Розроблено інформаційну технологію технічної діагностики, що дає змогу обробляти в реальному режимі часу складні багатомірні дані різної природи й одержувати достовірну інформацію про міцнісні властивості металів. Автоматизації процесу діагностики досягнуто завдяки застосуванню гібридних нейронних мереж і систем підтримки прийняття рішень (СППР) за умов оптимального сполучення алгоритмів навчання нейронів і функцій належності нечітких множин. Запропоновано використовувати функцію бажаності Харрінгтона, на підставі якої та з засосуванням СППР зроблено висновок стосовно раціональності використання комбінації методів контролю. Розроблено базу знань для формування та модифікації нечітких правил. Показано, що для розв'язання задачі визначення межі міцності сталі найменшу похибку дає гібридна нейронна мережа з трикутними функціями належності та комбінованим алгоритмом навчання нейронів мережі. Розроблено математичну модель впливу розмірних і технологічних чинників на точність визначення вимірюваних характеристик, за результатами апробації якої на прикладі акустичного контролю показано, що найбільше впливають на точність вимірів геометричні розміри виробу та непаралельність поверхонь введення та прийому ультразвукових коливань. Наведено методику обліку факторів і практичні рекомендації з їх коректування.

  Скачати повний текст

Наведено результати експериментальних досліджень впливу попередньої пластичної деформації розтягом і стиском на рівень крихкої міцності деформованого металу. Розроблено методику експериментального визначення величини крихкої міцності деформованого матеріалу. Досліджено вплив гостроти текстури на рівень крихкої міцності деформованого металу. Встановлено існування критичних кутів розмиття текстурної компоненти, починаючи з яких з'являється вплив текстури на крихку міцність. Виявлено, що значення цих кутів залежить від типу текстури та матеріалу. Запропоновано модель крихкого руйнування деформованого металу, відповідно до якої основними факторами, що впливають на рівень крихкої міцності деформованого металу, є кристалографічна текстура та залишкові мікронапруження.

  Скачати повний текст

Встановлено зв'язок пошкодженості, визначеної у локальних зонах поверхневого шару досліджуваного матеріалу, на стадії розсіяного пошкоджування під час втоми з його довговічністю. Виявлено закономірності її кінетики відповідно до структурної неоднорідності за експериментальними характеристиками для алюмінієвих і титанових сплавів. Встановлено, що у діапазоні довговічності на стадії розсіяного пошкодження характеристика має циклічний характер, де частота екстемумів зміцнення зростає, а періодичність - зменшується. Періодичність характеристик пошкоджуваності описує дискретна модель, запропонована у роботах В. С. Іванової, із застосуванням сталої універсальної руйнування. Встановлено, що положення першого екстремуму відповідає відносній кількості циклів напрацювання близько 10 %. Одержані характеристики пошкоджуваності та застосування дискретної моделі дозволяють з вищою достовірністю (до 80 %) прогнозувати циклічну довговічність на стадії розсіяного пошкодження.

  Скачати повний текст

Розроблено метод діагностування руйнування крихких включень у конструкційних металевих сплавах за кількісними ознаками параметрів сигналів акустичної емісії (АЕ), які супроводжують їх руйнування. Об'єктом досліджень є поля пружних хвиль, які виникають під час зародження та розвитку руйнування у конструкційних матеріалах під впливом квазістатичного навантаження. На підставі аналізу відомих аналітичних розв'язків задач про розподіл напружень на включеннях, що знаходяться у в'язко-пружній матриці, а також динамічних задач про утворення дископодібної тріщини нормального відриву одержано аналітичні залежності щодо оцінювання розмірів крихкого включення, яке руйнується у матриці. Залежності пов'язують фізичні параметри зруйнованого включення та параметри сигналів АЕ. За допомогою числового розрахунку встановлено розподіл напружень, які виникають за різної форми включень та в їх околі, залежно від зміни форми включень та їх орієнтації у тілі. Доведено добру кореляцію між зміною амплітуд сигналів АЕ та руйнуванням крихких включень у чавунах та алюмінієвих сплавах.

  Скачати повний текст

На основі термо-кінетичної теорії та теорії дислокацій для мікрокристалічних і мікрошаруватих конденсованих матеріалів на основі міді та нікелю одержано експериментальні й аналітичні залежності циклічної довговічності від параметрів структури. На основі моделі Холла - Петча для мікрокристалічних матеріалів одержано експериментальні й аналітичні залежності межі витривалості та плинності від середнього розміру зерна. Досліджено вплив пористості та параметрів структури на опір утоми, модуль пружності, декремент коливань високопористих спечених матеріалів на основі порошків, дискретних волокон і комірково-пористих матеріалів. Розраховано залежність пружної межової циклічної деформації і межі витривалості від пористості та параметри структури.

  Скачати повний текст

Розроблено метод оцінювання пошкоджуваності металічних конструкційних матеріалів і елементів конструкцій, що експлуатуються за умов складного пружно-пластичного деформування. Показано, що застосування вибраних параметрів (питомого електричного опору) за умов пружно-пластичного деформування дозволяє охарактеризувати кінетику накопичення мікропошкоджень у металічних конструкційних матеріалах і одержати надійні результати визначення межового стану на стадії зародження макротріщин. Проведено аналіз запропонованих рівнянь шляхом зміни модулів пружності E і G за даними визначення пошкоджуваності та застосованого методу. Розроблено залежність щодо визначення критичного значення пошкоджуваності для металевих конструкційних матеріалів від впливу пластичної деформації, виду напруженого стану та побудовано узагальнені поверхні пошкоджуваності для ряду сучасних конструкційних матеріалів.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано шляхи вирішення актуальної наукової проблеми визначення опору втомі та циклічної тріщинотривкості металів. Розроблено критерії граничних станів, що настають у зонах локалізації пластичного деформування під час інкубаційного та активного періодів втомного руйнування. На підставі результатів експериментальних досліджень впливу умов навантажування, початкової структури та технологічних чинників на структурні та фрактографічні характеристики ряду конструкційних, жароміцних, корозійнотривких сплавів виявлено основні закономірності локалізації пластичного деформування та розроблено фізично обгрунтовану математичну модель поширення зон локального пластичного деформування, яка є дійсною для інкубаційного та активного періодів втомного руйнування. Одержано рівняння кривої втоми та кінетичної діаграми втомного руйнування, які в явному вигляді враховують f та R. З'ясовано, що рівняння кінетичної діаграми втомного руйнування є дійсним для всього інтервалу довжини тріщин: від коротких до макроскопічних.

  Скачати повний текст

Розроблено метод оцінювання малоциклової втоми металевих сплавів різного типу (з різною структурою) для умов багатовмісного малоциклового блочного навантажування. Наведено результати експериметальних досліджень малоциклової втоми титанового сплаву ВТ9 і технічно чистого титану ВТ1-0 за умов двовісного блочного навантажування. Установлено, що процес нагромадження у разі знакозмінного кручення найкраще описується гіпотезою лінійного нагромадження пошкоджень, у а разі одновісного розтягання - стискання він має нелінійний характер. Показано, що за умов одновісного розтягання - стискання для обох матеріалів ступінь відхилення від лінійного закону нагромадження пошкоджень за послідовності "низький - високий" рівень навантажування більший, ніж у разі послідовності "високий - низький" рівень. Показано, що нагромадження пошкоджень у разі послідовності "непропорційне - пропорційне" навантажування є більш інтенсивним, ніж за послідовності "пропорційне - непропорційне". Запропоновано метод оцінювання довговічності металевих сплавів за умов багатовісного малоциклового блочного навантажування, згідно з яким необхідно враховувати криву пошкоджуваності та вид напруженого стану, тип траєкторії навантажування, зміну рівня деформації та тип траєкторії навантажування. Проаналізовано межі застосування запропонованого методу для різних траєкторій деформування. Показано, що даний метод можна використовувати для оцінювання довговічності матеріалів з різною чутливістю до непропорційності навантажування.

  Скачати повний текст

Створено узагальнену феноменологічну модель накопичення пошкоджень у конструкційних матеріалах за пружно-пластичного деформування за умов складного напруженого стану. Модель враховує вплив знаку першого інваріанта тензора напружень на кінетику накопичення пошкоджень. Розроблено й обгрунтовано узагальнений енергетичний критерій межового стану конструкційних матеріалів на стадії зародження макротріщини з урахуванням виду напруженого стану, а також двох механізмів руйнування, а саме: відриву та зрізу. Проведено експериментальні та теоретичні дослідження та показано задовільну кореляцію розробленої моделі й експериментальних даних за двома методиками визначення кінетики накопичення пошкоджень (питомого електроопору та модуля пружності) за умов розтягу, розтягу-стиску та кручення.

  Скачати повний текст

Виявлено існування аномальних твердих розчинів клатратного типу двох різновидів. Установлено нові механізми транспорту хімічних елементів у твердому тілі, а також перерозподіл елементів у металі між зерном та його межами, яке починається одразу після прикладання статичного навантаження за Т = 300 К. На атомному рівні розроблено механізм та вивчено перебіг початкових стадій формування: зародків рівноважних зерен під час рекристалізації; зародків кристалів у надрах аморфної речовини (до зникнення галло); плівок-конденсатів бінарних сплавів за умов невагомості. Запропоновано концептуальну гіпотезу моделі поверхні та феноменологічну теорію виявленого явища поатомного розщеплення металом молекул середовища, в якому він деформується. Виявлено існування специфічних утворень з квазійонів нематричних елементів. Зазначено, що це рухомі утворення, які можуть фіксуватись на дефектах та міжфазних поверхнях, формують стаціонарні передвиділення, кластери, а згодом й зародки нової фази. Установлено, що водень у металі може існувати у вигляді квазійонів <$Eroman H sup -> і <$Eroman H sup +>, які мають різну природу, різні властивості та різну поведінку в металі. Запропоновано три додаткових параметри до критеріїв достатності зародження та росту тріщин, механізм процесу руйнування металів за різних температур та швидкостей деформування. На базі виявлених явищ розроблено нові технології твердофазного рафінування, а також нанесення покриттів.

  Скачати повний текст

Розроблено узагальнену феноменологічну модель накопичення мікропошкоджень для складного виду напруженого стану під час квазістатичного та малоциклового навантаження на базі енергії додаткових напружень, утворень мікродефектів у конструкційному матеріалі. Наведено енергетичний критерій руйнування на стадії зародження макротріщини, враховано вид траєкторії навантаження, оцінено довговічність конструкційного металічного матеріалу за пропорційного та непропорційного малоциклового навантаження. Проаналізовано задовільну кореляцію термодинамічного підходу та підходу додаткових напружень, залежність для визначення кінетики накопичення мікропошкоджень.

  Скачати повний текст

Встановлено деформаційний критерій втомного руйнування металевих матеріалів за циклічного навантажування за умов складного напруженого стану. Розроблено феноменологічну модель для визначення максимальних рівнів додаткового деформаційного зміцнення у разі непропорційного двовісного навантажування, в якій передбачено контроль за деформаціями з урахуванням механічних властивостей матеріалу за статичного навантажування. Показано, що дана модель дозволяє визначати схильність матеріалів до додаткового зміцнення. Розроблено метод опису циклічних діаграм деформування Морроу з використанням статичної діаграми деформування матеріалів та одного базового експерименту за одновісного циклічного навантажування на обмеженій базі циклів. Визначено оптимальний параметр непропорційності циклу, що дозволяє виконувати прогнозування деформаційного зміцнення матеріалів для довільних режимів багатовісного циклічного навантажування. Одержано замкнену систему рівнянь циклічної пластичності у межах визначальних співвідношень ендохронної теорії пластичності для опису кінетики напружено-деформованого стану за регулярних та нерегулярних (блочних) режимів складного циклічного навантажування. Достовірність запропонованих моделей і критеріїв підтверджено їх адекватною відповідністю експериментальним даним незалежних вітчизняних та зарубіжних учених та продемонстровано на прикладі розрахунку довговічності реального конструктивного елементу.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено вивченню направлення дослідження фретинг-зносу та фретинг-втоми металів, що зумовлені реологічними явищами, які характеризують релаксаційну здатність матеріалу. Встановлено нові наукові закономірності та ефекти, на підставі яких розроблено засоби щодо підвищення надійності та довговічності вузлів тертя машин. Експериментально доведено, що фретинг-корозія контролюється структурними та механічними факторами. Корозійні процеси виникають лише на більш пізніх етапах циклічного навантаження. Адгезія є основною причиною формування поверхневих розтягуючих напруг, яких достатньо для зародження тріщин. Розрахунковим шляхом визначено інтенсивність зношування металів і температуру поверхонь, що контактують за умов фретингу. Розглянуто вплив амплітуди, навантаження, кількість циклів вібрації на фретинг-втомну довговічність та міцність металів. Запропоновано методи обробки поверхонь тертя металів з метою підвищення їх фретинг-втомної міцності та довговічності.

  Скачати повний текст

Вирішено науково-технічну проблему підвищення службових характеристик багатофазних металевих сплавів, що працюють за умов циклічної термічної та механічної дії. Розвинуто наукові основи процесу формування структури багатофазних металевих матеріалів з урахуванням структурних закономірностей дисипації енергії в гетерогенних структурах. Розвинуто теоретичні уявлення про процес нагромадження енергії та руйнування за умов комбінованого зовнішнього впливу. Визначено основні вимоги до структур з підвищеною стійкістю до такого впливу. Розвинуто методи оцінювання ступеня гетерофазності структури. Досліджено взаємозв'язок параметрів структури з властивостями та службовими характеристиками твердих сплавів, інструментальних сталей і титанових сплавів, показано їх залежність від типу структури та її кількісних характеристик. Розроблено методи керування формуванням структури зазначених класів матеріалів. Запропоновано методи оцінювання структури та методики контролю якості матеріалів, що дало змогу одержати дольовий економічний ефект 6 324 980 грн.

  Скачати повний текст

Розроблено та науково обгрунтовано новий метод оцінки деградації структурного стану матеріалів внаслідок накопичення пошкоджень у процесі напрацювання - метод LM-твердості, за яким зміни у структурному стані матеріалу виявляють за розсіянням характеристик його механічних властивостей, у даному випадку, твердості. Як параметр, що адекватно характеризує ступінь пошкоджуваності матеріалу запропоновано використовувати коефіцієнт гомогенності за Вейбулом або коефіцієнт варіації. Досліджено стан структурно-неоднорідних матеріалів та запропоновано модель їх розпушування. Розроблено та реалізовано модель трубопроводу, що дає змогу розглядати експериментальні дані, одержані на різних трубопроводах після їх експлуатації за різної тривалості, як результати дослідження стану металу деякого віртуального трубопроводу на окремих стадіях експлуатації.

  Скачати повний текст