З використанням методу повних діаграм деформування встановлено загальні закономірності кінетики руйнування матеріалів різних класів з урахуванням впливу раптових змін у режимі навантаження на різних стадіях деформування. Проведено комплексне оцінювання структури матеріалів за статичного розтягу та складного режиму навантаження (статичний розтяг - раптове підвищення швидкості деформації - статичний розтяг) за трьома незалежними методами, а саме: з використанням феноменологічної моделі накопичення пошкоджень у металах, а також за методами тонких фольг і АЕ-сканування. Установлено, що раптові зміни у режимі навантаження стрибком збільшують ступінь розпушення матеріалу та призводять до часткового "розм'якшення" матриці сталі. Теоретично й експериментально обгрунтовано спосіб прогнозування кінетики процесу накопичення пошкодженості у матеріалі за дослідженого складного режиму навантаження та підходи для моделювання процесів деформування та руйнування пластичних матеріалів з урахуванням впливу раптових змін у режимі навантаження.

  Скачати повний текст

Побудовано математичну модель процесу дисипативного розігріву елементів конструкцій за циклічного навантаження із нестаціонарними умовами теплообміну з навколишнім середовищем, яка враховує залежність теплофізичних, механічних характеристик матеріалу та джерел тепла від температури. Розширено область застосування методу послідовних інтервалів для розв'язання нелінійної теплопровідності з урахуванням залежності від температури теплофізичних, механічних характеристик матеріалу та джерел тепла. Запропоновано розбиття на інтервали за часом і координатою для процесів дисипативного розігріву.

  Скачати повний текст

Сформульовано теоретико-експериментальні засади встановлення межово-рівноважного стану тіл з тріщинами за умов їх складного деформування. Розроблено методики визначення характеристик статичної та циклічної тріщиностійкості конструкційних матеріалів, сформовано бази даних про ці характеристики. Для оцінки змішаного руйнування матеріалів розроблено розрахункову модель межово-рівноважного стану тіла з тріщиною за тривісного статичного та циклічного навантажень на базі енергетичного критерію. Здійснено визначення опірності матеріалу руйнуванню за умов складного напруженого стану під статичним навантаженням на підставі діаграм межово-рівноважного стану тіл з тріщинами з урахуванням силових та деформаційних характеристик тріщиностійкості матеріалів. Розроблено методики визначення характеристик статичної тріщиностійкості за умов змішаних механізмів руйнування конструкційних сталей, що дало змогу встановити допустимі розміри дефектів опорних валків прокатного стану для заданих експлуатаційних умов навантаження. Запропоновано новий підхід до визначення пружно-пластичних переміщень біля вершини тріщини з використанням методу цифрової кореляції спекл-зображень деформованої поверхні матеріалу зразка. Проаналізовано розподіл деформації та напружень біля вершини тріщини, установлено величину пластичної зони передруйнування, визначено величину деформацій і напружень за умов складного навантаження. Для опису втомного руйнування за цих умов запропоновано модель росту тріщини, яка грунтується на енергетичній концепції, згідно з якою тріщина пошириться за умов, якщо дисипація енергії пластичних деформацій у циклічній зоні передруйнування досягне значення циклічної енергії руйнування даного матеріалу. Побудовано розрахункову модель росту поверхневої втомної тріщини у стінці труби магістрального нафтопроводу з урахуванням пульсації робочого тиску та поздовжнього розтяження-стиску. Установлено залишковий ресурс роботи трубопроводу залежно від розміру початкового дефекту. Для форм металевих конструкцій шахтних копрів розроблено методичні рекомендації щодо прогнозування їх довговічності та залишкового ресурсу роботи.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено вивченню впливу температури на мікромеханізми руйнування і механічну поведінку широкої гами металевих і керамічних матеріалів при їх переході із крихкого стану у пластичний. Проаналізовано вплив дислокаційної структури, стану меж поділу на зміну мікромеханізмів руйнування і тріщиностійкість. Встановлено, що зміна мікромеханізмів руйнування обумовлена енергетичною конкуренцією механізмів руйнування за відповідних умов навантаження. Знайдено феноменологічні вирази для опису впливу температури на тріщиностійкість матеріалів за дії окремих мікромеханізмів руйнування. Для зміни мікромеханізмів руйнування впродовж росту тріщини встановлено критерій, який пов'язує межу текучості з довжиною тріщини, яка передує відколові. Запропоновані механізми утворення тріщин відколу з релаксацією та пор в однофазному матеріалі. Встановлено, що вплив поруватості на тріщіностійкість сам залежить від мікромеханізму руйнування. Винайдено ефект збільшення тріщиностійкості завдяки поруватості при руйнуванні крихкого матеріалу відколом. Проаналізовано вплив поруватості на складові, які визначають тріщиностійкість матеріалу. Отримані в роботі результати є основою для подальшого розвитку фізики міцності ії пластичності та створення нових матеріалів з поліпшеними механічними властивостями.

  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

Дисертацію присвячено проблемам визначення залишкової довговічності механічно неоднорідних матеріалів. Запропоновано розрахункову модель поширення втомних тріщин у неоднорідних за механічними характеристиками матеріалах із врахуванням передісторії пластичного деформування. В основу моделі покладено енергетичний критерій втомного руйнування матеріалів та гіпотезу про поширення втомної тріщини у напрямку максимально можливої її швидкості. Швидкість росту втомної тріщини подано як функцію параметрів навантаження, міцністних характеристик матеріалу та параметрів попереднього пластичного деформування. Розглянуто вплив передісторії циклічного навантаження на кінетику траєкторії тріщини. Розроблено метод еквівалентності рівнодотичних тріщин для визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень у пластинах біля криволінійних тріщин. Метод базується на гіпотезі про ідентичність напружено-деформованих станів біля тріщин, дотичні до яких у вершинах збігаються. Досліджено вплив урахування неоднорідності міцнісних характеристик матеріалу в ділянці зварного з'єднання на розрахункові оцінки залишкової довговічності зварних конструкцій. Проведено порівняння розрахункових оцінок залишкової довговічності зварних з'єднань з експериментальними даними.

  Скачати повний текст

Досліджено процеси пошкоджуваності за складного пластичного навантаження. Для опису поведінки матеріалу використано узагальнений дискретний варіант теорії пластичності за умов мікродеформації. З урахуванням впливу розміру зерна полікристалічного матеріалу на його межу текучості показано, що розподіл розмірів зерен у представницькому об'ємі матеріалу відіграє значну роль у процесі пластичного деформування. Побудовано визначальні співвідношення, що дозволяють визначити накопичення одностороньої пластичної деформації та пластичного розпушення. З застосуванням критерію втомної міцності Новожилова досліджено процеси складного навантаження. У межах підходу Качанова - Работнова запропоновано варіанти теорії, що враховують пошкоджуваність на макро- та мікрорівнях.

  Скачати повний текст

Досліджено питання розрахунку динамічних коефіцієнтів інтенсвності напружень (ДКІН), які використовуються для проведення експериментальних досліджень матеріалів стосовно дмнамічної тріщиностійкості. Узагальнено числово-аналітичний метод обчислення ДКІН для тіл скінченних розмірів за ударних навантажень. Метод базується на ДКІН, поданому у вигляді суперпозиції умовних коефіцієнтів інтенсивності напружень, що відповідають нормованим модам вільних коливань з деякими ваговими множниками. Побудовано наближені аналітичні формули для обчислення ДКІН у балкових і циліндричних зразках з тріщинами за різних способів їх навантаження. З використанням результатів проведеного дослідження розроблено чинний ДСТУ 4675:2006 "Розрахунки та випробування на міцність.

  Скачати повний текст

Вперше теоретично обгрунтовано й експериментально підтверджено рівняння стану циклічної повзучості з пошкоджуваністю конструкційних матеріалів. Розроблено новий розрахунковий метод визначення довговічності за рівнем пошкоджуваності та часом до руйнування, ступеня незворотного формоутворення тонкостінних невісесиметричних оболонкових конструкцій за умови циклічного навантаження. Встановлено нові закономірнотсі впливу коефіцієнта асиметрії та періоду циклу на показники довговічності тонкостінних елементів конструкцій у випадку малої частоти циклічного навантаження (менше 1Гц). Одержано нові дані конструкційної міцності елементів сучасних машин: камер згоряння рідкісного ракетного двигуна (РРД) та газотубінного двигуна (ГТД), за якими встановлено закономірності циклічної повзучості: інтенсифікацію або уповільнення процесів повзучості за циклічного навантаження з малою частотою; прискорення процесів незворотного деформування та пошкоджуваності за комбінованої дії статичного та циклічних навантажень з великим і малим періодом циклу; руйнування лише під дією механізмів пошкоджуваності внаслідок циклічної повзучості у жаровій трубі ГТД. Наведено інженерну методику вибору конструктивних параметрів елементів машин для забезпечення нормативного ресурсу за умов багатоциклової втоми. Вперше визначено параметри технологічного процесу з метою одержання мінімально пошкоджених внаслідок повзучості бронзових заготовок на технологічному обладнанні безперервного лиття.

  Скачати повний текст

Розглянуто проблеми розробки методу діагностування крихкого руйнування матеріалів за кількісними значеннями параметрів сигналів акустичної емісії (АЕ), що супроводжують руйнування твердих тіл. Досліджено пружні хвилі, що виникають під час зародження та розвитку різних типів руйнування конструкційних матеріалів під впливом квазістатичного навантаження. В основу класифікування типів руйнування покладено критеріальний параметр <$Ezeta>, який ураховує найстійкіші характеристики сигналів АЕ: час наростання переднього фронту сигналів, ширину їх спектрів частот, амплітуду огинаючої, робочу смугу первинних перетворювачів, а також коефіцієнт підсилення аналогового тракту вимірювальної АЕ-системи та коефіцієнт передачі первинного перетворювача. За результатами експериментальних досліджень, з використанням розробленої методики та АЕ-засобів, запропоновано кількісний критерій оцінювання крихкого руйнування. Наведено методичні рекомендації щодо АЕ-діагностовування реальних виробів чи конструкцій.

  Скачати повний текст