Application of Generalized Pareto Distribution to Determine the Structural Graphite Parameters in Cast Iron
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2019-1-52-61Keywords:
structure, spheroidal graphite, plate graphite, cast iron, expectation, dispersion, multifractalAbstract
The power-law distribution of probability density (SSRV) sizes of graphite inclusions in the plane of the thin section is established in the work. The possibilities of structures parameterization of cast iron are shown: with flake graphite such as PG 10; vermicular graphite such as SHG10-VG85; spheroidal graphite such as SHG12. It is proposed to use the SSRV index of the sizes of graphite inclusions in cast iron for classification of cast iron structures that takes a value 0 < a < 1 and characterizing the risk and accident assessment of structures. The nature of power-law distribution of sizes of graphite inclusions occurs because of the fractality of graphitization processes and the graphite structure. It is shown that SSRW is modified into a generalized Pareto distribution (GP) which has all finite moments that allows the distribution function of the graphite cross-sections of random plane to move to the distribution of their sizes in volume. The generalized Pareto distribution of dimensions of flat inclusions of graphite allows for analyzing the specific scale <d> and structural parameters a and b of graphite in cast iron. There is a possibility of cast iron classification for platelet-shaped graphite such as PG 10 b = (0.39-0.56), for spherical shape graphite such as SHG12 b = (1.05-1.06), and for vermicular graphite such as SHG10-VG85 b = 0.66. The distribution function of graphite inclusions by diameters of balls opens up new possibilities of quantitative analysis of the “structure-properties” connections, for forecasting and modeling of high-strength cast iron with spheroidal graphite.References
Тимофеев В. Л., Белякова Г. Н. Оценка механических свойств серого чугуна марки СЧ20 // Вестник ИжГТУ. 2010. № 2 (46). С. 7.
Компьютерная обработка микроструктур чугуна с различным количеством включений пластинчатого и шаровидного графита / А. Н. Чичко, А. О. Сачек, С. Г. Лихоузов, В. Ф. Соболев, О. И. Чичко // Литье и металлургия. 2013. № 3 (71). С. 66-71.
Параметризация изображений микроструктур чугуна с шаровидным графитом на основе функции плотности распределения графита по размерам включений / О. А. Сачек, А. Н. Чичко, С. Г. Лихоузов, Т. В. Матюшинец, О. И. Чичко // Литье и металлургия. 2017. № 1 (86). С. 51-58.
Хмелевская В. С. Процессы самоорганизации в твердом теле // Соровский образовательный журнал. Физика. 2000. Т. 6, № 6. С. 85-91.
Макаренко К. В., Тотай А. В., Тихомиров В. П. Использование фрактального формализма для описания структур конструкционных материалов // Вестник Брянского государственного технического университета. 2011. № 4 (32). С. 55-64.
Федер Е. Фракталы. М. : Мир, 1991. 254 с.
Смирнов Б. М. Физика фрактальных кластеров. М. : Наука, 1991. 136 с.
Соценко О. В. Компьютерная DLA-модель формирования шаровидного графита в высркрпрчном чугуне // Металл и литье Украины. 2009. № 9. С. 3-9.
Об опыте изготовления и эксплуатации зубчатых колес из нового конструкционного материала «Моника» / В. В. Комиссаров, Е. С. Таранова, П. С. Дробышевский, В. О. Замятнин, С. А. Тюрин, Л. А. Сосновский // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2017. Т. 20, № 2. С. 107-112.
Керл Р. Ф., Смолли Р. Э. Фуллерены // В мире науки. 1991. № 12. С. 14-24.
Фуллеренная модель структуры высокоуглеродистых сплавов на основе железа / Н. Р. Кузеев, М. М. Закирничная, Г. Х. Самигуллин, Н. В. Мекалова // Металлы. 1999. № 1. С. 74-79.
Фуллерены в чугуне / В. С. Иванова, Д. В. Козицкий, М. М. Закирничная, И. Р. Кузеев // Материаловедение. 1998. № 2. С. 5-14.
Малинецкий Г. Г., Потапов А. Б., Подлазов А. В. Нелинейная динамика : Подходы, результаты, надежды. М. : КомКнига, 2006. 280 с. (Синергетика от прошлого к будущему.)
Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы. М. - Ижевск : Регулярная и хаотическая динамика, 2001. 528 с.
Штремель М. А. Обобщение распределения Парето в задачах статистической металлографии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2005. Т. 71, № 8. С. 25-31.
Белых В. В., Хосен Ри, Марьин Б. Н. Физико-механические свойства железоуглеродистых сплавов. Методы контроля и прогнозирования качества отливок. Владивосток : Дальнаука, 2003. 312 с.
Трухов А. П., Маляров А. И. Литейные сплавы и плавка. М. : Академия, 2004. 335 с.
Вульфсон Н. И. Методы стереологии в геофизике. Л. : Гидрометеоиздат, 1989. 200 с.