Наведено розв'язання тривимірних задач про гармонічні коливання у безмежному пружному тілі з просторовою тріщиною від заданих на поверхнях дефекту навантажень або падаючих пружних хвиль. Задачі зведено до граничних інтегральних рівнянь (ГІР) відносно функцій динамічного розкриття дефекту. Розроблено аналітичний метод малого параметра для розв'язання ГІР за умов низькочастотних режимів і пологості тріщини. Проведено аналіз динамічних коефіцієнтів інтенсивності напружень у околі тріщин по сфероїдальній і циліндричній поверхнях під гармонічним тиском і у полі поздовжньої плоскої хвилі. Виведено формули для розрахунку амплітуд і поперечних перерізів розсіяння хвиль у дальній зоні за допомогою розв'язків ГІР. Досліджено вплив кривини сфероїдальної тріщини на амплітуди розсіяння хвиль для різних способів її гармонічного збурення.

  Скачати повний текст

Досліджено взаємодії тріщин з урахуванням їх закриття у пластинах, що згинаються. Проведено моделювання контакту берегів тріщин на підставі гіпотези Кірхгофа у межах двомірних теорій узагальненого плоского напруженого стану і технічної теорії згину. За геометрично лінійного підходу враховано антисиметричні моди розкриття дефектів. Сформульовано нові задачі про згин безмежної пластини з системою прямолінійних довільно розташованих тріщин з урахуванням взаємодії їх берегів. Одержано системи сингулярних інтегральних рівнянь щодо невідомих функцій стрибків переміщень і кутів повороту нормалі на лініях розрізів. За допомогою методів малого параметра та механічних квадратур знайдено та проаналізовано розв'язки задач про взаємодію двох взаємно перпендикулярних і паралельних зміщених тріщин, а також тріщин і щілин у пластинах, що згинаються. На підставі знайдених розв'язків побудовано залежності коефіцієнтів інтенсивності зусиль і моментів у вершинах тріщин, контактного зусилля та функцій стрибків переміщень і кутів повороту нормалі вздовж розрізів від параметра взаємного розташування дефектів. Для випадку мішаних крайових умов на розрізах розроблено ітераційний алгоритм розв'язання сформульованих задач. З'ясовано, що під час контакту берегів тріщин (закриття) у їх взаємодії частіше проявляються закономірності плоского напруженого стану, ніж згину.

  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

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

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

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

  Скачати повний текст

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

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

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

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

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

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

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

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

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