Розроблено й апробовано метод контролю моменту зародження мікротріщин у металоконструкції, що перебуває в напружено-деформованому стані з використанням температурних змін як інформативного параметра. Удосконалено теорію взаємозв'язку між мікро- та макрохарактеристиками металів з використанням фрактальної механіки руйнувань та синергетичної моделі руйнування твердого тіла. Одержано математичну термодинамічну модель для визначення зміни температури на поверхні металічної напружено-деформованої конструкції у момент зародження мікродефекту. Удосконалено метод контролю зародження мікротріщин за зміною температури на поверхні металоконструкції.

Розроблено та реалізовано методологію оцінки граничного стану елементів конструкцій з дефектами для прогнозування їх крихкого, змішаного та в'язкого руйнування. Методологію створено з використанням апробованого двокритеріального підходу, для реалізації якого запропоновано спосіб побудови діаграми оцінки руйнування та її розгорток, суттєвими особливостями яких є використання коефіцієнтів запасу міцності та розмежування на граничній кривій ділянок крихкого, квазікрихкого (змішаного) та в'язкого руйнування за допомогою критичних температур крихкості. Запропоновано методологію та створено експертну систему міцнісного супроводу безпечної та надійної експлуатації трубопроводів, резервуарів і посудин тиску. Одержано аналітичні залежності для визначення критичних температур крихкості у зразках і конструктивних елементах. Обгрунтовано вимоги щодо геометричних розмірів зразків для коректного визначення характеристик тріщиностійкості матеріалів та їх зварних з'єднань на основі виявленого взаємозв'язку механічних властивостей, характеристик тріщиностійкості та критичних температур крихкості. Описано механізми руйнування, встановлено вплив тривалої експлуатації на деградацію характеристик міцності, пластичності, тріщиностійкості та зсув критичних температур крихкості певних класів сталей та їх зварних з'єднань на основі виконаного комплексу матеріалознавчих досліджень поверхонь руйнування у поєднанні з оцінкою напруженого стану, конструкційної міцності та залишкового ресурсу відповідальних конструкцій.

Удосконалено та реалізовано метод контролю моменту утворення та розвитку мікротріщин у металоконструкціях, що перебувають у напружено-деформованому стані, з використанням температурних змін як інформативного параметра. Розвинуто теорію взаємозв'язку між мікро- та макрохарактеристиками металів з використанням фрактальної механіки руйнувань і синергетичної моделі руйнування твердого тіла. Одержано математичну термодинамічну модель, яка дозволяє оцінювати зміну температури на поверхні металічної напружено-деформованої конструкції у момент утворення та розвитку мікротріщин.

Конкретизирован метод расчета долговечности по локальному напряженно-деформированному состоянию элементов конструкций из алюминиевых сплавов при отнулевом регулярном погружении. Проведено сравнение результатов расчета с данными испытаний образцов со свободным и заполненным отверстиями, а также проушин. Даны рекомендации по применению метода расчета долговечности по номинальным напряжениям.

Приведены результаты расчета напряженно-деформированного состояния с помощью метода конечных элементов ряда машиностроительных и строительных конструкций. Показано, что в местах сопряжения отдельных элементов между собой имеют место так называемые "особые точки", напряжения в которых имеют тенденцию к расходимости. Дана оценка градиента напряжений в этих зонах.

Досліджено стійкість металевих конструкцій, одержаних лазерним формуванням, до робочих силових і теплових навантажень.

Проаналізовано питання забезпечення конструкційної міцності тонкостінних елементів машинобудівних конструкцій з урахуванням зміни товщини в процесі експлуатації, зокрема, викликаної впливом корозійного зношування. Розкрито проблеми визначення чутливості тонкостінної конструкції до зміни початкових товщин її елементів. Запропоновано підхід, який передбачає обчислення чутливостей компонент напружено-деформованого стану (НДС) та власних частот (ВЧ) коливань, користуючись не самим математичним апаратом теорії збурень, а використовуючи скінченно-різницеві співвідношення. Зазначено, що чутливість визначається за допомогою залучення "реперних" розв'язків, які відповідають гранично допустимим стоншуванням окремих елементів конструкції. У результаті лінеаризовані співвідношення для визначення ВЧ коливань та компонент НДС розповсюджуються на нескінченно малі варіації товщин окремих елементів та на малі, але скінченні їх величини. Зазначено, що оскільки для гранично допустимих стоншувань розв'язання задач аналізу здійснюється за допомогою прямого збурення скінченно-елементних їхніх моделей, то завдяки цьому точність побудованих лінеаризованих залежностей не зменшується, а зростає у разі наближення елементів конструкції до гранично допустимих стоншувань. Для низки машинобудівних конструкцій надано розв'язання задачі обгрунтування раціональних конструктивних схем і проектних параметрів. Зокрема, за рахунок перерозподілу матеріалу в елементах верхньої будови досягнуто зменшення маси проектованого перевантажувача, підвищено його навантажувальну здатність на термін служби. Зазначено, що аналогічні дослідження наведено для інших конструкцій.

Розглянуто технологію заліковування тріщин мідними сплавами. Доведено позитивний вплив цього процесу на міцність пошкоджених тріщинами сталевих деталей.

Увагу зосереджено на побудові розрахункових моделей докритичного підростання тріщин у металах і розробці на їх основі методів розрахунку залишкової довговічності елементів конструкцій з урахуванням різних механізмів впливу водню. Для оцінювання залишкової довговічності елементів конструкцій за тривалої експлуатації у водневмісних середовищах розроблено нову розрахункову модель зумовленого воднем росту тріщин у металах за дії статичного навантаження. На її основі розроблено метод оцінювання залишкової довговічності елементів конструкцій з тріщинами у водневмісному середовищі, що дозволило спрогнозувати залишковий ресурс трубопроводу та газового балона високого тиску. Розвинено методику оцінювання міцності біметалічних елементів конструкцій за умов дії водню та теплозмін, яка враховує кінетику перерозподілу водню в складових біметалу за зміни температури й утворення надвисоких концентрацій водню в них. Встановлено критичну концентрацію водню у зоні сплавлення для цілісності біметалічного корпусу реактора гідрокрекінгу нафти. Визначено залишковий ресурс корпусу реактора з піднаплавочною тріщиною. Вперше аналітично описано кінетику поширення водневих блістерів за нерівноважних у них тисків водню та водневого окрихчення металу біля їх фронту. Розроблено метод розрахунку допустимих розмірів виявлених внутрішніх дефектів і залишкового ресурсу елементів конструкцій, що дозволило спрогнозувати кінетику росту внутрішньої тріщини (блістера) в газопроводі за умов взаємодії стінки труби з сірководневим середовищем. Побудовано розрахункову модель для опису корозійно-механічного руйнування матеріалів труб підземних нафтогазопроводів з урахуванням інтенсифікації цього процесу дифузійно рухомим воднем. Кількісно оцінено вплив наводнювання на швидкість грунтової корозії та залишкову довговічність труб підземних нафтогазопроводів.

Передбачено проведення досліджень напружено-деформованого стану та розрахунку відносних деформацій вертикального та горизонтального діаметрів металевих гофрованих конструкцій (МГК) типу горизонтальний еліпс поперечного перерізу за їх взаємодії із грунтом засипки в залежності від товщини металевої гофрованої труби. Розрахунки напружень та стійкості форми МГК проведено за допомогою розробленого математичного алгоритму в програмному середовищі Mathcad 14. Із проведених розрахунків встановлено, що найбільший вплив товщина металевої гофрованої труби має на міцність при розрахунку за нормальними напруженнями та на величину відносних вертикальних деформацій труби. Тому розрахунковими параметрами у ході проектування металевих гофрованих конструкцій із невеликими висотами засипки (від 1,2 м до 3 м) над її вершиною є розрахунок міцності за нормальними напруженнями та розрахунок із визначення відносних вертикальних деформацій труби. Вперше проведені розрахунки напружено-деформованого стану та відносних деформацій вертикального і горизонтального діаметрів МГК поперечного перерізу типу горизонтальний еліпс за взаємодії із грунтом засипки. Було враховано комплекс факторів - ступінь ущільнення грунтової засипки, величина динамічного навантаження від рухомого складу залізниць та різна товщина металевої гофрованої труби. Одержані результати напружено-деформованого стану металевих гофрованих конструкцій типу горизонтальний еліпс поперечного перетину можуть бути використані інженерами Мостовипробувальних станцій Укрзалізниці та Укравтодору, а також проектними організаціями, які займаються проектуванням металевих гофрованих конструкцій.

Досліджено стійкість сталевих елементів конструкцій та деталей машин раціональних складених перерізів. Проведено аналіз експериментальних даних щодо роботи стиснених конструкцій та теоретичних розробок щодо їх розрахунків на стійкість. Запропоновано нові прості формули для розрахунків стійкості стиснених елементів оптимальних перерізів.

Наведено основні дефекти металевих гофрованих водопропускних труб, які виникають внаслідок експлуатації, та висвітлено проблеми забезпечення їх довговічності та міцності. Проаналізовано проблеми адаптації закордонних нормативних документів щодо проектування металевих гофрованих конструкцій на залізничних та автомобільних дорогах України. Наведено результати експериментальних і теоретичних розрахунків несучої здатності металевих гофрованих конструкцій.

Увагу приділено розробці методу оцінки довговічності елементів конструкцій у випадку малоциклового навантаження з урахуванням пошкоджуваності. Параметр пошкоджуваності визначено за допомогою оцінки зміни питомого електроопору зразка (у випадку статичного навантаження) та за допомогою аналізу зміни модуля пружності (для випадку циклічного навантаження). Одержано аналітичні залежності для визначення параметру пошкоджуваності на рівні границі текучості та дійсного опору розриву. Запропоновано метод наближеного розрахунку коефіцієнта зміцнення ефективної діаграми деформування. Визначено ефективні характеристики металевих матеріалів Д16Т, ВТ22, 15ХСНД, 18Х2Н4ВА, 12Х18Н10Т, 07X16Н6. Модифіковано залежності Нейбера-Махутова для визначення ефективних коефіцієнтів концентрації напружень і деформацій, проведено порівняння розрахунків за модифікованим і базовим підходом. Для випадку малоциклового навантаження (симетричний цикл, м'яке навантаження) одержано циклічні параметри матеріалів Д16Т, ВТ22, 15ХСНД, 18Х2Н4ВА. Визначено кінетичні криві накопичення пошкоджень. На базі енергетичного підходу розроблено метод оцінки довговічності елементів конструкцій. Одержані за цим методом розрахункові значення циклів до руйнування порівняно з експериментальними та величинами згідно зі стандартним методом М. А. Махутова.