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

Прокопенко Д.П. Аналіз і синтез механізмів з фрагментами кінематичного ланцюга, які замкнені рухомими ланками. ‒ Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 131 «Прикладна механіка» (13 – Механічна інженерія). – Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ, 2021.Об'єкт дослідження – закономірності існування механізмів на базі кінематичних ланцюгів фрагмент яких замкнений рухомими ланками, що містять тіла кочення.Предмет дослідження – механізми з контуром кінематичного ланцюга, замкненими фрагментами рухомих ланок, що містять тіла кочення. Існує цілий клас пристроїв у вигляді концентричних і ексцентричних безсепараторних підшипників, фрикційних і зубчастих планетарних передач та інших механізмів. Вони являють собою або містять в якості основної складової частини замкнуту систему тіл кочення. Розробка методів структурного й кінематичного аналізу та синтезу таких механізмів є актуальною науково-технічною задачею. Метою роботи є аналіз і синтез на рівні схем нових механізмів на базі замкнутих рухомими ланками, включаючи й тіла кочення, кінематичних ланцюгів для опори стрілових кранів, приводу гідронасосів і гідравитратомірів. У результаті аналізу можливості існування безстрічкових дезаксиальних механізмів на базі замкненим рухомими ланками кінематичного ланцюга без кінематичного ковзання було встановлено, що механізм із кінематичним ланцюгом, замкнений тілами кочення без ковзання з напрямними змінного радіуса кривизни, створити неможливо, а шип повинен розташовуватися аксіально. При дослідженні характеру зміни порожнини гідронасоса був розроблений алгоритм, який дозволяє визначити площу робочих камер насоса, та за потреби визначити закономірності її зміни при зміні геометричних параметрів механізму. Була розв'язана раніше не відома задача зведення мас у трипарному дезаксіальному механізмі типу «роламайт» до вхідного ролика, який рухається плоско-паралельно і визначено, що найбільша величина зведеного моменту інерції має місце при куті повороту цього ролика на 830. Був змодельований процес деформації стрічки і встановлено, що в процесі експлуатації стрічка змінює свої геометричні розміри так, що мінімальна і максимальна довжина досягає значення та , причому стрічка здійснює свій незалежний рух і за один повний оберт вхідного ролика робить близько трьох повних обертів. Були побудовані кількісні аналітичні оцінки деформації стрічки за один оберт ролика. Запропоноване уточнене розв'язання задачі визначення сили натягу гнучкої стрічки, що взаємодіє з роликом для визначення нормальної реакції на поверхні ролика. У результаті теоретичних досліджень було спроєктовано на рівні винаходів гідронасос та витратомір за умови відсутності тертя в контакті тіл кочення, використання замкненого простору для розміщення ланок опори, які є одночасно і виконавчими органами. У витратомірі встановлена закономірність зміни кутових швидкостей роликів від зміни лінійної швидкості потоку рідини. Дезаксіальний механізм типу «роламайт» з трьома парами роликів використаний для синтезу на рівні винаходу гідронасоса з обґрунтуванням раціонального розміщення впускних та випускних вікон і можливістю одночасного нагнітання двох різних рідин. Для нього визначені закономірності зміни об'єму робочих камер. У дезаксіальному та перістальтиковому насосах, на відміну від інших механізмів типу «роламайт», запропонований електромагнітний пристрій для приводу ланок у замкненому просторі. Синтезована на рівні винаходу оригінальна опора поворотного стрілового крану на базі механізму із замкненим рухомим ланками кінематичного ланцюга, в якому опорними використані конічні ролики, а сепаруючими ‒ кульки поблизу торців роликів, дозволило зменшити габарити опорних поверхонь, уникнути тертя ковзання між тілами кочення та торкання кілець торцями роликів.^UProkopenko D.P. Analysis and synthesis of some mechanisms with closed movable links of the kinematic chain. - Scientific studies on the rights of manuscripts.Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences (Doctor of Philosophy) in the specialty 131 «Applied Mechanics» (13 - Mechanical Engineering). Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, 2020.The object of the study is the regularity of the existence of mechanisms based on kinematic chains, closed by movable links containing rolling bodies. The subject of research is mechanisms based on kinematic chains closed by movable links containing rolling bodies.There is a whole class of devices in the form of concentric and eccentric unscathed bearings, friction and toothed planetary transmissions and other mechanisms. They consist of, or contain as a major part of, a closed system of rolling bodies. The development of methods for structural and cinematic analysis and synthesis of such mechanisms is a topical scientific and technical task.The aim of the study is to analyze and synthesize at the level of circuits of new mechanisms on the basis of closed movable links, including rolling bodies, kinematic chains for support of arrow cranes, drive of hydraulic pumps and hydraulic flow meters.The analysis of the possibility of the existence without tape-de-axial mechanisms on the basis of the closed movable links of the kinematic chain without kinematic slipping showed that the kinematic chain mechanism, closed rolling bodies without slipping with variable radius of curvature guides cannot be created, and the spike should be axially located.In the study of the nature of the change in the cavity of the pump, an algorithm was developed, which makes it possible to determine the area of working chambers of the pump and, if necessary, to determine the regularity of its change in the geometric parameters of the mechanism.The previously known problem of erecting masses in a tripartite axial mechanism such as "rolomate" to an input roller which moves flat-parallel and is determined, That the highest value of the combined moment of inertia occurs when this roller reaches a turning angle of 83 degrees.The tape deformation process was simulated and it was found that during the strip excavation process, the tape changes its geometric dimensions so that the minimum and maximum length reaches a value of and , moreover, the tape performs its own independent movement and in one complete turnover of the input roller makes about 3 complete revolutions. Quantitative analytical estimates of tape deformation per roller rotation were constructed.The proposed refined solution to the problem of determining the tensile strength of a flexible tape interacts with a roller in order to determine a normal reaction on the surface of the roller.As a result of theoretical research, it was designed at the level of inventions, hydranass and flowmeter due to the condition of absence of friction in the contact of rolling bodies, use of a closed space for the arrangement of the support links, which are at the same time executive organs. The meter has a regularity of changing the angular velocities of the rollers from the change in the linear speed of the flow of the liquid.An axial rolamite-type mechanism with three pairs of rollers is used for synthesis at the level of the invention of a hydraulic pump with justification for the rational arrangement of inlet and outlet windows and the possibility of simultaneously pumping two different liquids. For it, the pattern of changes in the volume of the working chambers has been determined. In the axial and peristaltic pumps, unlike other mechanisms of the type of rolamite, an electromagnetic device for driving the links in a closed space is proposed. Synthesized at the level of the invention, the original support of a rotatable arrow crane on the basis of a mechanism with closed movable links of the kinematic chain, in which conical rollers are used as support elements, and the separating ones - balls that are closed to the ends of the rollers, thus reducing the dimensions of the supporting surfaces, avoiding skid friction between the rolling bodies and contact of the rings by the ends of the rollers, made it possible to reduce the dimensions of the supporting surfaces and to avoid skid friction between the rolling bodies and contact of the rings by the ends of the rollers.

Прокопенко Д.П. Аналіз і синтез механізмів з фрагментами кінематичного ланцюга, які замкнені рухомими ланками. ‒ Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 131 «Прикладна механіка» (13 – Механічна інженерія). – Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ, 2021.Об'єкт дослідження – закономірності існування механізмів на базі кінематичних ланцюгів фрагмент яких замкнений рухомими ланками, що містять тіла кочення.Предмет дослідження – механізми з контуром кінематичного ланцюга, замкненими фрагментами рухомих ланок, що містять тіла кочення. Існує цілий клас пристроїв у вигляді концентричних і ексцентричних безсепараторних підшипників, фрикційних і зубчастих планетарних передач та інших механізмів. Вони являють собою або містять в якості основної складової частини замкнуту систему тіл кочення. Розробка методів структурного й кінематичного аналізу та синтезу таких механізмів є актуальною науково-технічною задачею. Метою роботи є аналіз і синтез на рівні схем нових механізмів на базі замкнутих рухомими ланками, включаючи й тіла кочення, кінематичних ланцюгів для опори стрілових кранів, приводу гідронасосів і гідравитратомірів. У результаті аналізу можливості існування безстрічкових дезаксиальних механізмів на базі замкненим рухомими ланками кінематичного ланцюга без кінематичного ковзання було встановлено, що механізм із кінематичним ланцюгом, замкнений тілами кочення без ковзання з напрямними змінного радіуса кривизни, створити неможливо, а шип повинен розташовуватися аксіально. При дослідженні характеру зміни порожнини гідронасоса був розроблений алгоритм, який дозволяє визначити площу робочих камер насоса, та за потреби визначити закономірності її зміни при зміні геометричних параметрів механізму. Була розв'язана раніше не відома задача зведення мас у трипарному дезаксіальному механізмі типу «роламайт» до вхідного ролика, який рухається плоско-паралельно і визначено, що найбільша величина зведеного моменту інерції має місце при куті повороту цього ролика на 830. Був змодельований процес деформації стрічки і встановлено, що в процесі експлуатації стрічка змінює свої геометричні розміри так, що мінімальна і максимальна довжина досягає значення та , причому стрічка здійснює свій незалежний рух і за один повний оберт вхідного ролика робить близько трьох повних обертів. Були побудовані кількісні аналітичні оцінки деформації стрічки за один оберт ролика. Запропоноване уточнене розв'язання задачі визначення сили натягу гнучкої стрічки, що взаємодіє з роликом для визначення нормальної реакції на поверхні ролика. У результаті теоретичних досліджень було спроєктовано на рівні винаходів гідронасос та витратомір за умови відсутності тертя в контакті тіл кочення, використання замкненого простору для розміщення ланок опори, які є одночасно і виконавчими органами. У витратомірі встановлена закономірність зміни кутових швидкостей роликів від зміни лінійної швидкості потоку рідини. Дезаксіальний механізм типу «роламайт» з трьома парами роликів використаний для синтезу на рівні винаходу гідронасоса з обґрунтуванням раціонального розміщення впускних та випускних вікон і можливістю одночасного нагнітання двох різних рідин. Для нього визначені закономірності зміни об'єму робочих камер. У дезаксіальному та перістальтиковому насосах, на відміну від інших механізмів типу «роламайт», запропонований електромагнітний пристрій для приводу ланок у замкненому просторі. Синтезована на рівні винаходу оригінальна опора поворотного стрілового крану на базі механізму із замкненим рухомим ланками кінематичного ланцюга, в якому опорними використані конічні ролики, а сепаруючими ‒ кульки поблизу торців роликів, дозволило зменшити габарити опорних поверхонь, уникнути тертя ковзання між тілами кочення та торкання кілець торцями роликів.^UProkopenko D.P. Analysis and synthesis of some mechanisms with closed movable links of the kinematic chain. - Scientific studies on the rights of manuscripts.Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences (Doctor of Philosophy) in the specialty 131 «Applied Mechanics» (13 - Mechanical Engineering). Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, 2020.The object of the study is the regularity of the existence of mechanisms based on kinematic chains, closed by movable links containing rolling bodies. The subject of research is mechanisms based on kinematic chains closed by movable links containing rolling bodies.There is a whole class of devices in the form of concentric and eccentric unscathed bearings, friction and toothed planetary transmissions and other mechanisms. They consist of, or contain as a major part of, a closed system of rolling bodies. The development of methods for structural and cinematic analysis and synthesis of such mechanisms is a topical scientific and technical task.The aim of the study is to analyze and synthesize at the level of circuits of new mechanisms on the basis of closed movable links, including rolling bodies, kinematic chains for support of arrow cranes, drive of hydraulic pumps and hydraulic flow meters.The analysis of the possibility of the existence without tape-de-axial mechanisms on the basis of the closed movable links of the kinematic chain without kinematic slipping showed that the kinematic chain mechanism, closed rolling bodies without slipping with variable radius of curvature guides cannot be created, and the spike should be axially located.In the study of the nature of the change in the cavity of the pump, an algorithm was developed, which makes it possible to determine the area of working chambers of the pump and, if necessary, to determine the regularity of its change in the geometric parameters of the mechanism.The previously known problem of erecting masses in a tripartite axial mechanism such as "rolomate" to an input roller which moves flat-parallel and is determined, That the highest value of the combined moment of inertia occurs when this roller reaches a turning angle of 83 degrees.The tape deformation process was simulated and it was found that during the strip excavation process, the tape changes its geometric dimensions so that the minimum and maximum length reaches a value of and , moreover, the tape performs its own independent movement and in one complete turnover of the input roller makes about 3 complete revolutions. Quantitative analytical estimates of tape deformation per roller rotation were constructed.The proposed refined solution to the problem of determining the tensile strength of a flexible tape interacts with a roller in order to determine a normal reaction on the surface of the roller.As a result of theoretical research, it was designed at the level of inventions, hydranass and flowmeter due to the condition of absence of friction in the contact of rolling bodies, use of a closed space for the arrangement of the support links, which are at the same time executive organs. The meter has a regularity of changing the angular velocities of the rollers from the change in the linear speed of the flow of the liquid.An axial rolamite-type mechanism with three pairs of rollers is used for synthesis at the level of the invention of a hydraulic pump with justification for the rational arrangement of inlet and outlet windows and the possibility of simultaneously pumping two different liquids. For it, the pattern of changes in the volume of the working chambers has been determined. In the axial and peristaltic pumps, unlike other mechanisms of the type of rolamite, an electromagnetic device for driving the links in a closed space is proposed. Synthesized at the level of the invention, the original support of a rotatable arrow crane on the basis of a mechanism with closed movable links of the kinematic chain, in which conical rollers are used as support elements, and the separating ones - balls that are closed to the ends of the rollers, thus reducing the dimensions of the supporting surfaces, avoiding skid friction between the rolling bodies and contact of the rings by the ends of the rollers, made it possible to reduce the dimensions of the supporting surfaces and to avoid skid friction between the rolling bodies and contact of the rings by the ends of the rollers.

Шерстюк Є.А. Геотехнічна стійкість породних масивів в зоні впливу тех-ногенного водообміну гірничорудного комплексу. – Кваліфікаційна наукова робота на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.09 – «Геотехнічна і гірнича механіка». – Національний тех-нічний університет «Дніпровська політехніка» Міністерства освіти і науки Укра-їни, Дніпро, 2021. В роботі вирішена актуальна науково-практична задача, яка полягає у встановлені закономірностей формування геотехнічної стійкості породних ма-сивів, що знаходяться в зоні впливу техногенного водообміну об'єктів гірничо-рудної промисловості, для розробки ефективних технічних рішень щодо їх за-хисту.За результатами виконаних досліджень встановлена залежність розподілу кар'єрних водопритоків та їх величин від геолого-структурних умов Інгулець-кого залізорудного родовища, виконана оцінка динаміки та закономірностей їх формування при входженні відкритих гірничих робіт в зону зрушень гірничих виробок.Розкритий механізм порушення гідрогеомеханічної стійкості породних масивів на ділянках формування локально напірного стану підземних вод в ме-жах неоднорідно-шаруватих породних товщ та встановлені особливості розви-тку деформаційних процесів в умовах техногенно порушеного водообміну.Результати досліджень використані при обґрунтуванні способів та пара-метрів інженерного захисту породних масивів в зоні впливу об'єктів гірничого виробництва ПРАТ «Інгулецький ГЗК».Ключові слова: залізорудний кар'єр, техногенний водообмін, гідроди-намічний режим, чисельне моделювання, кар'єрні водопритоки, зона зрушень, геотехнічна стійкість^USherstiuk Y.A. Geotechnical stability of rock massifs in the influence zone of technogenic groundwater mode of the mining complex. – Qualifying scientific work on the rights of the manuscript.Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences in specialty 05.15.09 - "Geotechnical and Geomechanics". – Dnipro University of Technology of the Min-istry of Education and Science of Ukraine, Dnipro, 2021.The thesis aims to solve a topical scientific and practical problem, which con-sists in identifying the patterns of formation of rock massif geotechnical stability in the influence zone of mining facilities, to develop effective technical solutions for their protection.The dependence of the distribution and values of quarry water inflows on the geological and structural conditions of the Inhulets iron ore deposit is established. An assessment of the water inflow dynamics and patterns of its formation during the entry of opencast mining operations into the collapse zone of underground min-ing is performed.The mechanism of violation of hydrogeomechanical stability of rock massifs is revealed on sites of formation of the groundwater local pressure state within the in-homogeneously layered rock strata. Features of deformation processes development in the conditions of technogenic disturbed groundwater mode are established.The research results were used to substantiate the methods and parameters of engineering protection of rock massifs in the influence zone of PJSC "Inhuletsky GZK" mining facilities.Key words: iron ore open pit, technogenic groundwater mode, hydrodynamic mode, numerical simulation, water inflows, collapse zone of underground mining, geotechnical stability

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.23.17 «Будівельна механіка» (19 – архітектура та будівництво). – Державний вищий навчальний заклад «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури», Міністерство освіти і науки України, Дніпро, 2021.Вивчення деформування та стійкості пологих тонкостінних конічних оболонок та сферичних сегментів при зовнішньому тиску та неоднорідному напружено-деформованому стані (НДС), що обумовлено періодично дискретним закріпленням краю оболонки, наявністю дії комбінації двох та більше зовнішніх навантажень або нерівномірністю прикладеного навантаження, має великий практичний інтерес у зв'язку з проблемою складності розрахунків конструкцій даного типу в реальних умовах. Розрахунок багатьох таких конструкцій, наприклад огороджувальної конструкції силосу (кришка, днище), елементів авіатехніки та ракетобудування, вимагає застосування методики для аналізу процесу геометрично нелінійного деформування, що приводить до необхідності застосування великої комп'ютерної потужності для моделювання та розрахунку процесу деформування конструкції. У зв'язку з вищевказаним, особливий інтерес представляє дослідження ефекту статичного резонансу та вдосконалення методики для прогнозування небезпечних моделей навантаження оболонок при періодичному в окружному напрямку неоднорідному НДС або при суттєво неоднорідному НДС.У даній роботі досліджуються три чинники неоднорідного НДС пологих тонкостінних оболонок, які представлені наступними умовами: 1) наявність періодичного в окружному напрямку дискретного закріплення краю оболонки (шарнірне рухоме закріплення чергується з шарнірно нерухомим на рівновеликих ділянках) при дії зовнішнього однорідного нормального до поверхні оболонки тиску (задача №1); 2) наявність комбінації дій зовнішнього однорідного нормального до поверхні тиску q та прикладеної у точці сили F при шарнірному нерухомому закріпленню краю оболонки (задача №2); 3) моделювання впливу вітрового навантаження з нелінійною залежністю значення прикладеного нормального до поверхні оболонки тиску в окружному напрямку (задача №3). Отримано у результаті рішення задачі №1 дані та їх аналіз підтверджують та вдосконалюють раніше отримані залежності для прогнозування ефекту статичного резонансу у пологих тонкостінних конічних оболонок. Отримана залежність чітко детермінує змінюваність періодично неоднорідного в окружному напрямку НДС оболонки, яка дорівнює половині суми змінюваності першого тону власних коливань ненавантаженої оболонки та змінюваності першої форми втрати стійкості при біфуркації. В обох випадках, рішення виконується у лінійній постановці.Отримано у результаті рішення задачі №2 дані та їх аналіз дозволили визначити межі впливу розташування точки прикладання сили вздовж утворюючої оболонки. Отримані нелінійні залежності «qcr – L/R» чітко виділяють три основні зони впливу сили на загальну модель процесу деформування та втрати стійкості оболонки – від поступового падіння несучої здатності оболонки з розповсюдженням хвиль по всій поверхні оболонки при втраті стійкості до різкого падіння несучої здатності з локалізацією хвиль в районі точки прикладання сили. Загалом, аналізуючи та осереднюючи отримані дані, перехід від поступового до різкого падіння несучої здатності спостерігається при розташуванні точки прикладання сили у інтервалі L/R = 0,25…0,75.Отримано у результаті рішення задачі №3 дані та їх аналіз дозволили створити наближену до реальності модель вітрового навантаження оболонки, що дозволяє прогнозувати характер деформування та форму втрати стійкості для даного типу навантаження.Результати рішення трьох зазначених раніше задач дозволяють проводити аналіз НДС збудованих або споруд, що проектуються, у широкому спектрі умов їх експлуатації. Завдяки цьому можливо точно прогнозувати небезпечні з точки зору зниження значень несучої здатності оболонки комбінації умов, що спричиняють неоднорідний НДС, та надавати рекомендації щодо зменшення впливу таких факторів, як періодично дискретне закріплення краю, комбінація дії зовнішнього однорідного тиску та прикладеної у точці сили, а також дія вітрового навантаження. При цьому, для прогнозування таких небезпечних ситуацій, стало можливим спиратись на результати рішення лише лінійних задач стійкості без необхідності застосовувати машинні потужності для рішення задач деформування у геометрично нелінійній постановці.Ключові слова: пологі тонкостінні оболонки, розрахунковий комплекс ANSYS, неоднорідний напружено-деформований стан, комбіноване навантаження, вітрове навантаження, періодично дискретне закріплення краю.^UThe thesis for the scientific degree of a candidate of technical sciences (Doctor of Philosophy) in specialty 05.23.17 “Structural mechanic” (19 – architecture and engineering). – State Higher Educational Establishment “Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture”, Ministry of Education and Science of Ukraine, Dnipro, 2021.An abrupt decrement of load-bearing capacity was noticed in result of study of deformation and stability of thin-walled closed cylindrical shells and this phenomenon was named “static resonance”. The essence of static resonance consists in next. An abrupt decrement of load-bearing capacity with increment of pre-critical displacements happens when variability of non-uniform in circumferential direction SSS coincides or is equal to the variability of first tone of Eigen oscillations of unloaded shell.In this work next factors of non-homogeneous SSS for thin-walled shallow shells are investigated: 1) presence of periodical in circumferential direction discrete border fixation (mobile hinge was changed by immobile hinge) under action of external uniform normal to the surface of shell pressure (task 1); 2) presence of combination of external uniform normal to the surface pressure q and applied in the point force F in case of immobile hinge fixation of shell's border (task 2); 3) modeling of wind load in form of non-linear distribution in circumferential direction (task 3).An investigation of deformation process and stability of thin-walled shallow shells in case of presence of each factor of non-homogeneous SSS has been conducted by to ways. From one side, a numerical model of thin-walled shallow shell was created using software environment ANSYS and finite element FE SHELL 281 that let obtain a spatial shell model and investigate a variability of non-homogeneity of SSS in circumferential direction. From another side, a row of physical experiments of study of thin-walled shallow conical shell of small scale has been made for task 1 – shell under action of external normal pressure and periodically discrete border fixation.Obtained due to the solving of task 1 results and their analysis approve and improve obtained earlier dependencies for static resonance phenomenon forecasting for than-walled shallow conical shells. Obtained dependency clearly determines the variability of periodically non-homogeneous in circumferential direction SSS of shell that is equal to the half-sum of variability of either first tone of Eigen oscillations of unloaded shell or first tone of bifurcation. Solution was made for linear problem in both cases.Obtained due to the solving of task 2 results and their analysis helped to determine limits influence of point of force application along shell generatrix. Obtained non-linear dependencies “qcr – L/R” clearly determines three main area of force influence on general model of stability loss and deformation process – from slow decrement of load-bearing capacity with wave propagation along all the shell surface to the abrupt decrement of load-bearing capacity with wave localization around point of force application. In general, after analysis of obtained data, the transition from slow to abrupt decrement of load-bearing capacity happens in case when point of force application lays in interval L/R = 0.25 … 0.75. Obtained due to the solving of task 3 results and their analysis helped to create model of wind load that is close to reality that let to forecast the way the shell deformation process happens. In general, shallow thin-walled shells can bear wind calculative loads with large preserve coefficient according to the first and second limit calculation state. Created numerical models let investigate a deformation process and stress-strain state of construction on each state of loading.Due to that it is possible to forecast the dangerous combinations of loads that cause non-homogeneous SSS, and to give recommendations of decrease of influence of factors like periodically discrete border fixation, combination of loads or action of wind load. In addition, such a forecast is possible to do because of solution of linear problems only without a necessity of use of large computational power to solve geometrically non-linear problem of deformation.Key words: shallow thin-walled shells, software ANSYS, non-homogeneous stress-strain state, combined load, wind load, periodically discrete border fixation.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук заспеціальністю 05.15.09 - «Геотехнічна і гірнича механіка». Національнийтехнічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, 2021.У дисертації вирішене актуальне науково-технічне завдання визначеннянесучої здатності паль, у яких розміщено колектори теплових насосів зврахуванням циклічного замерзання – відтаювання прилеглого до паль ґрунту.Запропоновані і обґрунтовані методики визначення несучої здатностіпаль, у яких розміщено колектори теплових насосів за даними натурнихдосліджень та за розрахунком.Методика визначення несучої здатності енергетичних паль за даниминатурних випробувань відрізняється від загальновідомої тим, що передпочатком випробувань за викладеною в українських нормативних документахметодикою, слід провести обумовлену програмою випробувань кількість циклівзаморожування – відтаювання прилеглої до паль основи.Методика визначення несучої здатності енергетичних паль зарозрахунком включає у себе: визначення можливості промерзання основи,визначення впливу на міцність прилеглого до палі ґрунту його циклічногозаморожування - відтаювання та підрахунок несучої здатності палі.Результати проведених досліджень використані у методиках визначеннянесучої здатності енергетичних паль та впроваджені у практику виробництва натаких підприємствах: «Завод Електронпобутприлад» та ТзОВ«Львівкомплексбуд» у м. Львові.^UThe dissertation on competition of a scientific degree of the candidate oftechnical sciences on a specialty 05.15.09 - "Geotechnical and mining mechanics".State Higher Educational Institution National Technical University "DniproPolytechnic", Dnipro, 2021.In the dissertation the actual scientific and technical problem of definition ofbearing property of piles in which collectors of heat pumps taking into account cyclicfreezing - thawing of the soil adjoining to piles is placed is solved.The methods of determination of bearing capacity of piles in which collectorsof heat pumps are placed according to field research and by calculation are offeredand proved.The method of determining the load-bearing properties of energy pilesaccording to field tests differs from the well-known one in that before testingaccording to the method described in Ukrainian regulations, the number of freezingcycles stipulated by the test program should be carried out.The method of determining the bearing properties of energy piles bycalculation includes: determining the possibility of freezing of the base, determiningthe effect on the strength of the soil adjacent to the pile of its cyclic freezing andthawing and calculating the bearing properties of the pile.Regularities obtained as a result of research, used in the methods ofdetermining the bearing properties of energy piles and implemented in the practice ofproduction at the following enterprises: "Plant Electronpobutprilad" and LLC"Lvivkompleksbud" in Lviv.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.09 – «Геотехнічна і гірнича механіка». – Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, 2021.Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливого наукового завдання в області вуглевидобутку, а саме визначенню закономірностей деформування газонасиченого вуглепородного масиву навколо очисної виробки задля знаходження зони міграції вільного метану.Уперше встановлено, що відношення логарифмів відносних величин поточної та остаточної проникності газонасиченого вуглепородного масиву прямо пропорційне його еквівалентному напруженому стану та міцносним характеристикам позамежного деформування, що дозволяє створити прогнозну числову геомеханічну модель колекторських шляхів міграції метану.Поставлено і вирішено задачу щодо виявлення зон максимальної розпушеності та тріщинуватості породного масиву, який знаходиться під впливом лави. На основі комплексного аналізу та проведених досліджень розроблено методику прогнозування колекторів для міграції метану у породному масиві при відпрацюванні вугільних пластів.^UThe thesis for the degree of Candidate of Technical Science in the specialty 05.15.09 – “Geotechnical and Mining Mechanics”. – Dnipro University of Technology, Dnipro, 2021.The dissertation is devoted to the important scientific problem solution in the field of coal mining, namely in determining the patterns of the gas-saturated coal mass deformation, which located around the mining excavation, in order to find the migration zone of free methane.For the first time, it is established that the ratio of relative values logarithms of current and final permeability of gas-saturated coal mass is directly proportional to its equivalent stress state and strength characteristics of out-of-bounds deformation. These date allow to create a predictive numerical geomechanical model of methane reservoir migration paths.The problem of identifying zones of the rock mass maximum loosening and fracturing, which is under the lava influence, is set and solved. Based on the complex analysis and the carried-out researches the technique of methane reservoirs migration forecasting in a rock mass during coal seams excavation is developed.

Дисертація присвячена кінетичному аналізу поперечного перенесення тепла в різних геторогенних наноструктурах. Науковий аспект проблеми теплопровідності багатошарових систем полягає в тому, що закон Фур'є Q=- k∇T, який пов'язує потік тепла з градієнтом температури, не може бути застосований для аналізу теплоперенесення в шаруватих наноструктурах, де довжина вільного пробігу фононів більша або порівнянна з товщинами шарів і де вплив на теплоперенесення надають умови на межі суміжних матеріалів. Таким чином, для опису потоків тепла в наноструктурах потрібен мікроскопічний підхід.Дисертаційна робота має п'ять розділів.У першому розділі в рамках теорії акустичної неузгодженості між твердими тілами обговорюється роль електронів провідності в формуванні ефективної акустичної прозорості інтерфейсу між вузькими металевими плівками і діелектричними підкладками з високою теплопровідністю. Розглянуто випромінювання фононів з металевих плівок, що нагріваються струмом за низьких температур. Розгляд задач проведено з використанням кінетичних рівнянь для фононної та електронної функцій розподілу. Розглянуто результати робіт, в яких теоретично досліджено нелінійну релаксацію між магнонами та фононами в ізоляційному феромагнетику. Нелінійний тепловий потік від магнонів до фононів розраховано мікроскопічно в термінах черенковського випромінювання фононів магнонами.У другому розділі дисертації описується об’єкт та методи дослідження переносу тепла в геторогенних наноструктурах. Наноматеріали—це не просто ще один крок у мініатюризації матеріалів або частинок. Нанорозмірний теплообмін був і є популярною темою впродовж останніх двох десятиліть. Фононне рівняння переносу тепла Больцмана–це метод, здатний моделювати перенесення фононів від балістичного до дифузійного режимів, велика кількість досліджень була зроблена для розробки чисельних розрахунків для цього рівняння.Третій розділ. Представлено кінетичний підхід, в рамках якого розглянуто поперечне перенесення тепла через металевий шар, розташований між двома масивними діелектриками за низьких температур, коли електрони в металевому шарі термалізовані. Даний підхід аналізований на кінетичному рівнянні Больцмана для фононної функції розподілу з граничними умовами, що враховують відбиття та заломлення акустичних хвиль при їх проходженні через міжшарові інтерфейси. Обчислено ефективну поперечну теплопровідність даної шаруватої системи при довільному значенні товщини металевого шару.Знайдено товщини, при яких у теплопровідності проявляється розмірний ефект та його залежність від температури, що потрібно враховувати при створенні електронних пристроїв, елементи яких мають субмікронні розміри.У четвертому розділі розглянуто кінетичний підхід переносу тепла фононами та магнонами через шар феромагнітного ізолятора, розташованого між двома масивними ізоляторами при низьких температурах, коли магнони в шарі феромагнітного ізолятора термалізовані внаслідок магнон-магнонних зіткнень і мають температуру магнонів. Розраховано ефективну поперечну теплопровідність даної шаруватої системи з довільною товщиною шару феромагнітного ізолятора, де тепловий потік переносять як магнони, так і фонони, та знайдено товщину, при якій розмірний ефект проявляється в теплопровідності. П’ятий розділ.Розглянуто перенесення тепла в системі металевих шарів, розділених діелектричними прошарками при низьких температурах, коли електрони в металі термалізовані, а фонони – ні. Отримано аналітичний вираз для ефективної теплопровідності структур з довільною кількістю шарів, а також для надграток.Проаналізовано розмірний ефект теплопровідності і показано, що фононна механіка теплопровідності суттєво відрізняється для випадків товстих і тонких металевих шарів. Отримані в роботі результати дають пояснення особливостей перенесення тепла в наноструктурах і є важливими для розробки наноструктурованих матеріалів для застосувань в області термоелектрики, спінової калоритроніки, плазмоніки.Результати отримані у роботі.1.Отримано рівняння для поперечного перенесення потоку тепла через металевий шар, розташований між двома масивними діелектриками.2.Обчислено ефективну поперечну теплопровідність шаруватої системи діелектрик-метал-діелектрик при довільному значенні товщини металевого шару.3.Знайдено товщини, металевого шару, при яких в теплопровідності проявляється розмірний ефект.4.Мікроскопічну теорію переносу енергії в багатошарових наноструктурах поширено на структури, що містять шар феромагнітного ізолятора. 5.Розраховано ефективну теплопровідність перпендикулярну до шарів, тобто через магнонну та фононну температури.6.Знайдено товщину, феромагнітного ізолятора, при якій розмірний ефект проявляється в теплопровідності.7.Розглянуто перенесення тепла в системі металевих шарів, розділених діелектричним прошарком при низьких температурах.8.Обчислено ефективну поперечну теплопровідність з довільною кількістю шарів, проаналізовано розмірний ефект теплопровідності для випадків тонких і товстих шарі металу^UThe dissertation is devoted to the kinetic analysis of transverse heat transfer in various heterogeneous nanostructures. The scientific aspect of the problem of thermal conductivity of multilayer systems is that the Fourier law Q=-k∇T, which relates the heat flow to the temperature gradient, cannot be applied to the analysis of heat transfer in layered nanostructures. Thus, a microscopic approach is needed to describe heat flows in nanostructures.The 1-st chapter. Within the framework of the theory of acoustic incoherence between solids, the role of conduction electrons in the formation of effective acoustic transparency of the interface between narrow metal films and dielectric substrates with high thermal conductivity is discussed. The emission of phonons from metal films heated by current at low temperatures is considered. The results of works in which the nonlinear relaxation between magnons and phonons in an insulating ferromagnet are theoretically investigated are considered. The nonlinear heat flow from magnons to phonons is calculated microscopically in terms of Cherenkov radiation of phonons by magnons.The 2-nd chapter describes the object and methods of heat transfer research in heterogeneous nanostructures. Nanomaterials are not just another step in the miniaturization of materials or particles. Nanoscale heat transfer has been and is a hot topic for the past two decades. The Boltzmann phonon heat transfer equation is a method capable of modeling phonon transfer from ballistic to diffusive regimes,and a large amountof research has been done to develop numerical calculations for this equation.The 3-rd section.A kinetic approach is presented, which considers transverse heat transfer through a metal layer located between two massive dielectrics at low temperatures, when the electrons in the metal layer are thermalized.This approach is analyzed on the Boltzmann kinetic equation for the phonon distribution function with boundary conditions that take into account the reflection and refraction of acoustic waves when they pass through interlayer interfaces. The effective transverse thermal conductivity of this layered system was calculated at an arbitrary value of the thickness of the metal layer. Thicknesses were found at which the thermal conductivity exhibits a size effect and its dependence on temperature, which must be taken into account when creating electronic devices whose elements have submicron dimensions.The 4-th chapter deals with the kinetic approach of heat transfer by phonons and magnons through a layer of a ferromagnetic insulator located between two massive insulators at low temperatures, when magnons in the ferromagnetic insulator layer are thermalized The effective transverse thermal conductivity of this layered system with an arbitrary thickness of the ferromagnetic insulator layer, where the heat flow is carried by both magnons and phonons, was calculated, and the thickness at which the dimensional effect manifests itself in thermal conductivity was found.The 5-th chapter considers heat transfer in a system of metal layers separated by dielectric layers, when electrons in the metal are thermalized, but phonons are not.An analytical expression was obtained for the effective thermal conductivity of structures with an arbitrary number of layers, as well as for superlattices.The dimensional effect of thermal conductivity was analyzed and it was shown that the phonon mechanics of thermal conductivity differs significantly for the cases of thick and thin metal layers.The results obtained in the work provide an explanation of the features of heat transfer in nanostructures and are important for the development of nanostructured materials for applications in the field of thermoelectricity, spin caloritronics, and plasmonics.The results are obtained in the work.1.The equation for the transverse transfer of heat flow through a metal layer located between two massive dielectrics is obtained.2.The effective transverse thermal conductivity of the layered dielectric-metal-dielectric system at an arbitrary value of the thickness of the metal layer was calculated.3.The thickness of the metal layer was found, at which the dimensional effect is manifested in thermal conductivity.4.The microscopic theory of energy transfer in multilayer nanostructures is extended to structures containing a layer of a ferromagnetic insulator.5.The effective thermal conductivity perpendicular to the layers, i.e. due to the magnon and phonon temperatures, was calculated.6.The thickness of the ferromagnetic insulator was found, at which the size effect manifests itself in thermal conductivity.7.Heat transfer in a system of metal layers separated by a dielectric layer at low temperatures is considered.8.Calculated effective transverse thermal conductivity with an arbitrary number of layers, analyzed the dimensional effect of thermal conductivity for cases of thin and thick layers of metal.

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

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

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.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальні-стю 05.15.09 – «Геотехнічна і гірнича механіка». – Національний технічний універси-тет «Дніпровська політехніка», Дніпро, 2021.Дисертацію присвячено вирішенню важливої наукової проблеми удосконалення прогнозу геомеханічних процесів в структурно та техногенно порушеному масиві на основі розвитку ймовірнісно-статистичних підходів та встановлення закономірностей зміни стану масиву на різних стадіях видобувних робіт з урахуванням стохастичної природи фізико-механічних властивостей середовища. Вдосконалено алгоритми вра-хування таких ознак порушеності породного масиву, як інтенсивність тріщинувато-сті, кут нахилу тріщин, стан контактів поверхні тріщин та обводненість порід. На ос-нові тривимірного моделювання встановлено залежності переміщення контуру про-тяжної підземної виробки та висоти зони непружних деформацій в її околі від гли-бини розробки, міцності порід, інтенсивності тріщинуватості, індексу стану поверхні тріщин та відстані до вибою, на якій відбувається стабілізація переміщень. Розроб-лено методику багатофакторної структурної ідентифікації на основі методу групо-вого урахування аргументів (МГУА), яка дозволила визначати найбільш домінуючі фактори та побудувати прогностичну модель стійкості дільничної виробки при спо-лученні її з лавою. Виконане геомеханічне обґрунтування повторного використання виїмкових виробок в умовах тріщинуватого масиву. Методом узагальненого приве-деного градієнту розв'язано задачу нелінійної оптимізації та встановлено оптимальну комбінацію факторів, що забезпечується збереження максимальної площі перерізу виробки.Ключові слова: стійкість гірничих виробок, ймовірнісно-статистична модель, математичне моделювання, міцність породного масиву, повторне використання виро-бок, коефіцієнт структурного послаблення, метод скінченних елементів, прогности-чні моделі^UDissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in the specialty 05.15.09 – "Geotechnics and Geomechanics". – National Technical University "Dnipro Polytechnic", Dnipro, 2021.The dissertation is devoted to solving an important scientific problem of improving the forecast of geomechanical processes in structurally and technogenic disturbed rock mass based on the development of probabilistic and statistical approaches and establishing pat-terns of changes in the state of the rocks at different stages of mining, taking into account the stochastic nature of physical and mechanical properties. Algorithms for taking into ac-count such patterns of rock mass disturbance as joint spacing, crack inclination angle, joint conditions, and rock water saturation has been improved. Based on three-dimensional mod-eling the dependences of the displacement of the contour of long underground excavation and the height of the zone of inelastic deformations in its vicinity on the depth of mining, rock strength, joint spacing, joint condition index, and distance to the face at which the movements are stabilized. A method of multifactor structural identification based on the group method of data handling (GMDH) was improved, which allowed to determine the most dominant factors and build a prognostic model of the stability of the preparatory exca-vation conjugated with longwall. The geomechanical substantiation of excavations reuse under conditions of the jointed mass is executed. The problem of nonlinear optimization is solved by the method of generalized reduced gradient and the optimal combination of factors is established, which ensures the preservation of the maximum cross-sectional area of pre-paratory excavation.Key words: excavation stability, probabilistic-statistical model, mathematical model-ing, rock mass strength, excavation reuse, structural factor, finite element method, predictive models

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

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

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.

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

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

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

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 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.