Тривимірний напружений стан порожнистого, безмежного вздовж осі пружного циліндра, що містить множинні внутрішні тонкі податливі включення, числово моделюється модифікованим методом граничних інтегральних рівнянь. З цією метою гіперсингулярні інтеграли на поверхнях включень подаються у формі, в якій поведінка розв'язку поблизу їх контурів враховується неявно. Ця модифікація надає можливість уніфікувати дискретизацію рівнянь методом колокацій, а також безпосередньо визначити коефіцієнти інтенсивності напружень на контурах серединних поверхонь включень. Отримано числові розв'язки задачі взаємодії двох кругових податливих включень, серединна поверхня яких лежить в одній площині з віссю порожнистого циліндра, що перебуває під дією внутрішнього тиску.

Розв'язано динамічну задачу про поле переміщень у пружному півпросторі, породжене усталеним у часі зміщенням поверхонь системи дископодібних компланарних тріщин. Розв'язки отримано методом граничних інтегральних рівнянь. Побудовано залежності пружних переміщень на поверхні півпростору від хвильового числа, кількості дефектів і глибин їх залягання.

С помощью конечноэлементного анализа выполнено моделирование свободного и фиксированного состояний основания плоской лопатки с целью выявления влияния трещины на частоту ее собственных колебаний. Получены частоты собственных колебаний лопаток с различным расположением и длиной трещин. Установлено, что трещина снижает жесткость лопатки и оказывает воздействие на частоту собственных колебаний. Чем длиннее трещина, тем значительнее изменение жесткости и большее снижение частоты собственных колебаний. В свободном состоянии влияние трещин одинаковой длины на частоту собственных колебаний практически идентично, если они находятся между двумя узловыми линиями изгибных колебаний первого порядка. Влияние трещины на высоте половины лопатки в свободном состоянии на собственные частоты очень близко к таковому трещины на высоте 1/8 лопатки в фиксированном состоянии. Даны практические рекомендации по выявлению трещин, вызывающих разрушение, и оценены их длина и расположение в зависимости от вариации частоты.

Запропоновано основи методології визначення фактичних руйнівних навантажень на великогабаритні тонкостінні конструкції зі складною формою лицевих поверхонь за геометрично нелінійного пружно-пластичного деформування внаслідок дії внутрішнього тиску з урахуванням результатів неруйнівних експериментальних випробувань.

Розглянуто початковий етап процесу руйнування кусково-однорідного тіла при стисканні вздовж плоскої межі поділу матеріалів, що містить міжфазну тріщину. Виконано аналітичний розрахунок параметрів маломасштабної зони передруйнування у з'єднувальному матеріалі поблизу вершин. Знайдено величину розходження меж зони, яка використовується в подальшому в деформаційному критерії утворення в ній вторинної мікротріщини. Запропоновано механізм зрушення початкової тріщини, який передбачає її злиття зі зростаючою мікротріщиною при збільшенні навантаження.

На основі розв'язку антиплоскої задачі теорії пружності на власні значення для пружного ортотропного клина отримано розподіл сингулярних напружень і переміщень в околі вершини відповідного кутового вирізу за антиплоскої деформації. Методом сингулярних інтегральних рівнянь розв'язано відповідну задачу для ортотропної площини з напівнескінченним кутовим закругленим вирізом та знайдено залежність між коефіцієнтами інтенсивності та концентрації напружень у гострій та закругленій вершинах кутового вирізу.

Побудовано інтегральні рівняння задачі про переміщення берегів крайової тріщини в ортотропному тілі та запропоновано методологію їх розв'язання. Методологію проілюстровано визначенням коефіцієнта інтенсивності напружень, який порівняно з відомими в літературі результатами. Побудовано інтерполяційні раціональні функції для отриманої залежності коефіцієнта інтенсивності від параметра ортотропії. Задачу про крайову тріщину в ортотропній півплощині також розв'язано в межах моделі зони зчеплення з нелінійним законом зчеплення - відриву.

Досліджено руйнування нанокомпозитного елемента конструкції внаслідок дисипативного розігріву за гармонічного навантаження. Розроблено метод прогнозування втрати роботоздатності нанокомпозитних елементів конструкцій внаслідок теплової нестійкості, який грунтується на моделі моногармонічної апроксимації реакції матеріалу на циклічне навантаження, амплітудних співвідношеннях між основними польовими змінними та концепції температурно- і амплітудно залежних комплексних модулів. Вивчається циклічна витривалість та втрата стійкості по тепловому сценарію полімерного нанокомпозитного стрижня під одночасною дією статичного і циклічного навантаження.

На основі розв'язку антиплоскої задачі теорії пружності на власні значення для пружного ортотропного клина отримано розподіл сингулярних напружень і переміщень в околі вершини відповідного кутового вирізу за антиплоскої деформації. Методом сингулярних інтегральних рівнянь розв'язано відповідну задачу для ортотропної площини з напівнескінченним кутовим закругленим вирізом та знайдено залежність між коефіцієнтами інтенсивності та концентрації напружень у гострій та закругленій вершинах кутового вирізу.

A method for determining the period of sub-critical growth of a semielliptical creep-fatigue crack in the internal surface of a pipe wall of the steam pipeline is proposed. The crack is located near the ring weld in the field of residual stresses in the heat-affected zone. The dependence of the residual resource of the pipe of a steam pipeline with the weld joint on the location of the centre of the crack relative to the axis of the weld is ascertained.

Синтезовано результати досліджень і наукових публікацій у галузі руйнування поверхневих шарів тіл, що циклічно контактують (деталей машин і, зокрема, вузлів трибоз'єднань). Запропоновано розрахункові моделі та процедури обчислення напружено-деформованих станів у зоні стиснення тіл, що контактують, з урахуванням наявності в цій зоні дефектів типу тріщин. Побудовано траєкторії поширення тріщин, які формують приповерхневі пошкодження, з урахуванням експлуатаційних параметрів трибоз'єднання та характеристик циклічної тріщиностійкості матеріалів на поперечний зсув і нормальний розрив. Розроблено методологію комп'ютерного дослідження процесів руйнування в зоні контакту елементів трибоз'єднання й оцінки їх залишкового ресурсу за критеріями утворення типових контактно-втомних пошкоджень (пітинг, відшарування, вищербини, "риски", "темні плями", каверни). Сформульовано рекомендації щодо оптимізації експлуатаційних параметрів з'єднань (рівень контактних навантажень, розміри та форми ділянок контакту, умови тертя та змащування, тріщиностійкість матеріалів) для систем колесо-рейка, валки вальцювальних станів холодного прокату, полички-лопатки турбін.

На основі енергетичного підходу розроблено розрахункову модель для визначення через питомі енергетичні складові періоду докритичного росту коротких корозійно-втомних тріщин у пружно-пластичних пластинах під дією довготривалих циклічних навантажень і корозивних середовищ. Результати порівняно з відомими літературними даними.

Розглянуто основні вихідні параметри задач механіки руйнування та існуючі методики розрахунку для неоднорідних просторових тіл з тріщинами за умов нелінійних динамічних впливів.

Розглянуто проблеми поверхневих тріщин приблизно однакової глибини з використанням гібридного методу розривних зсувів (метод граничних елементів), запропонований нещодавно автором. Грунтуючись на поверхні прямокутної тріщини в суцільному нескінченному тілі, представлено числовий підхід гібридних розривних зсувів до напруг. За допомогою методу гібридних розривних зсувів детально вивчено вплив зміни геометричних параметрів еліптичної тріщини в нескінченному тілі на коефіцієнти інтенсивності напруг (КІН). Це ілюструє, що метод граничних елементів є простим, та підходить для розрахунку КІН для складних проблем тріщин у кінцевій пластині.

Запропоновано новий ефективний алгоритм розв'язання задач оптимізації кородуючих шарнірно-стержневих конструкцій, що передбачає отримання розв'язку із заданою точністю. Алгоритм заснований на використанні стратегії ковзного допуску сумісно з цілочисельним генетичним алгоритмом. Для забезпечення необхідної точності обчислення функцій обмежень в околі екстремуму використовується нейронна мережа, що апроксимує залежність між параметрами конструкції, допустимою похибкою і параметрами обчислювальних процедур. Пошук розв'язку здійснюється на дискретному неметричному просторі варійованих параметрів.

В процессе эксплуатации ресурс элемента конструкции определяется интенсивностью процессов повреждения детали. Проанализировано напряженно-деформированное состояние в районе вершины центральной поперечной трещины. Величины коэффициентов интенсивности и картина распределения напряжений и перемещений были получены с использованием аналитических методов и в ходе проведения серии численных экспериментов в программном комплексе конечно-элементного анализа. Полученные зависимости свидетельствуют о достаточно высокой достоверности метода конечных элементов при решении подобных задач.

Запропоновано модель повільного зростання тріщини зчеплення, обумовленого лінійно-в'язкопружними властивостями матеріалу. Постановка задачі передбачає виконання умови плавності змикання берегів тріщини та закону зчеплення-відриву в кожний момент часу. Модель демонструє збільшення зони зчеплення під час інкубаційного періоду розвитку тріщини та за зростання її розміру.

За енергетичним підходом механіки руйнування побудовано розрахункову модель поширення плоскої втомної макротріщини у тривимірному деформівному пружно-пластичному тілі. Одержано кінетичне рівняння, яке надає можливість визначати період докритичного росту втомної макротріщини, що відповідає залишковій довговічності елемента металоконструкції з тріщиною під зовнішнім циклічним навантаженням. Для апробації моделі і знаходження невідомих фізико-механічних констант матеріалу досліджено зразки ділянок зварного з'єднання алюмінієвого сплаву 1201-Т. Одержані кінетичні діаграми втомного руйнування цих зразків засвідчили добре узгодження розрахунку з експериментом. За результатами теоретико-експериментальних досліджень побудовано номограми залишкової довговічності металу шва та основного металу зварного з'єднання сплаву.

Індекс рубрикатора НБУВ: В251.604.003,022

Шифр НБУВ: РА422371 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Вивчено вплив водню на поведінку тріщин високотемпературної повзучості в конструкційних матеріалах та елементах конструкцій за дії на них силового навантаження. На основі енергетичного підходу та першого закону термодинаміки створено математичну модель для знаходження швидкості поширення тріщин в металевих елементах конструкцій, на які діє статичне навантаження, висока температура та водневмісне середовище. Встановлено, що вплив водню на швидкість високотемпературної повзучості різних матеріалів не є однозначним. Розроблено математичну модель для визначення залишкового ресурсу пластин з тріщинами високотемпературної повзучості за статично-розривного в часі навантаження та дії водню. Сформульовано математичну модель для знаходження періоду зародження повзучо-втомних тріщин в пластинах, які містять концентратор напружень за впливу водню. Визначено період зародження повзучо-втомної тріщини для пластини з двома боковими вирізами з урахуванням впливу водню. На основі деформаційного підходу розроблено математичну модель дослідження кінетики поширення в тілі водневих тріщин, що спричинено високими тисками в них через надвисокі концентрації водню в тілі. Модель застосована для визначення кінетики поширення водневої тріщини розшарування на границі сплавлення захисного покриву з основним матеріалом в корпусі реактора гідрокрекінгу нафти.