Розроблено метод визначення трибологічних властивостей шляхом дряпання поверхні, що отримав назву скреч-метод (СМ). Вивчена механіка контактної взаємодії твердої чотиригранної алмазної піраміди з пластичною поверхнею при вдавлюванні та дряпанні, як основи СМ. Виготовлено прилад та розроблена методика визначення границі контактної міцності поверхні при дряпанні. Встановлені закономірності руху піраміди при зсуві в залежності від ступеня зміцнення матеріалу. СМ розвинуто і використано для оцінки якості тонких твердих анодно-іскрових покриттів дуралюміну Д16Т.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена розробці методів і алгоритмів числового дослідження нелінійного пружного деформування просторово викривлених гнучких елементів морських конструкцій із згинальною і крутильною жорсткістю при дії довільно розташованих в просторі статичних, квазістатичних або динамічних зосереджених, розподілених або моментних навантажень, викликаних кінематичним або деформаційним впливом водного середовища, при роботі в умовах, близьких до реальних. Розроблено пакети обчислювальних прикладних програм, які дозволяють оперативно вирішувати поставлені задачі з метою прийняття конструктивних і технологічних рішень безпосередньо в процесі експлуатації гнучких морських конструкцій. Достовірність перевірена розробленими методами чисельного і натурного екперименту. Досліджена механіка підводного трубопроводу і його вплив на судно-носій при укладанні, ремонті і експлуатації. Визначено напружено-деформований стан гнучких, приєднаних до судна-носія, протяжних конструкцій при дії статичних і динамічних навантажень. На основі створених методів і алгоритмів уперше розв'язано ряд оригінальних прикладних задач механіки глибоководних гнучких конструкцій, досліджено їх напружено-деформований стан, стійкість і динаміку в режимах експлуатації, близьких до реальних.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено побудові формалізму рівноважної статистичної фізики неупорядкованих конденсованих середовищ, що є, з геометричної точки зору, стохастичними фракталами. Статистична механіка флуктуацій фізичних полів даних структурах будується на основі гіббсівських розподілень імовірностей, за аналогією з рівноважною статистичною механікою систем багатьох тіл. Фізичними прикладами середовищ, які мають необхідну для застосування формалізму, що розвивається, структуру, є конденсовані просторово однорідні у середньому макроскопічні системи, у яких просторове розподілення речовини сильно змінюється у великому діапазоні масштабів, що лежить між макроскопічними розмірами та типовими міжатомними відстанями. Такими є сильно пористі, дендритні, гомогенно змішані композитні матеріали. Проаналізовано принципові питання математичної фізики, які виникають у процесі імовірнісного опису такого роду структур.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання механіки формоутворення крутозігнутих колін методом, в основі якого лежить вигин з одночасним протягуванням заневоленої трубчастої заготовки. Проведено експериметально-теоретичне дослідження напружено-деформованого стану, що базується на методі ділильних сіток і моментній теорії оболонок. Запропоновано методи розрахунку параметрів якості коліна - використаного ресурсу пластичності - деформованого металу, гофроутворення та стоншення стінки заготовки. Виведено залежності деформувальної сили.

  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

Визначено локальні магнітні властивості для XY моделі. Проведено тестування кластерного підходу для обчислення низькотемпературних намагніченостей. Вивчено вплив даного поля та взаємодію Дзялошинського-Морія на спін-Пайєрлсову нестійкість. Досліджено квантові фазові переходи регулярно змінної моделі Ізинга у поперечному полі.

  Скачати повний текст

Теоретично обгрунтовано, розроблено та експериментально перевірено методику експертно-часового оцінювання якості фундаментальної підготовки бакалаврів у технічному вищому навчальному закладі (ВНЗ), яка грунтується на засадах відповідності мети, структури та змісту контролю якості навчання - меті, структурі та змісту фундаментальної підготовки. Теоретично уточнено основну мету та завдання даної підготовки, а також основні педагогічні та психологічні умови, що впливають на її рівень. Розроблено модульно-блочну структуру змісту фундаментальної підготовки навчальної дисципліни "Теоретична механіка". Розвинуто питання теоретичного та експериментального обгрунтування основних засад побудови методик контролю знань зазначеної підготовки, що грунтуються на врахуванні законів природи і відкритих динамічних систем, можливостей модульно-рейтингової системи навчання щодо форм і способів подання матеріалу, контролю якості фундаментальної підготовки бакалаврів у технічному ВНЗ, що дало змогу удосконалити процедуру організації навчального процесу та контролю якості фундаментальної підготовки.

  Скачати повний текст

На підставі аналізу психологічних особливостей учнів IX класів створено методику виявлення осіб, здібних до поглибленого вивчення фізики. Розглянуто психолого-педагогічні аспекти розвитку мислення, здібностей і вмінь учнів здобувати нові знання, навичок їх практичного застосування та самостійної роботи. Досліджено сучасні погляди на навчальну фізичну задачу, встановлено вплив систематичного розв'язування та складання фізичних завдань на підвищення якості знань, рівня самостійності й формування наукового стилю мислення учнів. Розроблено програму вивчення розділу "Механіка" у школах і класах з поглибленим вивченням фізики. Обгрунтовано систему фізичних задач, спрямовану на розвиток творчого стилю мислення та здібностей учнів. Створено систему тематичного контролю знань, умінь і навичок за 12-бальною шкалою на основі запропонованих рівнів досягнення і вимог до учнів фізико-математичних класів. Удосконалено систему укрупнення дидактичних одиниць П.М.Ерднієва за рахунок впровадження її у навчальний процес з фізики.

  Скачати повний текст

Запропоновано методику визначення характеристик напружено-деформованого стану підводних трубопроводів за умов пружного нелінійного просторового деформування. Встановлено вплив морських факторів на шельфові трубопроводи під час укладання, ремонту та експлуатації. Визначено оптимальні параметри трубопроводу під час опускання на великі глибини, стійкість та закритичну поведінку його елементів. Досліджено вплив зосереджених навантажень під час опускання та позиціювання. Розглянуто напружено-деформований стан у разі опускання на складний рельєф дна. Проведено експериментальні дослідження деформування зразків трубопроводу. Розроблено та впроваджено "Методику розрахунку напружено-деформованого стану просторово викривлених підводних трубопроводів".

  Скачати повний текст

Розглянуто питаня щодо дробової статистики у низьковимірних системах. Обчислено точні кратності виродження станів трьох епіонів. З великою точністю для високих значень енергії числово знайдено спектр системи трьох еніонів у гармонічному потенціалі. Введено поняття еніонних траєкторій - неперервних залежностей енергетичних рівнів від кутового моменту. Числово знайдено третій і четвертий віріальні коефіцієнти еніонів. Побудовано кластерний і віріальний розклади для еніонів, що розрізняються. Знайдено мішані віріальні коефіцієнти третього порядку та сформульовано наближення двохчастинкових кореляцій, в якому віріальний розклад має дуже простий вигляд. Числово розв'язано задачі (1 + 2) і (2 + 1) тіл для системи частинок з магнітними домішками. Одержано вирази для віріальних коефіцієнтів еніонів скінченного розміру у двох межових випадках. Обчислено статистичний форм-фактор у конкретній польовій моделі. Розроблено теорію збурень дя еніонів: продемонстровано, як змусити цю теорію працювати для точкових еніонів та для еніонів скінченного розміру. Розглянуто тривимірну модель, в якій ефективно виникає дробова статистика. Побудовано квантово-механічну модель ексклюзійної статистики. Розроблено термодинаміку даної статистики. Одержано кластерний та віріальний розклади у загальному випадку та встановлено зв'язок цієї статистики з моделлю еніонів на найнижчому рівні Ландау.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему практичної підготовки студентів техніко-технологічних спеціальностей у вищих аграрних навчальних закладах, розвинуто її методологічні, теоретичні і методичні засади. Подано ретроспективний аналіз практичної підготовки фахівців аграрної галузі й аналіз сучасного її стану. З урахуванням вимог сучасного аграрного виробництва наведено систему професійних комплексів умінь фахової діяльності на прикладі молодшого спеціаліста техніка-механіка. Виявлено та науково обгрунтовано фактори й умови, що впливають на ефективність практичної підготовки таких спеціалістів. Визначено суть засадничих організаційно-методичних шляхів удосконалення практичної підготовки студентів. Розкрито концептуальні положення створення навчально-практичних центрів, обгрунтовано поетапне розгортання системи цих центрів у країні. Теоретично доведено й експериментально перевірено ефективність організації та методики практичної підготовки студентів аграрних вищих навчальних закладів у навчально-практичних центрах.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано шляхи покращання якості продукції, збільшення продуктивності та зменшення енергоємності на операціях безупинного обрізування з трьох боків книжково-журнальних блоків та зрізування корінцевих фальців. Розроблено новий спосіб обрізування з використанням дискових ножів з планетарним приводом. Теоретично розраховано та експериментально підтверджено оптимальні параметри приводу дискових ножів та технологічні режими виробничого процесу, які дозволяють досягти високої якості обрізування та зменшення енергосилових витрат. Наведено рекомендації щодо проектування секцій обрізування у складі сучасних потокових ліній та у вигляді операційних машин.

  Скачати повний текст

Розроблено основи технологічної механіки пластичного формоутворення обкочуванням вісесиметричних деталей, що забезпечує ресурсозбереженість і конкурентоспроможність виробництва на всьому його етапі від одержання ефективної проміжної заготовки до кінцевого вибору на підставі зменшення собівартості та досягнення достатньої продуктивності та якості. Розроблено моделі пластичних деформацій, що враховують позаконтактні осередки деформації. З'ясовано межі параметрів, що визначають ефективний перебіг процесу. Виявлено закономірності циклового навантаження у разі послідовної зміни напружено-деформованого стану в контактному та позаконтактному осередках. Обгрунтовано критерій кінематичних умов виникнення скручувальних деформацій. Розроблено ефективні способи, оснащення й інструмент, що забезпечують перебіг процесу з заданими технологічними параметрами.

  Скачати повний текст

Обʼєкт дослідження – технологічний процес фінішної обробки деталей щітковими полімерно-абразивними інструментами. Мета дослідження – підвищення якості і продуктивності фінішної обробки тонкостінних і складнопрофільних деталей з різних матеріалів шляхом застосування щіткових інструментів обертальної дії на основі полімерно-абразивних волокон. Методи дослідження: методи інженерної механіки – для дослідження властивостей поверхневого шару та визначення температур і сил в зоні обробки; металографічні методи – для дослідження рівня шаржування поверхні; методи математичної статистики – для обробки результатів випробувань і побудови математичних залежностей; чисельні методи – для розрахунку напружено-деформованого стану зразка та визначення силової дії на оброблювану поверхню. Практичне значення отриманих результатів: розроблено технологічні рекомендації щодо використання ПАЩ (раціональні режими і умови обробки, параметри інструментів і обмеження), які дозволяють забезпечити високу якість і продуктивність на фінішному етапі обробки поверхонь, задирок і гострих крайок для: різних матеріалів, тонкостінних і складнопрофільних деталей, ремонтного виробництва; розроблено спеціальні і універсальні пристосування для операцій фінішної обробки деталей газотурбінних двигунів (ГТД) полімерно-абразивними щітками з високою продуктивністю; розроблений оригінальний пристрій, який дозволяє визначати температуру розмʼякшення і плавлення волокон різного перерізу з різних матеріалів (патент №105954 Україна); розроблено методику і оснащення для виміру температур в зоні контакту ПАЩ і зразка; розроблено методику і оригінальний динамометр, що дозволяють вимірювати силову дію щіткових інструментів (патент №110930 Україна); результати дисертаційної роботи були використані при слюсарній обробці і поліруванні поверхонь складнопрофільних хвостовиків і аеродинамічних поверхонь корита і спинки лопаток, дисків ГТД, видаленні задирок і гострих крайок деталей, знятті нагару після їх експлуатації (АТ «Мотор Січ», ЗМКБ ДП «Івченко-Прогрес», КП НПК «Іскра»); результати дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі кафедри технологій машинобудування національного університету «Запорізька політехніка» при підготовці бакалаврів і магістрів за спеціальністю 131 «Прикладна механіка», освітньої програми «Технології машинобудування». Наукова новизна. На основі системного аналізу і узагальнення досвіду фінішного етапу виготовлення та ремонту тонкостінних і складнопрофільних деталей сформульовано та обгрунтовано теоретичні і практичні принципи методу механічної обробки із застосуванням інструменту обертальної дії на основі полімерно-абразивних волокон, що забезпечує високу якість і продуктивність. Вперше встановлено закономірності зміни параметрів якості і раціональні режими різання для обробки ПАЩ різних матеріалів на підставі комплексного дослідження характеристик поверхневого шару і впливу на них технологічних чинників у взаємозвʼязку з певною послідовністю застосування ПАЩ з різними характеристиками. Вперше запропоновано метод визначення температури розмʼякшення і плавлення волокон для регламентації температурного обмеження роботи з щітковими інструментами важкооброблюваних жароміцних сплавів, що дозволяє зберігати працездатний стан щіток. Вперше обгрунтовано умови силової взаємодії при обробці полімерно-абразивними щітками, що при зосередженій локальній ударній дії є достатнім для отримання зміцнюючого ефекту, тому такий вид фінішної обробки можна рекомендувати для тонкостінних деталей. Вперше експериментально підтверджено математичні моделі температурного і силового впливу на оброблювану поверхню, що дозволяє спрогнозувати рівень температурної і силової дії на оброблювану поверхню. Вперше запропоновано комбінувати ПАЩ різних видів як послідовно, так і одночасно для досягнення необхідної якості і високої продуктивності. Отримали подальший розвиток положення щодо технологічних можливостей обробки полімерно-абразивними щітками з метою формування високої якості і сприятливих властивостей поверхневого шару.^UThe thesis is devoted to the solution of the important scientific and technical problem of technological provision of improving the quality of the machined surfaces of complex profile and thin-walled parts, which predominate in aviation-building, medical, instrument-making and other industries, and improving the productivity of the finish stage of the technological process of manufacturing such parts with brush polymer-abrasive tools.For the first time in the thesis, mathematical models of temperature and force influence on the treated surface were experimentally confirmed. It is proposed to combine polymer-abrasive brushes (PAB) of different types both sequentially and simultaneously to achieve the required quality and high performance. A method for determining the softening and melting temperature of fibers is proposed to regulate the temperature limitation of brush tools, which allows them to remain in working condition. The conditions of force interaction in the processing with polymer-abrasive brushes are substantiated. Theoretical and practical principles of the method of machining using the tool of rotational action on the basis of polymer-abrasive fibers are provided and substantiated with systematic analysis and generalization of experience of the finishing and repair of thin-walled and complex-profile details. The rational processing modes and regularities of quality parameters change for processing of parts from different materials with PAB were established on the basis of a complex study of the surface layer characteristics and the impact of technological factors on these characteristics in connection with a specific sequence of using of PAB with different parameters.Technological recommendations were developed to use PAB on various materials (steels, aluminum and alloys based on it, heat-resistant nickel and titanium alloys), for thin-walled and complex-profile parts made of the above mentioned materials and for repair production (removal of soot, thermal-covering, oxide films, etched layer and coatings of thin-walled parts of complex spatial forms and removal of burrs from complex-profile edges).

У роботі міститься вирішення актуальної наукової проблеми механіки деформівного твердого тіла. Ця проблема полягає у створенні теоретичних основ мікромеханікидеформування нових матеріалів мережевої просторово-волоконної структури та механіки контактної взаємодії пружних тіл із урахуванням мікромеханічних моделей шорсткості та інших проміжних або поверхневих шарів. На основі розроблених удосконаленихпідходів мікромеханіки просторових мережевих систем одновимірних елементів розроблені моделі деформування нових нетрадиційних матеріалів, а також методи розв'язаннясистеми розв'язувальних співвідношень. Запропоновано концепцію шляхів максимального просування, за допомогою якої було здійснено обґрунтоване поєднання мікро- тамакрокінематики. Cформульовано варіаційний принцип мінімуму осередненої енергіїдля визначення рівноваги мікромереж та відгуку матеріалу.Розроблені методи і моделі для дослідження контактної взаємодії складнопрофільних тіл із урахуванням мікромеханічних властивостей поверхневих і проміжних шарів, які визначають їхню локальну контактну нелінійну жорсткість. У результаті одержано структурно-фізично нелінійні співвідношення. Для їх розв'язання розроблено методи додаткових зазорів та змінних параметрів податливості. Установлені якісно новізакономірності впливу на розподіл контактного тиску профілю контактуючих тіл та властивостей проміжного шару.Із застосуванням створених методів, моделей та засобів досліджень розв'язано низку модельних та прикладних задач.Ключові слова: механіка деформівного твердого тіла, матеріал із мережевою структурою, гомогенізація, шлях максимального просування, нетканий матеріал, складнопрофільнетіло, метод додаткових зазорів, контактна взаємодія, контактний тиск, проміжний шар^UThe work delivers solution to a relevant scientific problem of solid mechanics. It consistsin developing theoretical basis of micromechanics of new materials with spatial fiber networkmicrostructure that undergoes deformations and contact interaction of elastic bodies withaccount for micromechanical models of roughness and other intermediate or surface layers.A unified approach has been developed to solve the formulated problems. It connectsmicro- and macroscale models of material deformation for network microstructures in the bulkof a solid and contact interaction of bodies with rough or microstructurally modified surfacesand intermediate layers. The mathematical formulation is derived in a form of variationalprinciples that lead to a well-posed problems of nonlinear optimization.The advanced approach to the micromechanics of spatial network structures of elongatedone-dimensional elements have been used to develop novel material models. Thecorresponding numerical methods have been proposed to solve the obtained systems ofequations. The new micromechanical approach to the elastic homogenization of permanentlybonded networks accounts initial orientation of the fibers and introduces a vectorial variable forthe microstretch. It distinguishes this model from the rest of the alternative theories that arebased on a simplified representation of the network. A totally new concept of maximal advancepaths have been proposed. This have led to a well-justified kinematical relation between microand macrodeformations. The obtained equation restricts kinematically admissible rotations andelongations of the fibers to the actual macroscopic deformation gradient. The variationalprinciple of minimum averaged energy forms the equilibrium conditions for the networkresponse and the homogenized response of the material. A fundamentally new mechanism ofirreversible deformations and failure was introduced for the discrete models of nonwoven P:\Dissery\2014-Dissery\Diss-KK\!!!!!!!!!!-JORDAN2020\DDKK_mater_fromHome\Avtoref_DDKK_28_01__20_Madrid.doc43materials. It models the relative sliding of connected fibers and their consequent pull-out.New methods and models have been developed for the analysis of contact interaction ofcomplex-shaped bodies with account for the micromechanical properties of surface andintermediate layers characterized by nonlinear local contact stiffness. A set of structurally andphysically nonlinear relations have been derived. A weak problem statement has beenformulated as a minimum principle for the complementary energy in terms of the variablecontact pressure distribution. The problem has been discretized by means of a boundaryelement approximation. The derived set of algebraic equations and inequalities is solved by thenewly developed methods of auxiliary gap and variable compliance. The effect of thegeometrical shape and intermediate layer properties on the distribution of the contact pressurehave been studied for representative cases. As a result qualitatively new regularities have beendiscovered.An inverse problem statement has been derived for the justification of the contactgeometry. A correction of geometry profile by specially adjusted additional external loads hasbeen proposed in order to achieve the desired distribution of the contact pressure.The developed methods and models as well as the numerical analysis tools have beenapplied to a series of model and applied problems. The deformation behaviour of novelmaterials with network microstructures of one-dimensional elements has been determined.Macroscopical properties of these materials have been evaluated based on the specialmicroscopic models and the homogenization methods. Regularities in contact distribution andits dependence on geometrical and physical factors have been determined for various complexshaped bodies. New design solutions for machine elements that improve their strength anddurability have been justified. The developed methods and analysis tools have been introducedinto the design of new engineering products. Their implementation resulted in improvedtechnical characteristics of protection, structural and functional elements of transport vehicles ofspecial purpose, gear transmissions, technical equipment, hydrovolumetric drives and so on.The conducted computational and experimental studies showed good agreement with thereal response of network materials and the observed behavior of interacting elastic bodies withintermediate contact layer.Two major scientific fields have been established: micro-macro mechanics of materialswith random network microstructures composed of one-dimensional elements of enthalpic andentropic response; structurally and physically nonlinear problems of contact interaction ofcomplex-shaped bodies with nonlinear intermediate layer.

Степанова Н. І. Обернені задачі ідентифікації силових впливів, включень та розрізів у тонкій пластині. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук (доктора філософії) за спеціальністю 01.02.04 – механіка деформівного твердого тіла. – Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара Міністерства освіти і науки України, м. Дніпро, 2019.Дисертаційну роботу присвячено розробці методу обернених задач щодо ідентифікації силових впливів та дефектів у тонкій пластині за результатами спостереження за її напружено-деформованим станом.В роботі побудовано модель деформування спостережуваної тонкої пластини за наявністю включень, розрізів, дії зосереджених сил в умовах навантажень, близьких до критичних.Застосовано варіаційний підхід, що базується на формулюванні повного функціоналу енергії пластини, до якого приєднано додаткову умову близькості обчисленого та спостережуваного станів. Параметри моделі описано за допомогою характеристичних функцій.Розроблено чисельний метод та побудовано ітераційний алгоритм розв'язання задачі ідентифікації, що поєднують скінченно-елементну дискретизацію моделі пластини, лінеаризацію за допомогою методу продовження по параметру навантаження, теорію оптимального розбиття множин та метод Ньютона-Рафсона для визначення параметрів моделі.Розвинуто підхід щодо моделювання розрізу у пластині на основі моделі суцільної пластини з лінією, уздовж якої задані стрибки переміщень та кутів повороту, визначення яких відбувається із розв'язання оберненої задачі шляхом задоволення статичних умов на берегах розрізу.За допомогою розробленого підходу розв'язано задачі ідентифікації локальних силових впливів, жорстких включень, поздовжніх й поперечних розрізів. Досліджено ефективність запропонованого підходу в залежності від параметрів дефектів.Ключові слова: тонка пластина, обернена задача, ідентифікація, включення, зосереджена сила, розріз, функція Лагранжа, метод скінченних елементів.^UStepanova N. Inverse problems of identification of force effects, inclusions and cuts in a thin plate. – Qualification scientific work presented as a manuscript. Thesis for Science Candidate Degree in Physics and Mathematics by specialty01.02.04 – Mechanics of the Deformable Solids (Physics and Mathematics). – Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, 2019.This thesis is devoted to the development of the method of inverse problems for the identification of force influences and defects in a thin plate by the results of observation of its stress - strain state. The model of deformation of the observed thin plate by the presence of inclusions, sections, action of local forces under conditions of loads close to critical ones is constructed in the thesis.The variational approach is applied that based on the formulation of the full functional of the energy of the plate, to which an additional condition is attached, which determines the closeness of the real and observed states of the plate, and the unknown parameters of the model are described by means of characteristic functions.A numerical method is developed and an iterative algorithm for solving the identification problem combining finite element discretization of the plate model, linearization using the load parameter extension method, the theory of optimal partitioning of the sets and the Newton-Rafson method are developed.An approach has been developed to model a cut in a plate based on a solid plate model with a line along which the specified jumping of displacements and angles of rotation that determined by solving the inverse problem by satisfying the static conditions on the edges of the cut.With the developed approach, the tasks of identification of local power influences, rigid inclusions, longitudinal and cross cuts are solved. The effectiveness of the proposed approach is studied depending on the defect parameters.Keywords: thin plate, inverse problem, identification, inclusion, local force, crack, Lagrange function, finite element method.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.09 – «Геотехнічна і гірнича механіка». – Національний технічний університет «Дніпровська політехніка» Міністерства освіти і науки України, Дніпро, 2021.Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми управління геофільтрацією техногенного середовища шахтних полів шляхом адаптації методики чисельного моделювання гідродинамічних процесів у гірничих виробках різного призначення з врахуванням постійних змін фільтраційних та ємнісних параметрів порушеного гірського масиву для досягнення безпеки гірничих робіт і екобезпеки приповерхневих територій як на етапі експлуатації, так і ліквідації шахт. За обґрунтованою методикою побудови та ідентифікації геофільтраційних моделей шахтних полів встановлені параметри трансформації фільтраційних та ємнісних параметрів геомеханічно порушеного гірського масиву, зон тектонічних порушень та змін в режимі нагнітання. Встановлені закономірності з урахуванням напружено-деформованого стану породного масиву використані при обґрунтуванні безпеки ведення гірничих робіт в зоні впливу розривної крупноамплітудної тектоніки, затоплених виробок та аварійної дегазаційної свердловини, що дозволило продовжити термін роботи шахти та забезпечити повноту виймання корисних копалин. Запропонований технічно можливий та екологічно безпечний спосіб відновлення зон водообміну та управління гідродинамічним режимом на етапі закриття і затоплення шахтиКлючові слова: геофільтрація, порушений гірський масив, чисельне моделювання, ідентифікація моделі, параметри проникності та ємності, напружено-деформований стан, безпека гірничих робіт, управління водообміном, затоплення шахт.^UThesis for the Degree of Doctor of Technical Sciences in specialty 05.15.09 – “Geotechnical and Geomechanics”. – Dnipro University of Technology of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Dnipro, 2021.The dissertation deals with the solution of a topical scientific and practical problem of ground and mine water flow control in the tecnogenic environment of mining areas by adaptation of a technique of numerical hydrodynamic modeling in underground workings of different function taking into account permanent changes of flow and capacity parameters during operation and closure of mines. Using the justified approach to develop and validate ground flow models in mining areas, the parameters of transforming flow and capacitive parameters of mechanically disturbed rocks, the zones of tectonic faults and changes under the pumping mode are identified.The identified regularities take into account the stress-strain state of the rock mass; they were used to substantiate the safety of mining in the areas of large-amplitude tectonics, flooded workings and the emergency degassing well, which allowed to extend the mine operation period and ensure complete extraction of minerals. The technically possible and environmentally safe way of restoring the water exchange zones and controlling the hydrodynamic mode at a stage of closure and flooding the mine is proposed.Key words: ground water flow, disturbed rock mass, numerical modeling, model validation, permeability and capacity parameters, stress-strain state, mining safety, water flow management, mine flooding.

Дисертаційна присвячена розвитку теорії пружності та термопружності для криволінійних композитних брусів із плоскою віссю довільної форми і незмінною структурою поперечного перерізу та побудові прикладного аналітичного методу визначення напружено-деформованого стану (НДС) таких елементів в умовах дії різних механічних навантажень та теплових впливів. Теорія термопружності розвинена у природній криволінійній ортогональній системі координат композитного бруса, для якої дано математичне обґрунтування та розроблено методи її побудови для заданої форми бруса.На основі ряду отриманих вперше точних аналітичних розв'язків задач термопружного деформування ділянки багатошарового бруса постійної нульової та додатної кривини під дією різних механічних навантажень та теплових впливів побудовано прикладний метод визначення термопружного НДС криволінійних багатошарових ортотропних брусів, що складаються із довільної кількості ділянок постійної кривини. Точність розробленого методу підтверджена порівнянням даних розрахунку з результатами моделювання методом скінченних елементів для ряду тестових задач. Із застосування розробленого методу досліджено вплив деформацій зсуву і обтиснення та внутрішніх джерел теплоти на компоненти НДС багатошарових криволінійних брусів та виявлено важливі ефекти підвищення міцності та жорсткості таких елементів.^UThe thesis is devoted to development of the elasticity and thermoelasticity theory for curvilinear composite beams with a flat axis of an arbitrary shape and stationary structure of cross section as well as the formation of an applied analytical method for determining the strain-stress state (SSS) of such elements under various mechanical loads and thermal actions. The thermoelasticity theory is developed in a natural curvilinear orthogonal coordinate system of a composite beam for which mathematical justification was given and construction methods for the defined beam shape were developed.The applied method for determining the thermoelastic SSS of curvilinear multilayer orthotropic beam that is consisted of any quantity of constant curvature sites was developed based on a number of obtained for the first time accurate analytical solutions to the problems of thermoelastic deformation of a multilayer beam part of constant zero and positive curvature under various mechanical loads and thermal actions. The accuracy of the developed method was confirmed by the comparison of calculation data with modeling results using the method of finite elements for a number of tests activities. The influence of shear and compression deformations and internal heat sources on the SSS components of multilayer curvilinear beams was investigated by using the developed method. The important effects of the increase of such elements strength and stiffness were highlighted.

Дисертаційна робота присвячена теоретичному узагальненню і новому вирішенню наукової проблеми, щодо необхідності аналізу появи технологічних тріщин та причин їх зародження в залізобетонних конструкціях на мікро- і макрорівнях, вивченню впливу пошкоджень на напружено-деформований стан, тріщиностійкість, деформативність і довговічність конструкцій в процесі експлуатації.Для опису неоднорідностей матеріалу використовувались лінійна і структурна механіка, а також мікромеханіка. Мікромеханіка дозволила описати процеси взаємодії, що протікають між окремими компонентами в період експлуатації матеріалу і конструкції.Проведенні дослідження механізмів формування макроструктури бетонів показали, що причинами зародження і розвитку несуцільностей в твердіючому матричному матеріалі, які вироджуються у внутрішні поверхні розділу або технологічні тріщини, є градієнти деформацій.Запропонована комплексна модель структури будівельних матеріалів на мікро- і макрорівнях, яка за допомогою енергетичних та силових критеріїв руйнування дає можливість описати процес зростання макротріщини: технологічна тріщина зростає, якщо потенційної енергії, що звільняється, вистачає для подолання взаємодії шарів атомів і утворення нової вільної поверхні. Запропоновано застосування інваріантних інтегралів як з точки зору їх використання для аналізу полів напруги та переміщень біля вершини технологічної тріщини, так і в проблемах, пов'язаних з формулюванням критеріїв, що встановлюють межі докритичного розвитку тріщин. Наведені вирази, що показують еквівалентність енергетичного та силового критеріїв руйнування, та дають змогу стверджувати: технологічна тріщина починає поширюватися, коли J - інтеграл досягає граничного значення Jс, що є характеристикою матеріалу.Запропонована модель, яка дозволить встановити характер розподілу напружень та утворення тріщин в згинальних елементах. Метод фотопружності дозволив визначити розподіл напружень в композитах регулярної структури до появи тріщин на мікрорівні з концентрацією напружень на включеннях. Це дозволило використовувати співвідношення лінійної теорії пружності для кусково-однорідного тіла без розривів і тріщин.Отримана модель визначення глибини технологічних тріщин в згинальних елементах до прикладання навантаження. Це дає можливість прогнозування появу силової тріщини в згинальних елементах та ріст похилої тріщини в зоні сумісної дії моменту та поперечної сили, а також прогнозувати щеплення старого бетону з новим під час реконструкції портових споруд, адгезію, нормальні та дотичні напружень у зоні контакту.Запропонована математична модель опису та алгоритм чисельного визначення напружено-деформованого стану біля вершини тріщини нормального відриву в залізобетонних елементах, що згинаються в умовах змішаного навантаження.^UThe scientific work is dedicated to the theoretical generalization and to the new solution of the scientific problem on the need to analyze the appearance of technological cracks and the reasons for their emergence in concrete structures at the micro and macro levels, studying the impact of injuries on the stress-strain state, crack, deformation and durability of structures during operation.The forecasting of a failure of the responsible engineering systems and construction elements represents an important practical problem, the analysis of which in theoretical, as in applied aspects is paid much attention. For the rational reinforced concrete constructions and their structures design it is necessary to improve calculation method, that entails more detailed study of concrete properties and reinforced concrete constructions' work under load. Thus, one of the concrete's features that has been identified recently, is its damage by technological cracks.The results of the experimental-theoretical researches of technologically damaged bending elements are given. The stress-strain state of reinforced concrete beams, when acting of a low cycle load, was investigated. The character of cracks formation, cracks development and beams destruction in dependence on the technological damage of concrete was determined. With the increase of the technological damage coefficient in reinforced concrete samples the degree of cracks formation in the process of experiments increases. It is experimentally proved that all the cracks in the prototypes were developed by the technological defect that makes it possible to forecast the location of their appearance and direction development. It has experimentally been established that residual deformations increase with the load increase up to 0.3 of the fracture load.It was found that the methods of non-destructive testing without changing the quality, parameters and characteristics of the product, allow to detect the hidden defects, or reveal such features that entail the potentially products' unreliability by the indirect secondary features. Ultrasound examinations showed the presence of invisible (technological) hair cracks were that were present in the samples that were tested in the absence of the action of bending moment.The model of determination of depth of technological cracks in bending elements before loading was received. This enables to predict the occurrence of force cracks in bending elements and the growth of inclined cracks in the zone of joint action of moment and transverse force, as well as to predict grafting of old concrete with new during reconstruction of port facilities, adhesion, normal and tangential stresses in the contact zone. An asymptotic study of stress fields in the vicinity of the tip of a force crack, taking into account the mixed stress, is an important task of nonlinear fracture mechanics, and in particular, taking into account the presence of a scattered damage field. Therefore, the study of the stress and strain field near the crack tip under tensile and shear loads is of particular relevance when calculating the bearing capacity and deformability of structures.The asymptotic analysis of a stress-strain state and the fields of continuity at a crack top of a normal break away in the medium with the damage in a linked task set ("elasticity–damage") for a flat stressed state are presented in the dissertation. The composition of asymptotic task solution, based on the decomposition method by its own functions is given. The mathematical model of the description and the algorithm of numerical determination of the stress-deformed state near the crack top of the normal separation in the reinforced concrete elements that are bended under mixed load conditions is proposed .Following the algorithm, it is possible to obtain eigenvalues for constructing a multiscale, multilevel description of fracture processes in the vicinity of the crack tip that lead to loosening of the material, crack growth, and structural failure.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.09 – «Геотехнічна і гірнича механіка». Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, 2021.Дисертація присвячена дослідженню параметрів ґрунтоцементних паль у якості підпірних конструкцій на зсувонебезпечних схилах.В роботі проведені обстеження та аналіз поточного стану зсувонебезпечних схилів яружно-балкової мережі у м. Дніпрі.Виконано порівняльні розрахунки скінченно-елементних моделей зсувонебезпечного шаруватого схилу з влаштуванням підпірних конструкцій з ґрунтоцементних паль: вертикальних, розташованих під кутом до вертикальної осі, об'єднаних бетонним ростверком, без ростверка, різного діаметру, з різною відстанню між палями, але однакової довжини, що обумовлена розташуванням визначеної за попередніми розрахунками поверхні ковзання. За результатами розрахунків контактної задачі взаємодії ґрунтового масиву та підпірної конструкції було отримано закономірності формування міцності та стійкості зсувонебезпечного укріпленого схилу, що дає можливість прогнозування його геомеханічної стійкості в залежності від можливого розташування кривої поверхні ковзання.Обґрунтовано спосіб підвищення коефіцієнта стійкості ґрунтового схилу в залежності від варіації параметрів ґрунтоцементної підпірної пальової конструкції.^UThesis for obtaining scientific degree of the Candidate of Technical Sciences in specialty 05.15.09 – "Geotechnical and mining mechanics". Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, National Technical University "Dnipro Polytechnic", Dnipro, 2021. The dissertation is devoted to the research of parameters of soil-cement piles as supporting structures on landslide-prone slopes. The paper conducts surveys and analysis of the current state of landslide-prone slopes in the city of Dnipro. Comparative calculations of finite-element models of landslide-layered sloping slope with arrangement of supporting structures of soil-cement piles: vertical, located at an angle to the vertical axis, connected by a concrete grillage, without a grillage, with different diameters, with different distance between piles, but with the location determined by preliminary calculations of the location of sliding surface. According to the results of calculations of the contact task of interaction of soil mass and supporting structure, the regularities of formation of strength and stability of landslide-reinforced slope were obtained, which allows to predict its geomechanical stability depending on the possible location of the sliding surface curve. The method of increasing the coefficient of stability of the soil slope depending on the variation of the parameters of the soil-cement supporting pile structure is substantiated