Розглянуто основні проблеми наукового та прикладного характеру, які виникають в процесі розробки технології й устаткування для ультразвукового зварювання полімерів і композиційних матеріалів з полімерною матрицею. Труднощі з'являються під час розробки моделей термомеханічних і механохімічних процесів, які виникають в зоні зварювання та в елементах акустичної системи, що ускладнює вибір оптимальних параметрів режиму, а також критеріїв автоматизованого керування процесом зварювання.

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

За допомогою моделі в'язкопластичної течії Боднера-Партома і методу скінченних елементів розвинуто підхід до вивчення процесу відновлення циліндричних деталей машин шляхом термопластичного деформування. Пластична осадка деталі здійснюється під дією локалізованих рухомих джерел тепла. Проведено оптимізацію параметрів процесу з урахуванням обмежень на інтенсивність напружень і температуру. Розглянуто технологічні рекомендації щодо зниження тимчасових і залишкових напружень.

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

В рамках лінійної термопружності із залежними від температури властивостями розроблена модель термомеханічного процесу при зварюванні незгинних пластин із урахуванням заповнення шва. Припускається, що в момент заповнення присадний матеріал знаходиться у ненапруженому термомеханічному стані. З метою реалізації цього припущення в рамках стандартної скінченно-елементної техніки запропонована модифікована форма визначальних рівнянь для присадного матеріалу. Досліджено деякі закономірності відносних зміщень пластин в процесі зварювання. Наведено зіставлення експериментальних та розрахункових результатів.

Розглянуто задачу формування заданного розподілу залишкових радіальних зміщень на внутрішній поверхні порожнистого циліндра з допомогою рухомого кільцевого теплового джерела. Встановлено, що для цього можна використати режим змінної швидкості руху джерела за умов його постійної потужності. Задача розпадається на три частини, перша з яких пов'язана з визначенням залежності загального рівня зміщень від швидкості руху. Друга частина полягає у визначенні закону керування швидкістю залежно від заданного розподілу залишкових переміщень і третя - у гомогенізації їх кінцевих розподілів. Розвинуто підходи до розв'язання кожного з цих питань.

Для виведення рівнянь в'язкопружних матеріалів використано термодинаміку незворотних процесів, запропоновану авторами концепцію узагальненого дисипативного потенціалу і реологічно простої поведінки. Сформульовано нові загальні моделі і встановлено їх зв'язок із відомими теоріями.

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

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

На основі узагальненої моделі в'язкопластичної течії Боднера-Партома і методу скінченних елементів розвинуто підхід, який дозволяє дослідити термомеханічні процеси відновлювання деталей методом термопластичного деформування. Напружений стан породжується дією локалізованих або розподілених, нерухомих або рухомих джерел тепла. Шляхом аналізу ряду базових задач визначені деформаційні механізми відновлювання внутрішнього діаметра деталей, які мають форму порожнистого циліндра.

Описан механизм образования Украинского щита как передового предсубдукционного вала Юго-Западного (ЮЗ) форланда Восточно-Европейского кратона (ВЕП) типа forebulge, а выделяемый постколлизионный дайковый комплекс рассмотрен как индикатор данного процесса. Выделен фронтальный полигенный пояс краевых УВ-носных прогибов, оконтуривающих ЮЗ форланд ВЕП и отгораживающий его от полигенного орогенического обрамления. Предложен механизм образования и типизации прогибов, а также примеры выделяемых полномасштабных малых краевых прогибов. Осуществлено числовое моделирование современной плитной геодинамики Чорноморского региона. Рассмотрены коллизионные зоны смятия как потенциальный генератор сверхлитостатических высоких давлений. Обоснован новый механизм эксгумации продуктов высокобарического метаморфизма.

Освещены вопросы эволюции Крымско-Черноморского региона. Описана динамика коры области перехода Горный Крым - Черное море. Рассмотрены вопросы численного моделирования Циркум-Черноморского плитного ансамбля. Приведены оценки динамики и кинематики плит, мантийного апвеллинга. Раскрыта специфика пространственного развития краевых прогибов. Приведены прогнозные исследования и рекомендации в сфере предупреждения геокатастроф. Проанализирован механизм орогенеза.

Предложена новая модель несосного течения, которая развивает основы тектофациального анализа. Раскрыта сущность понятия тектонических потоков. Определены элементы геодинамики Карпат, рассмотрены особенности томографической переинтерпретации годографов по транскарпатскому траверзу. Предложена методика построения и интерпретации скоростного разреза. Предложена таблица сопоставления нетрофизических характеристик терригенных пород геосинклиналей для различных стадий постседиментациооных изменений.

В рамках микромеханического подхода исследованы напряженно-деформированное состояние и виброразогрев прямоугольной призматической ячейки волокнистого композита при ультразвуковом силовом растяжении-сжатии. Рассмотрены случаи жесткого и мягкого волокон. Установлены существенные отличия в расположении зон и уровней концентрации напряжений и максимальной температуры. Проведено сравнение временных зависимостей максимальной и усредненной температур. Установлены факторы, влияющие на различие этих температур.

Розглянуто області використання екологічно чистої технології ультразвукового зварювання для з'єднання полімерних мікрофільтрів на основі ядерних мембран, які застосовуються для тонкої очистки рідких і газоподібних середовищ. Розроблено й обгрунтовано способи дозування механічної енергії, що вводиться в зону зварювання. Наведено конструкцію й основні характеристики хвилеводу для багатоконтурного ультразвукового зварювання.

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

Отмечено, что в рамках теории наращивания термовязкопластических тел разработана модель электродуговой наплавки. Проведено численное исследование наплавки цилиндрического ролика. Получены распределения остаточных напряжений и деформаций.

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

В рамках микромеханического подхода проведен расчет напряженно-деформированного состояния и температурного поля виброразогрева прямоугольной призматической ячейки волокнистого композита при ультразвуковом кинематическом сдвиге. Рассмотрены случаи "мягкого" и "жесткого" волокон. Установлены существенные отличия относительно расположения зон концентраций напряжений и максимального разогрева. Сопоставлены временные зависимости максимальной и среднеобъемной температур для условий нагружения, характерных для циклов ультразвуковой сварки.

Розвинуто термомеханічну модель відновлення розмірів зношених деталей машин типу "порожнистий циліндр" за допомогою методу термомеханічного обтискування. Запропонована схема враховує основні стадії та особливості процесу, зокрема контактну взаємодію циліндра та жорсткого пуансона в ході обтискування. Одержано числові оцінки часових і залишкових напружень, а також значень параметрів процесу.