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

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

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

Розглянуто фізичні моделі деформації та руйнування високопористих матеріалів. Проаналізовано структурну чутливість межі текучості та межових механічних характеристик залежно від параметрів структури твердої фази та морфології порового простору. Запропоновано узагальнювальну схему впливу пористості на нормований модуль пружності висопористих матеріалів різних класів, а також вираз для залежності модулю пружності від пористості з урахуванням параметрів, що характеризують морфологію порового простору. Розглянуто формування межових механічних характеристик у зв'язку з особливостями механізмів руйнування твердої фази досліджених матеріалів. З використанням структурно-чутливої моделі механічної поведінки високопористих матеріалів розроблено принципи оптимізації структури за критеріями їх працездатності як конструкційних елементів. Наведено методологію, що дає змогу обрати оптимальну структуру матеріалу стосовно питомої жорсткості та демпфірувальної здатності. На прикладі спіненого алюмінію та високопористого нікелю проведено експериментальну перевірку запропонованих моделей та доведено відповідність експериментальних даних теоретичним розрахункам. Запропоновано модель, що пояснює механізм деформації та руйнування високопористого керамічного матеріалу, який виявляє квазіпластичну поведінку під час випробувань на згин і стискання.

  Скачати повний текст

Досліджено поведінку конструкційних матеріалів та їх зварних з'єднань за умов статичного та ударно-втомного навантажень у процесі випробувань балкових зразків з концентраторами напружень - тріщинами після їх деформування згином на консолі та розробленій восьмимісній установці з урахуванням схеми базування, режимів деформування, дії покриття рідинних середовищ. Одержано розв'язки задачі щодо визначення коефіцієнта інтенсивності за ударно-втомного згину балки, защемленої біля концентратора за постійної сили згину P або постійної стріли прогину f, а також для схеми триточкового згину балки з боковою тріщиною у вертикальному та косому швах стикових зварних з'єднань. зносостійкості у порівнянні з вертикальним швом.

  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

Розроблено та науково обгрунтовано новий метод оцінки деградації структурного стану матеріалів внаслідок накопичення пошкоджень у процесі напрацювання - метод LM-твердості, за яким зміни у структурному стані матеріалу виявляють за розсіянням характеристик його механічних властивостей, у даному випадку, твердості. Як параметр, що адекватно характеризує ступінь пошкоджуваності матеріалу запропоновано використовувати коефіцієнт гомогенності за Вейбулом або коефіцієнт варіації. Досліджено стан структурно-неоднорідних матеріалів та запропоновано модель їх розпушування. Розроблено та реалізовано модель трубопроводу, що дає змогу розглядати експериментальні дані, одержані на різних трубопроводах після їх експлуатації за різної тривалості, як результати дослідження стану металу деякого віртуального трубопроводу на окремих стадіях експлуатації.

  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

  Скачати повний текст

Розроблено розрахункові моделі та методи розв'язання плоских задач механіки руйнування для кусково-однорідних п'єзокерамічних тіл з тріщинами. Розглянуто випадки електропроникної, електроізольованої та частково електропроникної тріщини, де враховано її електричну проникність. Проаналізовано випадки як повністю відкритих тріщин, так і частково закритих з зонами гладкого контакту своїх берегів. Розвинуто модель тріщини з привершинними зонами передруйнування на випадок п'єзокерамічних матеріалів. Поставлені задачі зведено до задач лінійного спряження, що відповідають різним моделям тріщини, та знайдено їх очні аналітичні розв'язки. Одержано явні вирази коефіцієнтів інтенсивності напружень та електричної індукції, а також швидкості вивільнення енергії. Розроблено нову методику визначення електромеханічних полів в околі вершин міжфазної ріщини в п'єзокерамічних тілах скінченних розмірів довільної форми за різних видів навантаження. Проаналізовано вплив електричної проникності тріщини, механічного навантаження та електричного поля на характеристики електропружного стану та основні параметри руйнування.

  Скачати повний текст

Базуючись на механіці матеріалів, сформульовано розрахункову модель з метою дослідження процесів руйнування та прогнозування довговічності твердих тіл за їх циклічного контактування. Наведена модель дозволяє здійснювати розрахунок траєкторій розвитку тріщин на базі розв'язків сингулярних інтегральних рівнянь двовимірних контактних задач теорії пружності для тіл з криволінійними тріщинами та критеріїв локального руйнування за складного напруженого стану з урахуванням характеристик циклічної тріщиностійкості матеріалів і експлуатаційних параметрів трибоспряжень. Алгоритми побудови траєкторій розвитку тріщин у зоні контакту враховують зміну напружено-деформованого стану, спричиненого збільшенням тріщини та переміщенням контртіла (зміною навантаження) у циклі контактування, а також можливу зміну механізму руйнування у процесі поширення тріщини та тертя між її берегами. Побудовано та розв'язано сингулярні інтегральні рівняння (СІР) нових контактних задач теорії пружності для півплощини, послабленої системою криволінійних тріщин, зокрема задач з урахуванням тертя між контактуючими тілами та берегами тріщин. Запропоновану модель застосовано до двох видів втомної контактної взаємодії твердих тіл, а саме: кочення (кочення з проковзуванням) і фретинг-втоми. Розроблено розрахункові алгоритми, які дають змогу будувати траєкторії розвитку тріщин і оцінювати залишкову довговічність елементів відповідних спряжень залежно від найважливіших експлуатаційних параметрів і особливостей цих взаємодій у циклі контактування. Досліджено процеси руйнування (еволюцію системи крайових паралельних і розгалужених тріщин і підповерхневої тріщини) у тілах кочення за умов сухого тертя, зволоження, межового змащування. На підставі зіставлення одержаних теоретичних результатів і відомих експериментальних даних установлено причини та закономірності формування типових пошкоджень тіл кочення, а саме: ямкування (pitting), відшарування (spallling), "нора" (squat), поверхневе розкришування (cracking, cheks). Вивчено процеси руйнування у зоні циклічного контакту двох тіл за умов фретинг-втоми, зокрема залежно від коефіцієнта тертя й умов зчеплення/проковзування між тілами, форми основи контртіла (характеру модельного контактного навантаження). Наведено приклади розрахунку залишкової контактної довговічності за різних стадій розвитку (за механізмом поперечного зсуву і/або нормального відриву) приповерхневих тріщин за експлуатаційних умов кочення для деяких підшипникових, рейкових і валкових сталей, а за умов фретинг-втоми - для титанових сплавів. Сформульовано умови для визначення розмірів частинок викришування з урахуванням експлуатаційних параметрів трибоспряження та характеристик циклічної тріщиностійкості матеріалу за зсуву та відриву.

  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

  Скачати повний текст

Встановлено співвідношення для обчислення довжин зон контракту, коефіцієнтів інтенсивності напружень й електричної індукції. Вивчено вплив відношення довжин тріщин до періоду, а також зовнішнього навантаження на довжини зон контракту та коефіцієнти інтенсивності, а для п'єзоелектричного біоматеріалу враховано електричну проникність речовини, що заповнює тріщини.

  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

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

  Скачати повний текст

Досліджено проблеми руйнування попередньо напружених тіл за наявності взаємодіючих тріщин і руйнування тіл у разі стискання вздовж паралельних тріщин. У межах тривимірної лінеаризованої теорії пружності запропоновано новий ефективний метод визначення критичних параметрів руйнування тіл з тріщинами у разі стиску вздовж площини тріщин, відповідно до якого ці параметри враховуються у разі розв'язування відповідних неоднорідних задач механіки руйнування матеріалів з початковими напруженнями як значення стискальних початкових напружень, у разі досягнення яких відбувається різка "резонансоподібна" зміна основних величин напружено-дефомованого стану, зокрема, коефіцієнтів інтенсивності напружень. Наведено математичні постановки окремих класів невісесиметричних і вісесиметричних задач для тіл з початковими (залишковими) напруженнями, що містять взаємодіючі кругові тріщини. Побудовано розв'язки задач для півпростору з приповерхневою тріщиною, необмеженого тіла з двома паралельними співвісними тріщинами та з періодичною системою співвісних тріщин для різних силових схем на берегах тріщин - нормального навантаження, радіального зсуву та кручення. Одержано розв'язки поставлених задач для високоеластичних матеріалів з різними типами пружних потенціалів і певних композитних матеріалів. Установлено загальні закономірності впливу початкових напружень на коефіцієнти інтенсивності напружень. Виявлено механічні ефекти, зумовлені цим ефектом. Визначено критичні параметри руйнування тіл за наявності взаємодіючих тріщин за умов їх стискання зусиллями, спрямованими вздовж площин тріщин. Проаналізовано вплив геометричних параметрів задач і фізико-механічних характеристик матеріалів на значення параметрів руйнування.

  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