Показано можливість прогнозування ефективної діаграми швидкостей росту втомної макротріщини на повітрі та за умов впливу корозійного середовища, базуючись на силовому та деформаційному підходах.

  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

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

Експериментально встановлено закономірності формування результуючого поля залишкових напружень стиску перед вершиною тріщини втоми, яке визначає характер втомного руйнування. Це поле формується під час взаємодії штучно наводжуваних гальмуючих тріщину напружень з напруженнями, викликаними зовнішнім навантаженням. Встановлено кінетику результуючого поля залишкових напружень в зоні тріщини втоми в процесі її розвитку під дією циклічного навантаження. Показано, що способи гальмування тріщин втоми, які базуються на штучному створенні перед їх фронтом залишкових напружень стиску близьких до половини межі текучості, забезпечують суттєве зростання циклічної довговічності елементів конструкцій з тріщинами (на порядок та більше). Запропоновано експериментально-розрахункову методику оцінки циклічної довговічності елементів конструкцій з тріщиною втоми, що гальмується. В основу методики покладено встановлення кореляційної залежності коефіцієнта ефективності гальмування тріщини втоми від параметру, який характеризує величину та розподіл штучно наведених задля її гальмування залишкових напружень стиску.

  Скачати повний текст

Вивчено закономірності виникнення і розвитку шаруватих руйнувань зварних з'єднань. Розроблено технологічні заходи їх запобігання на всіх етапах створення та експлуатації зварних конструкцій з урахуванням з текстури основного металу і умов експлуатації, включаючи температуру, навантаження і дію водневовмісних середовищ. Встановлено, що шаруваті розтріскування зафіксовані двох видів - низько- і високотемпературне. Відзначено, що залишковий ресурс конструкцій після тривалої експлуатації у водневовмісних середовищах визначається ступенем ураження стінки корпусу шарувато-водневими тріщинами, залежно від їх відносних розмірів, в'язкості руйнування і товщини прошарку "здорового металу", які можуть розвиватися та набувати форми міхурів. Проаналізовано залежність між опором шаруватому руйнуванню і структурними елементами ЗТВ у зварних з'єднаннях низьколегованих сталей.

  Скачати повний текст

Розроблено метод розв'язання двовимірних задач теорії пружності для багатозв'язного анізотропного півпростору за умов, якщо його матеріалові властива загальна прямолінійна анізотропія. Основні елементи даного методу: аналітичне продовження комплексних потенціалів на верхні півплощини всіх узагальнених комплексних змінних, зведення задач для плоскої границі до серії задач лінійного спряження, отримання їх загальних розв'язків, виділення сингулярностей комплексних потенціалів у кінцях тріщин, задоволення граничних умов на контурах отворів і тріщин методом найменших квадратів. Розв'язано ряд нових задач для анізотропного півпростору та півплощини з отворами та тріщинами. Досліджено вплив параметрів анізотропії, геометричних розмірів і кількості отворів або тріщин, їх близькості до плоскої або прямолінійної границі на значення та розподіл напружень і пружного потенціалу, а також на зміну коефіцієнтів інтенсивності напружень. Виявлено ряд нових механічних закономірностей.

  Скачати повний текст

Запропоновано математичну модель розрахунку руху складеної конструкції, яка базується на загальних рівняннях теорії пружності з урахуванням механізму контакту між її елементами. Розвинуто методики числового дослідження нестаціонарних процесів у конструкціях з використанням характеристичних рівнянь руху складових конструкцій. Розроблено ефективні алгоритми розрахунку динамічної взаємодії конструкції, що передбачає можливість відриву чи поновлення контакту між ними, які реалізовано у вигляді пакетів прикладних програм для персональних комп'ютерів. Одержано розв'язання ряду задач, що підтверджують ефективність розробленої методики та мають наукове й практичне значення. Вивчено вплив механічних і геометричних параметрів елементів системи на характер динамічного напружено деформованого стану розглянутих конструкцій у цілому.

  Скачати повний текст

Розроблено підхід до числового рішення зв'язаних задач термопружності анізотропних шаруватих конструкцій за силових і термічних навантажень. Одержано співвідношення для тривимірного скінченного елемента, який враховує особливості полів переміщень і температур у шаруватій конструкції з анізотропними шарами. З використанням запропонованого елемента розв'язано низку тестових задач термопружності та теплопровідності. Розроблено алгоритм розв'язання зв'язаної задачі термопружності, реалізований як пакет прикладних програм. Проведено розрахунок конструкцій промислового призначення, зокрема, багатошарового обтікача, великогабаритних шин типу 40.00, 27.00 та 18.00.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Виялено основні закономірності впливу асиметрії циклу навантажування на швидкість підростання втомних тріщин у матеріалах осей колісних пар локомотивів і визначено статистичні розподіли характеристик циклічної тріщиностійкості для сталей і алюмінієвих сплавів, які використовуються в літаках, осях колісних пар залізничного транспорту, корпусах атомних реакторів. Розроблено методику моделювання підростання втомних тіщин в елементах конструкцій за регулярного та випадкового навантажування з урахуванням статистичних характеристик параметрів навантаження, механічних властивостей і геометрій, яка дає можливість одержати статистичний розподіл скінченних довжин тріщин за заданої кількості циклів навантаження та розподіл довговічності для наперед заданої критичної довжини тріщини. Запропоновано методику оцінювання ймовірності руйнування елементів конструкцій на основі числового моделювання рівноважного стану тіла з тріщиною з використанням диспараметричного критерію руйнування та врахуванням статистичних характеристик параметрів навантаження, механічних властивостей і геометрії конструкції та тріщин.

  Скачати повний текст

Вперше на базі R-функцій створено новий ефективний метод для розв'язання динамічних задач теорії пологих оболонок довільної форми в плані. Розвинуто варіаційно-структурний метод R-функцій (RFM) щодо побудови нової структури розв'язання для пластин та оболонок, які мають розрізи (тріщини) на поверхні. Модифіковано та спеціалізовано RFM щодо геометрично нелінійних задач теорії пологих оболонок, що забезпечило створення ефективних засобів комп'ютерної реалізації даного класу задач. Вперше для реалізації задач обраної предметної області створено базу знань, яка містить варіаційні моделі, структури розв'язання, схеми лінеаризації, методи розв'язання крайових задач. Створено проблемно-орієнтовану комп'ютерну систему, яка за інформацією, поданою на професійній мові інженера-механіка, будує та досліджує відповідну комп'ютерну модель. Можливості запропонованої комп'ютерної системи, а також методику її вивчення та застосування проілюстровано на численних прикладах розв'язання крайових задач теорії пластин та оболонок складної форми в плані.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено побудові математичних моделей динамічної поведінки пластин та циліндричних оболонок, що взаємодіють з шаровими спрямовано армованими композитами. За даних умов, для кожного шару використано динамічні рівняння теорії пружності з точним врахуванням механізму взаємодії матриці та армувань. З метою реалізації побудованих моделей запропоновано спеціальні чисельно-аналітичні алгоритми, що базуються на методах інтегральних перетворень Фур'є і Лапласа та квадратурних формулах для їх обернення. Досліджено напружено-деформований стан елементів конструкції подібного виду, зроблено висновки про час встановлення процесу та перехід до стаціонарного режиму. Оцінено вплив кількості армувань та їх жорсткості на розподіл переміщень та напружень.

  Скачати повний текст

Удосконалено методи розрахунку повзучості та тривалої міцності елементів конструкцій за рахунок створення нового методу щодо визначення впливу теплової та радіаційної повзучості на коливання та стійкість конструкцій у разі змушеного відхилення у "малому" від основного стану. Запропоновано методи для чисельного розрахунку, які базуються на методі скінченних елементів і спільному розв'язанні початково-крайових задач повзучості у "основному" стані та коливанні й стійкості зрівноваженого стану конструктивних елементів за збуреного загального стану. Наведено програмні розробки щодо визначення впливу теплової та радіаційної повзучості на коливання та стійкість тонкостінних елементів конструкцій, розрахункові схеми яких відповідають уточненим стержневим моделям. Вперше визначено якісні та кількісні закономірності впливу терморадіаційної та динамічної повзучості стержневих елементів конструкцій, а також встановлено зміни у їх спектрі частот і межі критичних сил втрати стійкості. Одержано важливі оцінки безпеки транспортування та збереження металокерамічних контейнерів-упаковок з радіоактивними відходами, які проектуються у Національному науковому центрі "Харківський фізико-технічний інститут".

  Скачати повний текст

На підставі аналізу процесів прийняття рішень у сучасних системах проектування та випробування технічних об'єктів визначено можливості підвищення їх ефективності шляхом застосування методів і засобів модельної підтримки, сформулювати задачі алгоритмічної, структурної та інформативно-технологічної організації відповідних програмних підсистем моделювання. Визначено основні види математичних моделей механічних об'єктів, що проектуються та випробуються, умови й особливості комп'ютерного відтворення динамічних режимів їх функціонування в технологіях проектування й випробування. Розроблено алгоритмічні основи комп'ютерних засобів модельної підтримки систем проектування й випробування механічних об'єктів з зосередженими та розподіленими параметрами, об'єктів з коливальними режимами функціонування, а також систем контролю й випробування механічних конструкцій, що забезпечують оперативне відтворення властивостей, параметрів і характеристик розроблюваних об'єктів для інформаційно-технологічної організації засобів модельної підтримки процесів прийняття рішень у системах проектування й випробування широкого класу елементів механічних конструкцій. Проведено апробацію розроблених фрагментів інформаційної технології модельної підтримки під час розв'язання прикладних задач проектування та випробування елементів механічних конструкцій.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Запропоновано ітераційні розрахункові моделі напружено-деформованого стану (НДС) для розв'язування задач механіки деформування брусів дискретно-неоднорідної структури з урахуванням депланації перерізів. Обгрунтовано гіпотези згинних депланацій перерізів, які послідовно змінюються від ітерації до ітерації залежно від бажаної точності розрахунку. Відзначено, що їх математична та фізична суть дає змогу одержувати збіжні результати розрахунку брусів практично довільної структури. Одержано систему визначальних диференціальних рівнянь відносно двох змінних - шуканих функцій, нормальних до поздовжньої осі переміщень, і деформацій зсуву. Структура рівнянь, кількість яких залежить тільки від кількості кроків у ітераційному процесі, дає змогу аналізувати задачі згину та зсуву відокремлено. При цьому, уточнення компонентів НДС відбувається самоврівноваженими напруженими станами залежно від вихідних геометричних і фізико-механічних параметрів брусів. Одержано розв'язки у замкнутому вигляді для моделей довільної ітерації, що надало можливість проаналізувати міру впливу різних чинників на депланацію перерізів і, як наслідок, на параметри деформування, стійкості та коливань брусів. Розв'язано задачу втрати стійкості окремих фаз у середовищі матриці за умови її руйнування. Виконано розв'язування дослідницьких і прикладних задач механіки композитних брусів для різних галузей техніки та експериментально обгрунтовано одержані результати.

  Скачати повний текст

Визначено напружено-деформований стан (НДС) сталевих зварних конструкцій та їх з'єднань з фланговими швами з урахуванням пружної податливості останніх. Одержано теоретичні розв'язки задач про НДС дво- і тришарових складених стрижнів з урахуванням пружно податливої роботи їх зв'язків у поздовжньому та поперечному напрямках. За допомогою методу скінченних елементів встановлено значення жорсткостей зварних кутових швів у процесі їх розтягнення-стиснення у поперечному напрямку залежно від величини катетів, розмірів щілин між з'єднуваними елементами та параметрів самих елементів. Проведено експериментальні дослідження з визначення НДС зварних двотаврових балок з перервними поясними швами, одержані результати співставлено з даними теоретичних розрахунків і виявлено їх збіжність. Складено методику з урахування пружної податливості флангових зварних швів у роботі сталевих конструкцій, обгрунтовано можливість її використання для розрахунків НДС конкретних зварних конструкцій та їх з'єднань, розрахункові схеми яких можна подати дво- та тришаровими складеними стрижнями. Розв'язано задачі про НДС реальної зварної балки, прогін якої складає 12 м, з неперервними та перервними поясними швами. Проведено порівняльний аналіз відповідних компонентів НДС, запропоновано метод розв'язання задачі з розрахунку стика двотаврової балки, виконаного за допомогою парних поясних накладок.

  Скачати повний текст

Розроблено комплексну систему екоаудиту щодо забезпечення ресурсозбереження, техногенної безпеки експлуатації зварних конструкцій (ЗК) екологічно небезпечних виробництв (ЕНВ) з одержанням інтегрованого природоохоронного ефекту. На базі розробленої методології й екоаудиту дослідження з системним підходом, декомпозицією техногенно-екологічної системи (ТЕС) на ієрархічні підсистеми науково обгрунтовано комплексну систему забезпечення ресурсозбереження й техногенної безпеки експлуатації зварних конструкцій ЕНВ з одержанням позитивного синергічного екологічного ефекту (ПСЕЕ). Показано, що використання удосконаленого технологічного процесу зварювання з охолодженням (автоматичного дугового зварюванн) сприяє зниженню емерджентності ТЕС з мінімізацією техногенного забруднення навколишнього природного середовища.Розроблено нові синергічні захисні композиції та модифіковані лакофарбові покриття на вторинній сировині, що підвищують рівень техногенної безпеки експлуатації ЗК в ЕНВ. Результати наукового дослідження впроваджено у виробництво та учбовий процес ВНЗ.

  Скачати повний текст

Розглянуто ряд розрахункових систем (РС) для складання вібронавантажених конструкцій, які містять шаруваті тонкостінні елементи. Розвинуто методи декомпозиції та синтезу РС на основі нових методів модального синтезу. Розроблено комплексну РС дискретно-континуального типу, що уможливлює в адаптивному режимі вираховування напружень у шаруватих елементах, у місцях найбільшої їх концентрації у з'єднаннях. Наведено також один напівевристичний спосіб визначення динамічних характеристик шаруватих тонкостінних елементів, виготовлених із композиційних матеріалів. Уточнено РС для шаруватих тонкостінних елементів, отриманих на основі кінематичних гіпотез. На підставі простих і складних РС досліджено локальні напруження на краю шаруватої структури за різних умов її закріплення. Розв'язано задачу на визначення напружено-деформівного стану у з'єднаннях з еластичними вставками. Визначено жорсткості з'єднання - жорсткий штамп з пружною подушкою (із змінною областю контакту), пружне затиснення пластини та циліндричної оболонки.

  Скачати повний текст

Розроблено теоретико-експериментальну методику одержання та аналізу даних про розподіл напруг у зварених металоконструкціях коробчатої форми. Запропоновано для більш достовірного обліку впливу характеру розподілу напруг на працездатність конструкції використовувати експериментальні дані. Викладено робочу методику дослідження металоконструкцій. З використанням методу кінцевих елементів розроблено чисельну модель конструкції. Наведено результати експериментальних досліджень, які представлено у вигляді графіків, що дають наочне уявлення про розподіл напруг у різних перетинах моделі та дають змогу шляхом порівняння подібних кривих оцінити вірогідність результатів іспитів у цілому та установити, за яких величин навантажень в елементах моделей мають місце пружні деформації, за яких - залишкові.

  Скачати повний текст