Н., Дейнеко Л.Н., Большаков В.И. Фрактальные структуры материалов и прогноз их качественных характеристик. // Математика, компьютер, образование: Сб. науч. трудов.-Вып. 8. /Под ред. Г.Ю Резниченко. Ч.2. - М.: Прогресс-Традиция, 2001. - C.502-506 (автору належить апробація математичної моделі при визначеному рівні службових характеристик металопрокату з маловуглецевих марок сталей).

4. Дубров Ю.И., Волчук В.Н., Криулин Ф.В., Дейнеко Л.Н., Чайковский О.А., Большаков В.И. Прогнозирование качественных характеристик материалов методом вычисления фрактальной размерности их микроструктуры // Бернштейновские чтения: Сб. науч. трудов по термомеханической обработке металлических материалов, посвященных 30-летию лаборатории ТМО МИСиС. - М.: МИСиС, 2001. - С. 34 (автору належить участь в розробці методу визначення фрактальної розмірності мікроструктури маловуглецевої сталі з врахуванням перенормування зображення для ПЕОМ).

5. Дубров Ю.И., Волчук В.Н., Большаков В.И. Применение экспертной информации при формировании активного эксперимента в материаловедении // Моделирование и оптимизация в материаловедении: Материалы к 40-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов. - Одесса: АстроПринт, 2001. - С. 25-26 (автору належить участь в розробці методу обробки експертної інформації).

6. Большаков В.И., Волчук В.Н., Дейнеко Л.Н., Дубров Ю.И. Композиция метода планирования экстремальных экспериментов и экспертной информации для формирования системы прогноза качества материалов // Перспективные задачи инженерной науки: Сб. науч. трудов международной конференции. - Вып. 2. / Под общ. ред. акад. МИА, д.т.н., проф. В.И. Большакова. - Днепропетровск: GАUDEAMUS, 2001 - C. 203-208 (автору належить апробація методу визначення фрактальної розмірності мікроструктури металу з врахуванням перенормування зображення для ПЕОМ).

7. Большаков В.И., Волчук В.Н., Дубров Ю.И., Дейнеко Л.Н., Криулин Ф.В. Фрактальная размерность материала как критерий оценки его основных качественных характеристик //Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры. - Вып. 12 “Стародубовские чтения 2001” /Под об. ред. д.т.н., проф. В.И. Большакова. - Днепропетровск: ПГАСиА, 2001. - С. 109-113 (автору належить участь в розробці методу формування єдиного критерію для прогнозу якісних характеристик металу).

8. Голобородько С.С., Петрусенко Р.В., Волчук В.Н. Некоторые пути формирования математической модели качественных характеристик металлов // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры. - Вып. 12 “Стародубовские чтения 2001” /Под общ. ред. д.т.н., проф. В.И. Большакова. - Днепропетровск: ПГАСиА, 2001. - С. 113-114 (автору належить вибір оптимального методу математичної моделі якісних характеристик металу).

9. Волчук В.Н., Дубров Ю.И. Опыт применения расчета фрактальных размерностей для анализа основных качественных характеристик материалов // Актуальні проблеми підготовки фахівців в умовах реструктуризації органів регіонального управління: Зб. наук. праць. - Вип. 2(9). – Рівне: Вісник РДТУ, 2001. – С. 357-362 (автору належить розробка та апробація методики росту фрактального кластера).

10. Большаков В.И., Волчук В.Н., Дубров Ю.И. Фрактальная размерность микроструктуры материала как функция его качественных характеристик // Прогнозирование в материаловедении: Материалы к 41-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов. - Одесса: АстроПринт, 2002. - С. 115-116 (автору належить модернізація методу розрахунку фрактальної розмірності мікроструктури).

11. Волчук В.Н. Фрактальная размерность как индикатор качественных характеристик материалов // Перспективные задачи инженерной науки: Сб. науч. трудов международной конференции. - Вып. 3. /Под общ. ред. акад. МИА, д.т.н., проф. В.И. Большакова. - Днепропетровск: GАUDEAMUS, 2002 - C. 144-147 (автору належить аналіз сучасних методів визначення якісних характеристик металу з визнанням необхідності створення методу їхнього визначення на основі оцінки фрактальної розмірності мікроструктури).

12. Большаков В.И., Волчук В.Н., Дубров Ю.И., Дейнеко Л.Н., Грачова В.М. Определение качественных характеристик металлов после термообработки на основе анализа фрактальной размерности их микроструктуры // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры. - Вып. 15. Ч.1 “Стародубовские чтения 2002” /Под общ. ред. д.т.н., проф. В.И. Большакова. - Днепропетровск: ПГАСиА, 2002. - С. 56-60 (автору належить апробація методу визначення якісних характеристик металу після термічної обробки на основі аналізу фрактальної розмірності мікроструктури на прикладі сталі Ст3пс).

13. Большаков В.И., Дубров Ю.И., Волчук В.Н. Определение качественных характеристик материалов путем изучения фрактальной размерности микроструктуры их симметричных образцов // Актуальні проблеми підготовки фахівців в умовах реструктуризації органів регіонального управління: Зб. наук. праць. - Вип. 2(15). – Рівне: Вісник РДТУ, 2002. – С. 554-559 (автору належить апробація методу визначення якісних характеристик металічних симетричних зразків на основі аналізу фрактальної розмірності мікроструктури на прикладі сталі Ст3пс).

14. Пат. 51439А України, G06K9/00. Спосіб визначення фрактальної розмірності зображення 9/В.І. Большаков, Ю.І. Дубров, Ф.В. Криулін, В.М. Волчук. - Зареєстр. 02.04.02: Опубл. 15.11.02, Бюл. №11 (автору належить розробка способу визначення фрактальної розмірності зображення, який заснований на визначенні області найбільш близької збіжності крапкового і клітинного способу).

15. Большаков В.И., Волчук В.Н., Дубров Ю.И., Грачева В.М. К определению фрактальности микроструктуры материала // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры. - Вып. 22. Ч.1 “Стародубовские чтения 2003” /Под общ. ред. д.т.н., проф. В.И. Большакова. - Днепропетровск: ПГАСиА, 2003. – С. 160-164 (автору належить визначення меж самоподібності структурних складових сталі Ст3пс на предмет причетності їх до фрактальних структур).

16. Большаков В.И., Волчук В.Н., Дубров Ю.И. Мультифрактальность микроструктуры материала и его физико-механические свойства. // Моделирование и оптимизация в материаловедении: Материалы к 42-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов. - Одесса: АстроПринт, 2003. - С. 146-148 (автору належить оцінка мікроструктури металу як мультифракталу).

17. Большаков В.І., Волчук В.М., Дубров Ю.І. Шляхи відстежування трансформацій мікроструктури матеріалу, які відбуваються внаслідок його зносу // Шостий міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові: Тези доповідей. /За заг. ред. к.т.н., доц. Б.І. Кіндрацького.- Львів: КІНПАТРІ ЛТД, 2003. - С. 145-146 (автору належить ідея використання методики аналізу фрактальної розмірності мікроструктури металу в трибології).