Запропоновано математичну модель деформування матеріалу в околі тонких пружних включень та заповнених тріщин. На її основі одержані числові й аналітичні розв'язки нових задач про розвиток зон передруйнування в околі дефектів за різних умов статичного навантаження (розтяг, зсув). Розвинуто деформаційний критерій локального руйнування матеріалу в околі тонкого пружного включення. На його базі встановлено межові навантаження й їх залежність від пружних характеристик, їх форми, розмірів тощо. Побудовані моделі та розрахунки на їх основі застосовано для інженерного оцінювання міцності тіл з заповненими дефектами типу тріщин і встановлення залишкового ресурсу роботоздатності елементів конструкцій з тріщинами, "залікованими" за ін'єкційними технологіями.

  Скачати повний текст

Розглянуто розвиток і реалізацію фрактального підходу до розв'язання задач квазікрихкого руйнування. Показано, що на мікрорівні профіль шорсткої тріщини апроксимується фрактальним об'єктом, а на макрорівні тріщина має вигляд гладкого контуру, тому лишаються справедливими класичні постановки задач руйнування, носієм фрактальних мікроособливостей тріщини виступає додатковий параметр - фрактальна розмірність. На засадах даного підходу зроблено фрактальне узагальнення енергетичного критерію руйнування твердих тіл, які містять тріщини, що мають фрактальну особливість на мікрорівні; встановлено зв'язок між мікро- та макрорівнями, що дає можливість перевести на більш високу ступінь формалізації саме поняття структури. За допомогою фрактального узагальнення критерію квазікрихкого руйнування твердих тіл розв'язано наступні задачі: про розтягнення пластини, яка містить тріщину та на мікрорівні має фрактальну шорсткість; про накопичення пошкоджень (з урахуванням фрактальної особливості поверхні руйнування, що формується); про руйнування лункового вирізу (обгрунтовано вибір фрактального об'єкта як сінергетичної моделі тріщини, яка формується у вершині лунки).

  Скачати повний текст

Розроблено підходи щодо визначення параметрів механіки руйнування та моделювання росту тріщин в просторових призматичних тілах. Одержано розв'язувальні співвідношення напіваналітичного методу скінчених елементів (МСЕ) для призматичних тіл зі змінною площею поперечного перерізу, розроблено алгоритм моделювання розвитку тріщин за циклічного навантаження, що враховує еволюційний характер руйнування у процесі розв'язання систем рівнянь МСЕ. Реалізовано методику обчислення J-інтеграла, що забезпечує його інваріантність у дискретних моделях МСЕ. Вірогідність результатів підтверджено дослідженнями їх збіжності. Одержано нові розв'язки прикладних задач про визначення коефіцієнта інтенсивності напружень (КІН) у хрестоподібному зразку з тріщиною, а також моделювання розвитку тріщини в лопатці газової турбіни та визначення J-інтеграла в компактному зразку.

  Скачати повний текст

Досліджено процеси руйнування, що відбуваються в твердотільному середовищі, на базі імовірнісного моделювання в термінах феноменологічних параметрів. Розглянуто процеси руйнування з колективною самоузгодженою поведінкою різних фрагментів середовища. Розв'язано одновимірну імовірнісно-геометричну задачу самоузгодженої фрагментації з одночасовим дробленням фрагментів. Отримано розподіл розмірів фрагментів. Визначено статистику тривалості часу руйнування, що відбувається за перколяційним сценарієм, під час моделювання збурень середовища дихотомічним процесом і сумішшю дробових шумів з різними параметрами. Охарактеризовано модель флуктуаційного утворення зародків тріщин у твердому тілі. Обчислено границю текучості як функцію від геометричних розмірів тіла. Проаналізовано статистичну модель Гнеденко - Молчанова електропробою полімерних ізоляційних плівок та досліджено на багатовершинність розподіл імовірностей для випадкової пробійної напруги.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розглянуто питання визначення залишкового ресурсу елементів конструкцій довготривалої експлуатації. Запропоновано енергетичний підхід для визначення довговічності елементів конструкцій з поверхневими тріщинами у разі дії змінних навантажень і корозійно-агресивних середовищ, в основу якого покладено розроблені математичні моделі для дослідження фізико-хімічних полів біля контуру корозійної тріщини, а також кінетики і періоду її докритичного росту. Описано математичну модель навантаження труби підземного нафтопроводу за реальних умов експлуатації з урахуванням його поздовжнього розтягу-стиску у разі защемлення і двочатотного циклічного навантаження тиском: високочастотні гідравлічні коливання нафти в результаті турбулентності її потоку у разі перепомповування та низькочастотні зміни тиску - під час зупинок. На базі даної моделі і розробленого енергетичного підходу обчислено залишковий ресурс нафтопроводу "Кременчук - Херсон".

  Скачати повний текст

Створено теоретико-експериментальні засади та на їх підставі методики та засоби для оцінки об'ємної пошкодженості твердих тіл за сигналами акустичної емісії за умов дії квазістатичного навантаження та робочого середовища. Об'єктом досліджень є зародження та розвиток мікро- та макродефектів у пластично деформованому об'ємі конструкційного матеріалу та пружні динамічні поля, спричинені даними дефектами у деформівному твердому тілі. Запропоновано модель кількісної оцінки об'ємної пошкодженості кристалічних тіл. Розроблено експериментальні методики визначення механічної та акустико-емісійної міри об'ємної пошкодженості сталей та алюмінієвих сплавів в околі локалізованих пластичних деформацій, встановлено критичні значення цих величин і знайдено модельні константи, що пов'язують їх між собою для низки конструкційних матеріалів. Створено методологічні засади для кількісної оцінки акустико-емісійної міри об'ємної пошкодженості матеріалу в пластичній зоні макротріщини, запропоновано аналітичну залежність для її визначення та встановлено критерій початку розвитку макроруйнування. Розроблено моделі накопичення об'ємної пошкодженості матеріалів під дією воднево-механічного чинника, методик її кількісної оцінки. Одержано критерії визначення стадій накопичення об'ємної пошкодженості під час зародження та розвитку мікро- та макротріщин у композитних матеріалах. Наведено методики прикладного застосування та засоби для проведення досліджень з використанням методу акустичної емісії.

  Скачати повний текст

У межах механіки руйнування пружно-пластичних тіл сформульовано математичну модель для дослідження росту в конструкційних матеріалах тріщин високотемпературної повзучості, визначення залишкового ресурсу елементів конструкцій та їх високотемпературної міцності з використанням першого закону термодинаміки стосовно механіки сповільненого руйнування тіл за високотемпературної повзучості. Розкрито домінуючу роль у даному процесі періоду усталеної повзучості. Удосконалено метод еквівалентних площ для ефективної реалізації запропонованої моделі та наближеного визначення періоду докритичного росту в тривимірних тілах тріщин високотемпературної повзучості. Встановлено, що зміна площі тріщини високотемпературної повзучості у разі її поширення у полі однорідних напружень тривимірного тіла мало залежить від конфігурації її контуру і тому замінюється кодовим контуром за відповідних початкових і кінцевих розмірів. Запропоновано критерій високотемпературної міцності тонкостінних елементів конструкцій з тріщинами, який базується на розв'язку задачі про межово-рівноважний стан пластини з довільно орієнтовною тріщиною високотемпературної повзучості за двовісного розтягу. Даний критерій підтверджено відомими в літературі результатами експериментальних досліджень. Сформульовано задачу про докритичний ріст тріщин високотемпературної повзучості в стінці паропроводу, його зварному з'єднанні, у колесі парової турбіни та визначено їх залишковий ресурс. Запропоновано спосіб наближеного розв'язку даної задачі. Розв'язано деякі нові задачі про кінетику поширення тріщин високотемпературної повзучості у пластинах і тривимірних тілах.

  Скачати повний текст

З використанням методів інтегральних перетворень та межової інтерполяції одержано в замкнутому вигляді розв'язок задачі дифузії водню в зоні передруйнування біля вершини тріщини з урахуванням механічних напружень та попереднього наводнювання матеріалу. На базі комбінації методу скінченних елементів та різницевої схеми запропоновано нову числову схему побудови розв'язку нестаціонарної узагальненої двовимірної задачі дифузії водню в зварній пластині. З використанням енергетичного підходу механіки руйнування матеріалів створено нові розрахункові моделі для визначення періодів зародження та підростання до макроскопічних розмірів втомної мікротріщини біля наводненої вершини концентратора напружень. Побудовану в межах енергетичного підходу розрахункову модель докритичного росту втомної макротріщини у зварному з'єднанні узагальнено на випадок дії водневовмісного середовища та наявності дотичної складової тензора механічних напружень у зоні передруйнування біля вершини тріщини. З застосуванням наведених розрахункових моделей розв'язано декілька нових прикладних задач для визначення залишкової довговічності стикових зварних з'єднань та трубних елементів металоконструкцій.

  Скачати повний текст

Розроблено методику моделювання термов'язкопружнопластичного деформування з урахуванням пошкодженості матеріалу, континуального і дискретного руйнування кругових і призматичних тіл складної форми. Одержано розв'язувальні співвідношення напіваналітичного методу скінчених елементів (НМСЕ) для неоднорідних кругового та призматичного скінчених елементів із змінними геометричними та фізичними параметрами, на основі екстраполяції переміщень розроблено ефективний кроковий алгоритм розв'язання систем нелінійних рівнянь НМСЕ, розроблено новий метод обчислення J-інтеграла Черепанова - Райса в дискретних моделях НМСЕ, алгоритми моделювання еволюційних процесів руйнування під час розвитку макроскопічних дефектів за умов повзучості та розвитку тріщин у просторових тілах. Проведено програмну реалізацію й апробацію на тестових прикладах. Розв'язано практичні задачі з визначення ресурсу відповідальних просторових об'єктів енергетичного машинобудування.

  Скачати повний текст

На підставі загальної системи диференційних рівнянь електромагнітопружності одержано основні співвідношення двовимірної та плоскої задач електромагнітопружності. Досліджено представлення узагальнених комплексних потенціалів для двовимірної задачі електромагнітопружності. Одержано співвідношення для обчислення основних характеристик ЕМПС через комплексні потенціали, граничні умови для визначення комплексних потенціалів, загальні їх вирази для багатозв'язної області. Розроблено методику зведення задачі для тіл з тріщинами вздовж однієї площини (прямої) до сукупності задач лінійного спряження, з яких визначено форми комплексних потенціалів, що точно задовольняють граничним умовам на берегах тріщин. На розглянутий клас задач поширено відомі чисельно-аналітичний методи дослідження напруженого стану тіл з отворами та тріщинами, який заснований на використанні конформних відображень, розкладання функцій у ряди Лорана та по поліномам Фабера, виділенні особливостей комплексних потенціалів та сингулярностей їх похідних у кінцях тріщин, використанні дискретного метода найменших квадратів. Розроблено модифікацію заснованого на використанні інтегралів Коші та метода найменших квадратів підходу до розв'язання задач електромагнітопружності для півпростору з внутрішніми отворами та тріщинами з точним задоволенням граничним умовам на плоскій границі та наближено на поверхнях отворів і тріщин. Розроблено засновану на наближеному задоволенні граничним умовам на всіх границях багатозв'язного півпростору та шару методику, що дозволяє розв'язувати задачі не тільки у випадку внутрішніх отворів і тріщин, але й коли останні перетинають плоскі границі. Встановлено низку нових механічних закономірностей впливу фізико-механічних властивостей матеріалів тіл, їх геометричних характеристик і способів зовнішнього впливу на значення основних характеристик ЕМПС і коефіцієнтів інтенсивності напружень, індукцій та напруженості (КІНІН).

  Скачати повний текст

Виявлено, експериментально та теоретично досліджено в кристалах Ge та Si ефект двопроменезаломлення в діапазоні сильного поглинання світла. Встановлено, що стан поляризації відбитого вздовж нормалі до поверхні кристалу світла пов'язаний з величиною анізотропії на довжині поглинання. Вперше зареєстровано, експериментально та теоретично досліджено фотопружний ефект в кубічному кристалі з неоднорідним розподілом температури в межах лінійної залежності від деформації різниці фаз між ортогональними компонентами поляризованої електромагнітної хвилі. Виявлено фотопружний ефект, зумовлений нелінійним градієнтом концентрації легуючої домішки. Встановлено нову властивість об'ємно-градієнтної фотоерс в кристалах з неоднорідністю концентрації легуючих домішок, яка полягає в тому, що в місці її локалізації виникають механічні напруження протилежних знаків. Виявлено оптичну анізотропію у зразку Si, в якому механічною обробкою створено приповерхневу неоднорідність розподілу дислокацій; визначено, що розповсюдження внутрішніх механічних напружень значно перевищують області неоднорідностей.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено двом актуальним проблемам: механіці крихкого руйнування тіл з наявними в них тріщинами і проблемі діагностики наявності таких в тілах. Розроблено новий підхід до дослідження тривимірних динамічних задач концентрації пружних напружень біля дефектів, що лежать на циліндричних поверхнях, оснований на використанні розривних розв'язків. Побудовано розривний розв'язок тривимірних динамічних задач теорії пружності для областей, що містять циліндричні дефекти. Це дозволило задачі концентрації пружних напружень біля циліндричних дефектів зводити до інтегро-диференціальних рівнянь, що було продемонстроване на задачі кручення. Отримано ефективний наближений розв'язок задачі дифракції хвилі кручення на скінченній циліндричній тріщині, а також вказано шлях до її розв'язання в разі напівнескінченної тріщини. Використання неінтегрованих розв'язків і залучення апарату регуляризації розбіжних інтегралів, дозволило розв'язати її статичний аналог. Отримано асимптотичний розв'язок задачі концентрації напружень біля краю напівнескінченної циліндричної тріщини за ударного завантаження її берегів. Побудовано розривний розв'язок тривимірних динамічних задач теорії пружності для півпростору, що містить циліндричні дефекти. Отримано ефективний наближений розв'язок задачі концентрації напружень біля кінцевої циліндричної тріщини, що виходить на межу півпростору.

  Скачати повний текст

Уперше розв'язано несиметричну динамічну задачу механіки руйнування для площини з прямолінійною тріщиною кінцевого розміру з урахуванням нормального контакту та тертя протилежних берегів тріщини. Надано оцінку впливу контактної взаємодії берегів на напружено-деформований стан в околі краю тріщини. Досліджено вплив контактної взаємодії берегів тріщини на розподіл коефіцієнтів інтенсивності напружень нормального відриву та подовжнього зсуву в околі її краю. Проведено порівняльний аналіз ітераційних алгоритмів розв'язання задачі, сформульовано рекомендації щодо вибору оптимального алгоритму.

  Скачати повний текст

Розв'язано просторову контактну задачу для лінійно-пружного, однорідного та ізотропного матеріалу з плоскою круговою тріщиною під дією гармонічної хвилі розтягу-списку, що поширюється перпендикулярно поверхні тріщини. Виконано регуляризацію та обчислення гіперсингулярних, слабосингулярних інтегралів, що містяться у граничних інтегральних рівняннях. Розглянуто розподіл векторів контактних сил взаємодії та розриву переміщень на поверхні тріщини. Зроблено оцінку впливу контакту берегів тріщини на розподіл коефіцієнта інтенсивності напружень нормального відриву в околі краю тріщини. Наведено порівняння із результатами, одержаними для кругової тріщини без урахування контактної взаємодії берегів тріщини.

  Скачати повний текст

Досліджено просторові динамічні задачі механіки руйнування тіл з тріщинами з урахуванням контактної взаємодії протилежних берегів тріщин. Запропоновано нелінійну постановку задач. Розроблено метод розв'язування та здійснено його числову реалізацію. Проведено аналіз одержаних результатів і виявлених закономірностей. Розв'язано просторову задачу для лінійно пружного, однорідного й ізотропного матеріалу з плоскими стаціонарними тріщинами під впливом гармонічного навантаження за допомогою методу межових інтегральних рівнянь з використанням ітераційного алгоритму. Проаналізовано вплив форми та величини початкового розкриття тріщини на розміри області контакту берегів. Досліджено розподіл векторів контактних сил і розриву переміщень берегів. Оцінено вплив контакту берегів тріщин на розподіл коефіцієнтів інтенсивності напружень нормального відриву, поперечного та поздовжнього зсуву залежно від напрямку розповсюдження та частоти гармонічної хвилі, величини коефіцієнта тертя. Проаналізовано взаємний вплив тріщин. Проведено порівняння цих результатів з даними, одержаними завдяки дослідженням, проведеним без урахування контактної взаємодії берегів.

  Скачати повний текст

Досліджено динамічні просторові задачі механіки руйнування для кусково-однорідних пружних середовищ з тріщинами на межах їх поділу. Розроблено метод розв'язання розглянутих задач. Одержано систему межових інтегральних рівнянь та співвідношення для інтегральних ядер у випадку дії гармонічного навантаження. Одержано розв'язки нових класів динамічних просторових задач механіки руйнування, а саме: задач про взаємодію нормально падаючих гармонічних хвиль розтягу - стиску та зсуву з круговою та еліптичною тріщиною на межах поділу матеріалів. Досліджено розподіл параметрів напружено-деформованого стану та коефіцієнтів інтенсивності напружень залежно від частоти хвилі, властивостей матеріалів композита та форми тріщини.

  Скачати повний текст

Досліджено процеси зародження та розвитку мікро- та макротріщин в об'ємі композита та пружні динамічні поля, які під час цього виникають. Розроблено науково обгрунтовані методологічні основи акустико-емісійного діагностування з урахуванням змін параметрів пружних хвиль, залежно від механізмів їх утвомрення. З цією метою розроблено фізичну модель виникнення та докритичного розвитку тріщин у матриці, когезивному шарі та скловолокні, основні положення якої верифіковано теоретично й експериментально розроблено на підставі застосування трипараметричного критерію.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Сформульовано узагальнену розрахункову модель циклічного деформування пружно-пластичного матеріалу за регулярного навантаження для довільного неапружено-деформованого стану в околі контуру втомної макротріщини. Побудовано наближені аналітичні залежності для обчислення деформаційних параметрів моделі та ефективного значення коефіцієнта інтенсивності напружень (КІН). Це дозволило на підставі енергетичного підходу розробити модель втомного поширення тріщини за одновісного циклічного навантаження. Запропоновано алгоритм розрахунку росту втомної тріщини за нерегулярного навантаження. Результати розрахунків використано для визначення залишкового ресурсу труби магістрального нафтопроводу "Кременчук - Херсон" за експлуатаційних умов на водному переході річки Псло.

  Скачати повний текст