Обговорено двопараметричний параметр руйнування - межу тріщиностійкості. Концепція межі тріщиностійкості дозволяє оцінити матеріал і розрахувати деталі машин та тріщиностійкість під час крихкого, перехідного та в'язкого руйнування, зберігаючи в розрахункових співвідношеннях коефіцієнти інтенсивності напружень, але ускладнюючи при цьому відповідну характеристику матеріалу.

Розроблено методику розрахунково-експериментального прогнозування характеристик опору втомі циліндричних оболонок з кільцевим концентратором, які навантажуються осьовими розподіленими силами циклічного характеру. Вихідними даними для розрахунку прогнозованих характеристик втоми оболонок є результати випробувань на втому їх фрагментів, які отримано розділенням оболонок паралельно повздовжній осі. Методика передбачає прогнозування у статистичному аспекті на основі підходу, що застосовується в теорії надійності. При цьому ймовірність руйнування системи обчислюють на базі даних щодо ймовірності руйнування її елементів. Результатом розрахунку є побудова прогнозованих функцій розподілу довговічностей оболонок у залежності від рівня циклічних навантажень.

Ключ. слова:
Індекс рубрикатора НБУВ: В251.604.018-01 + Ж306.2

Рубрики:

Механічні властивості матеріалів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Виявлено основні закономірності впливу асиметрії циклу навантажування на швидкість підростання втомних тріщин у матеріалах осей колісних пар локомотивів і визначено статистичні розподіли характеристик циклічної тріщиностійкості для сталей і алюмінієвих сплавів, які використовуються в літаках, осях колісних пар залізничного транспорту, корпусах атомних реакторів. Розроблено методику моделювання підростання втомних тріщин в елементах конструкцій за регулярного та випадкового навантажування з урахуванням статистичних характеристик параметрів навантаження, механічних властивостей і геометрій, яка дає можливість одержати статистичний розподіл скінченних довжин тріщин за заданої кількості циклів навантаження та розподіл довговічності для наперед заданої критичної довжини тріщини. Запропоновано методику оцінювання ймовірності руйнування елементів конструкцій на основі числового моделювання рівноважного стану тіла з тріщиною з використанням диспараметричного критерію руйнування та врахуванням статистичних характеристик параметрів навантаження, механічних властивостей і геометрії конструкції та тріщин.

Рассмотрены вопросы повышения долговечности элементов конструкций на основании анализа вероятностных моделей разрушения, термофлуктуационных моделей накопления повреждений и энтропийных методов исследования сложных систем.

Проанализированы колебания монокристаллической лопатки с повреждениями. Моделирование объектов проведено на основании трехмерного подхода метода конечных элементов с использованием специальных сингулярных конечных элементов, которые отражают особенности напряженно-деформированного состояния в окрестности вершины трещины. Исследовано влияние кристаллографической ориентации на собственные частоты, формы колебаний и распределение интенсивностей напряжений.

Отмечено, что для всестороннего анализа комплекса проблем зубопротезирования необходимо создание специальных средств автоматизации расчетов ортодонтических конструкций и математических моделей, позволяющих прогнозировать особенности поведения создаваемых биомеханических систем. Предложены методики поиска технических решений, оптимизирующих поведение зубочелюстного сегмента с искусственными включениями, посредствам компьютерного моделирования.

Исследована задача о напряженном состоянии пластинчатой конструкции с трещинами. Приведены результаты расчета коэффициентов интенсивности напряжений для различных соотношений геометрических размеров конструкции.

Применяемые в аэрокосмической технике материалы, как правило, содержат включения, полости, трещины, обусловленные конструктивными, структурными особенностями или несовершенством структуры материала, а также имеют усложненную структуру (в частности, трансверсально-изотропную). Возникает необходимость построения математических моделей новых материалов, проведения расчетов на прочность элементов конструкций летательных аппаратов. Впервые в общей осесимметричной постановке рассматривается и решается проблема обоснования метода Фурье в пространственных краевых задачах теории упругости для трансверсально-изотропного вытянутого сфероида и трансверсально-изотропного пространства со сфероидальной полостью. Вводится понятие базисности частных решений системы уравнений равновесия трансверсально-изотропных канонических тел. Для указанных выше краевых задач доказаны теоремы о базисности построенных ранее частных решений.

The problem of buckling of thin rotating conic shells under action of centrifugal inertia forces is considered. The differential equations of neutral equilibrium of the shells are constructed, which contain additional terms, conditioned by the position character of acting forces. The eigenvalues and eigensolutions of these equations determine the critical values of angular velocities and the modes of stability loss. In the limiting cases for elongated cylindrical shells, the satisfactory coincidence of calculation results, gained via the use of shell theory and elastic beam theory, is achieved.

Запропоновано нову математичну модель деформування пружних тіл із в'язкопружними тонкими включеннями та заповненими тріщинами. Складовими моделі є: одержані вперше умови стрибків переміщень і напружень на тонких в'язкопружних заповнювачах; система інтегро-диференціальних рівнянь нової задачі про плоску в'язкопружну неоднорідність у пружному безмежному тілі. Одержано аналітичні розв'язки нових плоских і просторових задач для тіл із заповненими тріщинами, коли в'язкопружні матеріали заповнювача відповідають моделям тіл Кельвіна, матеріалу зі степеневим ядром тощо. Запропоновано методику визначення змінної в часі граничної рівноваги тіл з заповненими тріщинами. Розраховано довготривалу міцність тіл з тріщинами, що заповнені поліуретаном, епоксидною та поліефірною смолами.

Досліджено залежність коефіцієнтів інтенсивності напружень у тілі з крайовою довільно орієнтованою тріщиною від радіуса закруглення R країв основи контртіла, яке втискають з однобічним тертям у пошкоджене тіло в околі гирла тріщини. Це тіло у межах двовимірної задачі змодельовано пружною півплощиною з крайовим розрізом, а дію контртіла - навантаженням, яке відображає розподіл тиску, установлений В. М. Александровим і Б. Л. Ромалісом, у зоні контакту 2-х пружних циліндрів з початковою смугою контакту. Числові результати одержано для однакових матеріалів контактних тіл для півдовжини початкової ділянки контакту b = [5; 10] мм і радіуса R = [0,1; 1,0; 10,0; 100,0] мм, а також кута нахилу крайової тріщини, відносного розміщення контртіла і тріщини та її довжини.

Наведено розв'язок задачі про зону передруйнування, що за умов плоскої деформації розвивається з вершини міжфазної тріщини, яка збігається з кутовою точкою межі поділу 2-х різних матеріалів. Зону передруйнування змодельовано лінією розриву дотичного переміщення на межі поділу та бічною лінією розриву нормального переміщення. Одержано рівняння для обчислення довжини обох ліній розриву та вирази для визначення розкриття тріщини. Досліджено вплив пластичності з'єднувального матеріалу на напрямок і умови зрушення тріщини.

Визначено період докритичного росту тріщин низькотемпературної повзучості за параметрами сигналів акустичної емісії. Розроблено спосіб побудови кінетичних діаграм росту таких тріщин за допомогою методу акустичної емісії.

Встановлено напружено-деформований стан біля технологічних тріщиноподібних непроварів у стільниковому елементі. Одержано формулу розрахунку коефіцієнтів інтенсивності напружень для тріщиноподібного непровару та знайдено його критичну довжину. Виявлено, що непровари довжиною до половини товщини стінки елемента не впливають на міцність стільникових виробів.

Індекс рубрикатора НБУВ: В251.604.003-8,022

Шифр НБУВ: РА392882 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено огляд теоретичних та експериментальних досліджень процесів деформування та довготривалого руйнування в'язкопружних тіл внаслідок повільного докритичного розвитку тріщин. Огляд орієнтований на дослідження докритичного розвитку тріщин з розвинутими зонами передруйнування і тих умов, які призводять до цього небезпечного розвитку, а також вивчення усіх етапів повільного росту тріщин, від їх ініціювання до початку динамічного розвитку. Проаналізовано моделі, критерії та методи дослідження процесів довготривалого руйнування в'язкопружних тіл з наскрізними та внутрішніми тріщинами. Наведено огляд експериментальних досліджень зон передруйнування в полімерах фізичними та механічними методами, а також теоретичних досліджень цих зон на основі моделей мезомеханіки руйнування, які враховують структурні та реологічні особливості. Особливу увагу надано: дослідженню розвитку тріщин в анізотропних середовищах; врахуванню фактору старіння в'язкопружних матеріалів на процес їхнього довготривалого руйнування; визначенню рівня безпечних зовнішніх навантажень, при яких не може починатися розвиток тріщин, а також дослідженням механізму багатоосередкового руйнування в'язкопружних тіл, послаблених декількома тріщинами і, особливо, закономірностям процесів, що можуть призвести до об'єднання в магістральні тріщини, яке може бути причиною повного руйнування таких тіл. Наведено методи і результати розв'язання плоских та просторових задач механіки довготривалого руйнування старіючих і нестаріючих в'язкопружних тіл з тріщинами при дії сталих і змінних зовнішніх навантажень, розклинюванні, а також при двовісному навантаженні.

Вивчено вплив водню на поведінку тріщин високотемпературної повзучості в конструкційних матеріалах та елементах конструкцій за дії на них силового навантаження. На основі енергетичного підходу та першого закону термодинаміки створено математичну модель для знаходження швидкості поширення тріщин в металевих елементах конструкцій, на які діє статичне навантаження, висока температура та водневмісне середовище. Встановлено, що вплив водню на швидкість високотемпературної повзучості різних матеріалів не є однозначним. Розроблено математичну модель для визначення залишкового ресурсу пластин з тріщинами високотемпературної повзучості за статично-розривного в часі навантаження та дії водню. Сформульовано математичну модель для знаходження періоду зародження повзучо-втомних тріщин в пластинах, які містять концентратор напружень за впливу водню. Визначено період зародження повзучо-втомної тріщини для пластини з двома боковими вирізами з урахуванням впливу водню. На основі деформаційного підходу розроблено математичну модель дослідження кінетики поширення в тілі водневих тріщин, що спричинено високими тисками в них через надвисокі концентрації водню в тілі. Модель застосована для визначення кінетики поширення водневої тріщини розшарування на границі сплавлення захисного покриву з основним матеріалом в корпусі реактора гідрокрекінгу нафти.

В процессе эксплуатации ресурс элемента конструкции определяется интенсивностью процессов повреждения детали. Проанализировано напряженно-деформированное состояние в районе вершины центральной поперечной трещины. Величины коэффициентов интенсивности и картина распределения напряжений и перемещений были получены с использованием аналитических методов и в ходе проведения серии численных экспериментов в программном комплексе конечно-элементного анализа. Полученные зависимости свидетельствуют о достаточно высокой достоверности метода конечных элементов при решении подобных задач.

Розглянуто проблеми поверхневих тріщин приблизно однакової глибини з використанням гібридного методу розривних зсувів (метод граничних елементів), запропонований нещодавно автором. Грунтуючись на поверхні прямокутної тріщини в суцільному нескінченному тілі, представлено числовий підхід гібридних розривних зсувів до напруг. За допомогою методу гібридних розривних зсувів детально вивчено вплив зміни геометричних параметрів еліптичної тріщини в нескінченному тілі на коефіцієнти інтенсивності напруг (КІН). Це ілюструє, що метод граничних елементів є простим, та підходить для розрахунку КІН для складних проблем тріщин у кінцевій пластині.