Розвинуто модель для дослідження теплових ефектів у пружнов'язкопластичних тілах. Вона дозволяє отримати якісну і кількісну інформацію про напружено-деформований стан тіла та провести неруйнівну діагностику внутрішніх дефектів, які є концентраторами напружень і деформацій. Розв'язано задачу про плоский напружений стан прямокутника з отвором. Як матеріали пластини використано сталь та алюмінієвий сплав. Вивчено особливості зміни розподілу температури на зовнішньому контурі тіла в процесі монотонного та циклічного розтягів у пружній і пластичній областях.

Розглядаються питання коректного визначення коефіцієнтів концентрації напружень і деформацій при циклічному навантаженні пружнов'язкопластичних тіл. Дослідження проводяться для задачі про кінематичне гармонічне збудження циліндричного зразка з бічним V-подібним вирізом. Поведінка матеріалу циліндра моделюється за допомогою однієї з узагальнених теорій течії, що використовує внутрішні змінні стану. Для порівняння використовується наближена модель циклічного деформування в'язкопластичних тіл, яка базується на концепції комплексних модулів. В якості визначальних характеристик для визначення коефіцієнтів концентрації вибираються такі інваріантні величини як інтенсивність напруження та деформації, максимальні головні напруження та деформації. Досліджується поведінка поточних значень коефіцієнтів. Як адекватні величини для циклу коливань використовуються коефіцієнти концентрації, що обчислюються через амплітуди визначальних характеристик. Досліджуються залежності коефіцієнтів концентрації вiд величини навантаження. Проводиться оцінка точності формул Нейбера і Біргера в залежності від рівня навантаження та номера циклу. Відзначається добре узгодження результатів розв'язання задачі в точній та наближеній постановках. Встановлюються хороші можливості наближеної моделі при оцінці малоциклової втоми.

На прикладі задачі про гармонічний згин та дисипативний розігрів тришарової балки досліджено зв'язану термомеханічну поведінку структурно-неоднорідних в'язкопластичних тіл за умов циклічного навантаження. Для розв'язання задачі використано узагальнену термодинамічно узгоджену теорію течії (точна постановка) та склерономну модель (наближена постановка задачі). Матеріалами шарів вибрано алюмінієвий сплав Амг-6 та сталь 12ХН3А. Розглянуто дві можливі конфігурації балки: зовнішні шари - алюмінієві, внутрішній - сталевий; зовнішні шари - сталеві, а внутрішній - алюмінієвий. Співставлення результатів розв'язку задачі в точній та наближеній постановках проведено за амплітудами механічних польових характеристик, дисипативною та накопиченою енергіях, а також за температурою дисипативного розігріву. Подано порівняльну оцінку коефіцієнта поглинання балки за різної компоновки шарів.

Рассмотрены области использования наиболее экологически чистой и ресурсосберегающей технологии соединения деталей из термопластических материалов - ультразвуковой сварки. Разработаны и обоснованы теоретические модели, определяющие развитие техники и технологии ультразвуковой сварки.

Наведено систематизований виклад основних фізичних понять і закономірностей класичної механіки та основні положення спеціальної теорії відносності. Особливу увагу приділено визначенню змісту та сфери застосування основних законів механіки. Наведено формули для розв'язання задач механіки та приклади їх рішення. Запропоновано методи розвитку навичок фізичного мислення у студентів.

Систематически изложены основные физические понятия и закономерности классической механики и основные положения специальной теории относительности. Особое внимание уделено определению содержания и сферы применения основных физических законов механики. Приведены формулы для решения задач механики и практические примеры их применения. Предложены методы развития навыков физического мышления у студентов.

Развита методика определения механических свойств однонаправленных волокнистых композитов с металлической матрицей при гармоническом нагружении. Для характеристики поведения материалов волокна и матрицы применена приближенная моногармоническая модель, использующая концепцию комплексных модулей. В терминах комплексных модулей сформулированы уравнения состояния для трансверсально изотропного тела. Для характеристики амплитудной зависимости соответствующих модулей композита введена эффективная деформация и разработана методика определения одного из параметров, которые характеризуют состояние анизотропии для циклических задач антиплоского растяжения, всестороннего сжатия и растяжения поперек волокон.

Подано наближену постановку зв'язаної динамічної задачі термомеханіки фізично нелінійних непружних тіл для тонкостінних елементів в межах геометрично лінійної теорії й гіпотез Кірхгофа - Лява. Використано спрощену модель коливань і дисипативного розігріву структурно неоднорідних фізично нелінійних тіл за гармонічного навантаження. Механічні властивості матеріалу описано за допомогою деформаційно залежних комплексних модулів. Розв'язано нестаціонарну задачу вібророзігріву. Дисипативну функцію, розраховану за розв'язком задачі про стаціонарні коливання, використано для задання внутрішніх джерел тепла. Для окремого випадку вимушених коливань балки досліджено амплітудно-частотні характеристики польових величин у широкому інтервалі частот. Проведено порівняння температурних характеристик для першої та другої резонансних мод коливань.

Надано постановку зв'язаної динамічної задачі термоелектромеханіки для тонкостінних багатошарових елементів у межах геометрично нелінійної теорії та гіпотез Кірхгофа - Лява. Для частинного випадку гармонічного навантаження наведено наближену постановку задачі, яка використовує концепцію комплексних модулів для опису циклічних властивостей матеріалу. На прикладі модельної задачі про вимушені коливання тришарової балки, середній шар якої виготовлено з пасивного фізично нелінійного матеріалу, а зовнішні - з в'язкопружного п'єзоактивного матеріалу, досліджено можливість гасіння коливань за допомогою одночасного прикладення електричної напруги, що змінюється за гармонічним законом у часі, до протилежно поляризованих шарів балки. Обгрунтовано лінійний закон керування електричним потенціалом з комплексним коєфіцієнтом керування, який дозволяє повністю заглушити коливання балки в околі першого резонансу на симетричній моді, в лінійній і нелінійній областях деформування. Досліджено основні закономірності напружено-деформованого стану та температури вібраційного розігріву.

Подано постановку вісесиметричної динамічної задачі термов'язкопластичності з урахуванням зв'язаності механічних і теплових полів. Поведінку матеріалу описано за допомогою моделі термов'язкопластичності Боднера - Партома. Розробено методику числового розв'язання задачі. Досліджено основні закономірності напружено-деформованого стану та температурного поля круглого диска за умов вимушених згинних коливань.

Досліджено термомеханічну зв'язану динамічну поведінку неоднорідного тіла на прикладі задачі про вісесиметричні вимушені коливання та дисипативний розігрів шаруватого непружного диска. Використано дві постановки задачі: повну та наближену. В межах першої задачі поведінку матеріалу описано за допомогою узагальненої теорії течії, а в наближеній постановці поведінку матеріалу охарактеризовано комплексними модулями. Досліджено особливості просторових розподілів польових величин, температурно- й амплітудно-частотні характеристики диска. Порівняно результати, отримані в межах обох постановок.

На прикладі задачі про вимушені планарні згинні коливання та дисипативний розігрів шаруватих непружних прямокутних пластин досліджено термомеханічну зв'язану динамічну поведінку неоднорідного тіла. Задачу розв'язано в двох постановках - у повній та наближеній. У повній постановці для опису непружних властивостей матеріалу використано узагальнену теорію течії, а в наближеній - модель, яка грунтується на концепції комплексних модулів. Досліджено просторові розподіли польових величин та амплітудно-частотні характеристики прямокутної пластини. Вивчено вплив рівня навантаження на форму коливань і розподіл напружень. Відзначено добре узгодження результатів, одержаних у межах повної та наближеної постановок.

У межах зв'язаної задачі термомеханіки розвинено спрощений підхід до дослідження коливань і дисипативного розігріву металічних елементів конструкцій під час гармонічного навантаження в області мікро- та макронепружного деформування. Механічну поведінку матеріалу описано за допомогою комплексних модулів, які залежать від інтенсивності амплітуд деформацій і визначаються в області як мікро-, так і макронепружного деформування. На прикладі задачі про резонансні коливання та вібророзігрів тришарової балки досліджено амплітудно-частотні характеристики польових величин і поведінку температури розігріву в інтервалі навантажень, який містить області мікро- та макронепружності.

Надано наближену постановку зв'язаної динамічної задачі термомеханіки для тонкостінних багатошарових елементів у межах геометрично лінійної теорії й гіпотез Кірхгофа - Лява. Використано спрощену модель коливань і дисипативного розігріву структурно неоднорідних непружних тіл у разі гармонічного навантаження. Механічні властивості матеріалів описано за допомогою деформаційно залежних комплексних модулів. Розв'язано нестаціонарну задачу вібророзігріву. Дисипативна функція, що розрахована за розв'язком задачі про стаціонарні коливання, використана для задання внутрішніх джерел тепла. Для окремого випадку вимушених коливань тришарової балки досліджено як амплітудно-частотні характеристики польових величин, так і їх просторові розподіли.

Наведено наближену постановку вісесиметричної динамічної задачі термов'язкопластичності з урахуванням зв'язаності механічних і теплових полів. В ній використано наближену циклічну модель термов'язкопластичності, що грунтується на концепції комплексних модулів. Досліджено основні закономірності розподілів польових величин, температурно- й амплітудно-частотні резонансні характеристики круглого диска за умов вимушених вісесиметричних згинних коливань. Вивчено можливості застосування наближеної моделі для розв'язку вказаного класу задач.

Розглянуто моделі для дослідження температурних ефектів під час деформування пружнов'язкопластичних тіл у разі монотонного та гармонічного навантаження. Вони дозволяють отримати кількісну та якісну інформацію про термомеханічний стан тіл. Результати можуть бути використані для неруйнівної діагностики дефектів та прогнозування термічного втомного руйнування непружних тіл.

Індекс рубрикатора НБУВ: В251.640.9 + В251.640.35

Рубрики:

Середовища анізотропні. Середовища неоднорідні. Середовища багатошарові < Оболонки >

Коливання < Оболонки >

Шифр НБУВ: Ж23887 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проаналізовано наближені підходи до моделювання зв'язаної термомеханічної поведінки фізично нелінійних матеріалів за умов гармонічного навантаження. В основі підходів лежать різні схеми методу гармонічної лінеаризації з залученням концепції комплексних модулів. Розглянуто механічні та математичні особливості різних схем і наведено модифікації моделі для врахування різних аспектів як поведінки матеріалу, так і характеру протікання процесів деформування у разі гармонічного навантаження. Надано постановки задач про коливання та дисипативний розігрів тіл з фізично нелінійних матеріалів. Проаналізовано основні характеристики термомеханічного стану тіл для окремих класів задач.

Досліджено особливості розповсюдження поздовжньої та поперечно поляризованої хвиль перпендикулярно шарам в нанокомпозитних матеріалах за наявності початкових (залишкових технологічних) напружень. Композит складається з шарів двох матеріалів, що періодично чергуються. Матеріали шарів прийнято нелінійно-пружними і описано потенціалом типу Мернагана. Для моделювання процесу розповсюдження хвиль розвинуто постановку задачі в межах тривимірної лінеаризованої теорії пружності за скінченних початкових деформацій. Встановлено, що залежності відносних швидкостей розповсюдження хвиль від малих початкових напружень мають лінійний характер. Показано, що для деяких нанокомпозитів існують такі відношення товщин шарів, за яких швидкості не залежать від величини початкового напруження.

Визначено геометрію гнучких балок з фізично нелінійного матеріалу, які мають близьку до лінійної характеристику навантаження - прогин, у широкому інтервалі параметрів монотонного і гармонічного навантажень. Використано рівняння геометрично нелінійної теорії балок. Фізично нелінійну поведінку матеріалу описано за допомогою узагальненої теорії течії. Сформульовано критерій вибору товщини балки для забезпечення близької до лінійної жорсткісної характеристики реакції у випадку значних прогинів і непружних деформацій зовнішніх шарів балки.

Розглянуто особливості розповсюдження поздовжньої і поперечно поляризованих плоских хвиль вздовж шарів в нанокомпозитних матеріалах за присутності попередніх напружень, які зумовлені технологією виготовлення композитів. Прийнято, що композит має періодичну структуру, утворену шарами двох матеріалів, що чергуються і мають суттєво відмінні властивості. Матеріали демонструють нелінійно-пружну поведінку в досліджуваному інтервалі навантажень. Пружний потенціал типу Мурнагана, який залежить від трьох інваріантів тензора деформації, використано для описання механічної поведінки досліджуваних компонентів. Для моделювання процесу розповсюдження хвиль застосовано теорію пружності скінченних деформацій і розвинуто на її основі постановку задачі в межах тривимірної лінеаризованої теорії пружності при скінченних початкових деформаціях. Вивчено залежності відносних швидкостей розповсюдження поздовжньої і поперечно поляризованої хвиль від двох компонент малих початкових напружень в кожному шарі і від концентрації складових нанокомпозита. Для деяких нанокомпозитів знайдено такі відношення товщин шарів, за яких швидкості розповсюдження досліджуваних типів хвиль не залежать від величини початкового напруження, а залишаються рівними швидкостям розповсюдження відповідних хвиль в композиті без початкових напружень.