2023 № 5

Приведено аналітичну та чисельну на базі скінченноелементного моделювання методики визначення вібродіагностичних показників наявності поперечної крайової тріщини, що закривається в консольному композитному стрижні з ортотропного матеріалу. Наведено результати досліджень впливу її наявності на зміну основної частоти коливань та на відношення амплітуд домінуючих гармонік при основному, супергармонічному порядку 1/2 та субгармонічному 2-го порядку резонансах. Показано, що для композитного стрижня, армованого у площині згину односпрямованими волокнами з кутами їх укладання відносно осі 0…40°, як вібродіагностичний показник доцільно використовувати зміну власної частоти коливань, а для більших кутів практичне значення може мати відношення амплітуд домінуючих гармонік при супер- і субгармонічному резонансах.

Ключові слова:вібродіагностика, нелінійні коливання, суб- і супергармонічний резонанс, композитний стрижень.

Поряд із класичним методом скінченних елементів (МСЕ) на сьогодні активно розвиваються й інші розрахункові методи оцінки характеристик тріщиностійкості. Це пов’язано з існуючими у МСЕ недоліками, викликаними залежністю результатів розрахунків від густини скінченноелементної сітки. Одним із перспективних методів, що набуває розвитку у світовій практиці, є розширений метод скінченних елементів (XFEM), який дає змогу отримувати задовільні результати розрахунків при спрощенні процедури моделювання тріщини та економії розрахункового часу. Проведено чисельне моделювання трьох задач із використанням класичного МСЕ та методу XFEM: розрахунок дискової тріщини в кубі при одновісному розтягу, розрахунок на позацентровий розтяг компактного СТ-зразка та розрахунок циліндричної частини корпусу реактора АЕС з напівеліптичною тріщиною в умовах термошоку. Показано, що з використанням розширеного методу скінченних елементів отримано достатньо точні результати порівняно з аналітичними розв’язками та з класичним МСЕ. Водночас його використання не потребує врахування сингулярності напружень у вершині тріщини при побудові СЕ моделі, а отже, мінімальний розмір скінченного елемента може бути збільшений майже в п’ять разів при збереженні точності отриманих результатів. Це значно спрощує процедуру побудови СЕ сітки, зменшує загальну кількість СЕ у моделі та відповідно економить розрахунковий час. Метод XFEM може бути використаний для розрахункового визначення характеристик тріщиностійкості та підвищення ефективності оцінки опору крихкому руйнуванню елементів конструкцій.

Ключові слова:розширений метод скінченних елементів, коефіцієнт інтенсивності напружень, тріщина, напружено-деформований стан, опір крихкому руйнуванню

Досліджено деформування прямолінійного сегмента трубопроводу за ступінчастого циклічного навантаження внутрішнім тиском. Випробування проведено на пневмогідравлічному стенді, що дає змогу визначати характеристики міцності та довговічності натурних посудин тиску й елементів трубопроводів за умов, близьких до експлуатаційних. Навантаження трубного елемента здійснювалось із контролем за напруженнями. Режим асиметричного навантаження являє собою послідовність трьох типів циклів за постійного значення амплітуди напружень зі ступінчастою зміною середнього напруження після досягнення стабілізації швидкості деформування. Рівень навантаження відповідав області малоциклової втоми з вираженим пружно-пластичним деформуванням матеріалу. Отримано діаграми ратчетингу (циклічна повзучість) труби за дії двовісного пропорційного навантаження від внутрішнього тиску (пульсуючий цикл) залежно від зміни середнього напруження циклу. Показано, що для трубного елемента, подібно до лабораторних зразків, збільшення рівня навантаження (порівняно із застосованим на попередньому етапі) посилює ефект ратчетингу в коловому напрямку, а повернення до початкового нижчого рівня нівелює цей ефект. На відміну від лабораторних зразків, у трубному елементі накопичення деформацій ратчетингу на перших 20 циклах відбувається нерівномірно. Усталена швидкість накопичення деформацій спостерігається після досягнення 40 циклів навантаження. Збільшення накопичених пластичних деформацій ратчетингу в коловому напрямку зі зростанням циклів навантаження суттєво впливає на початковий розподіл деформацій в осьовому напрямку.

Ключові слова:експериментальне дослідження, ратчетинг, двовісне циклічне навантаження, елемент трубопроводу.

Досліджено закономірності впливу водневої атмосфери за тиску до 15 МПа з контрольованим сумарним вмістом кисню і водяної пари до 0,004 г/м3 та заздалегідь поглиненого водню на характеристики міцності, пластичності, короткочасну та довготривалу статичну тріщиностійкість литої мартенситної сталі 05Х13Н8М3 (в мас.%: 0,045 C; 0,38Si; 12,9Cr; 2,69Mo; 0,43Mn; 7,8Ni; 0,057La) за кімнатної температури. Після попереднього наводнення протягом 4 год за температури 773 К і тиску 5, 10 і 15 MПa вміст водню у зразках, визначений приладом LECO TCH 600 методом інфрачервоної адсорбції з їх плавленням, становив відповідно 3,3; 4,9 і 7,6 млн–1. Установлено, що за короткочасного навантаження інтенсивність впливу водню на в’язкість руйнування сталі зростає зі збільшенням вмісту поглиненого водню, гостроти тріщини та зменшенням швидкості навантаження. За максимальної концентрації водню 7,6 млн–1 і розтягу зі швидкістю 0,1 мм/хв відносне видовження, відносне поперечне звуження гладких п’ятикратних циліндричних зразків із діаметром робочої частини 5 мм і критичний коефіцієнт інтенсивності напружень балкових зразків розміром 2010100 мм із відносною довжиною попередньо наведеної тріщини 􀟝 􀵌 0,53 знижуються майже у два рази. За цієї ж концентрації водень не впливає на коефіцієнт інтенсивності напружень зразків із тріщиною за швидкості 10 мм/хв і зразків із концентратором у вигляді надрізу радіусом у вершині 0,065 мм за швидкості 0,1 мм/хв. За довготривалого статичного навантаження на базі 300 год двоконсольних балкових зразків у вигляді прямокутної пластинки товщиною 10 мм із фрезерованими канавками глибиною 3 мм і кутом у вершині 60º порогове значення коефіцієнта інтенсивності напружень зменшується, а швидкість докритичного росту тріщини на другій ділянці діаграми водневого розтріскування зростає пропорційно до логарифма концентрації водню.

Ключові слова:мартенситна сталь, статична тріщиностійкість, водневе окрихчення, міцність, пластичність.

Високий рівень конкуренції у сфері виробництва сучасної ракетно-космічної техніки потребує постійного вдосконалення конструктивних елементів і підвищення їх надійності, а з іншого боку – зменшення витрат на виробництво та термінів випуску нових розробок. Одним із найважливіших завдань, що ставляться перед вітчизняним ракетобудуванням, є зменшення кількості фізичних випробувань (особливо руйнуючих) проєктованих зразків і заміна їх обчислювальними експериментами. При раціональному проєктуванні силових конструкцій ракетно-космічної техніки, таких як паливні баки, балони високого тиску та інше, головною метою є збільшення корисного об’єму конструкції та зменшення її матеріалоємності без втрати характеристик міцності. Для підвищення надійності і міцності таких структур використовуються різні конструктивні рішення: підкріплення торцевими та проміжними шпангоутами, змінна товщина оболонки та ін. Запропоновано нову модель біметалічної обичайки паливного бака вафельної конструкції ракети-носія, що складається з алюмінієвого сплаву та підкріплена титановою оболонкою. За допомогою розробленого на основі методу скінченних елементів програмного забезпечення проведено розрахункові дослідження її напружено- деформованого стану у тривимірній постановці. Результати розрахунків біметалічної обичайки показали, що титанова оболонка деформується в межах пружних деформацій, які не перевищують 0,54%, а максимальні еквівалентні деформації алюмінієвого сплаву досягають близько 0,7%, при цьому еквівалентні пружні деформації приблизно вдвічі менші. Розрахункові дослідження підтвердили, що в біметалічній обичайці при меншій вазі маємо незначні пластичні деформації порівняно з вафельною обичайкою звичайної конструкції. Окрім того, товщина листа алюмінієвого сплаву для виготовлення обичайки зменшується більш ніж удвічі, а значить, запропонований варіант обичайок у вигляді двошарової конструкції може бути успішно використаний. Одержані результати розрахункових досліджень можуть бути використані для проєктування нових елементів конструкцій ракетно-космічної техніки та оцінки їх напружено-деформованого стану.

Ключові слова:паливний бак, пластичні деформації, міцність, напружено- деформований стан, метод скінченних елементів.

Розроблено новий чисельно-аналітичний метод розв’язання геометрично нелінійних задач згину пластин складної форми з функціонально-градієнтних матеріалів. Постановку задачі виконано у рамках уточненої теорії вищого порядку, що враховує квадратичний закон розподілу поперечних дотичних напружень по товщині. Для лінеаризації нелінійної задачі використовувався метод неперервного продовження за параметром, який пов’язаний із зовнішнім навантаженням. Для варіаційної постановки лінеаризованої задачі побудовано функціонал у формі Лагранжа, заданий на кінематично можливих швидкостях переміщень. Для знаходження основних невідомих задачі нелінійного згину пластини (переміщення, деформації, напруження) сформульовано задачу Коші для системи звичайних диференціальних рівнянь. Задача Коші розв’язувалася методом Рунґе-Кутта–Мерсона з автоматичним вибором кроку. Початкові умови знаходяться з розв’язку задачі геометрично лінійного деформування. Праві частини диференціальних рівнянь, при фіксованих значеннях параметра навантаження, що відповідають схемі Рунґе-Кутта–Мерсона, знаходилися з розв’язку варіаційної задачі для функціонала Лагранжа. Варіаційні задачі розв’язувалися методом Рітца в поєднанні з методом R-функцій. Останній дає змогу подати наближений розв’язок у вигляді формули – структури розв’язку, яка точно задовольняє всім (загальна структура) або частині (часткова структура) граничних умов. Розв’язано тестові задачі для однорідної жорстко закріпленої та функціонально-градієнтних шарнірно опертих квадратних пластин, що знаходяться під дією рівномірно розподіленого навантаження різної інтенсивності. Результати для прогинів та напружень, отримані за допомогою розробленого методу, порівнюються з розв’язками, отриманими методом радіальних базисних функцій. Розв’язано задачу згину функціонально- градієнтної пластини складної форми. Досліджено вплив градієнтних властивостей матеріалу та геометричної форми на напружено-деформований стан.

Ключові слова:гнучка пластина, функціонально-градієнтний матеріал, геометрична нелінійність, складна форма, метод R-функцій.

Розроблена модель розрахунку кінетики росту тріщини за корозійного руйнування при напруженні для модифікованих трубних сталей 06Г2БА і 08ХМЧА адекватно виражається через співвідношення між dа/dt і dJ/dt плоского напружено-деформованого стану, які пов’язані зі швидкістю деформації вершини тріщини. Прискорення росту тріщини під дією агресивного навколишнього середовища відбувається як при статичному, так і циклічному навантаженні в результаті перехідних процесів розчинення і репасивації при вершині тріщини. Такі прискорення умовно розділяються на три категорії, які визначаються залежністю від швидкості деформації: механічне розтріскування (втомна тріщина і стаціонарна пластична тріщина); механічне розтріскування, підсилене корозією (корозійна втома і пластична тріщина, підсилена корозійним впливом), і сульфідне корозійне руйнування під напруженням. Металографічними дослідженнями встановлено характер зміни механізмів зародження і розповсюдження тріщин від транскристалітного до міжкристалічного, що пов’язано з в’язко-пластичною і крихкою структурою сталевих зразків, які піддавалися циклічним навантаженням при одночасній дії корозійно-агресивного середовища.

Ключові слова:труба, деформація, руйнування, тріщиностійкість, тріщини, пори, неметалеві включення.

Пропонується узагальнена феноменологічна модель пошкоджуваності анізотропного конструкційного матеріалу, в основу якої покладено положення термодинаміки незворотних процесів та континуальної механіки пошкоджуваності. Параметри моделі зв’язані з коефіцієнтами анізотропії матеріалу і знаходяться на основі експериментального визначення деградації модуля пружності та коефіцієнта поперечної деформації. Установлено закономірності впливу анізотропії механічних характеристик металічних матеріалів на кінетику накопичення пошкоджень (розсіяних руйнувань). Приведено результати експериментальних досліджень та отримано кінетичні діаграми пошкоджуваності для анізотропних металічних конструкційних матеріалів. Розроблено узагальнену модель накопичення пошкоджень з урахуванням параметрів анізотропії. Модель дає змогу визначати компоненти тензора пошкоджуваності за результатами одного базового експерименту з вимірювання деградації модуля пружності матеріалу. Приведено залежність граничних значень розсіяного руйнування від коефіцієнтів анізотропії.

Ключові слова:анізотропія механічних властивостей, пошкоджуваність, граничний стан, тензор пошкоджуваності, феноменологічна модель.

Використання методу інструментованого індентування, що ґрунтується на цифровій реєстрації параметрів усього процесу безперервного локального деформування матеріалу індентором, дає змогу отримати більш повну і точну інформацію про поведінку матеріалу під навантаженням. Така інформація має високу цінність, якщо отримується без порушення цілісності відповідальної конструкції під час експлуатації за допомогою переносних установок і приладів. Тому існує необхідність у розробці переносного обладнання для проведення випробувань методом інструментованого індентування у польових умовах за різних режимів статичного і циклічного навантаження в макродіапазоні зусиль, оскільки таке обладнання в Україні не виготовляється. Описано модернізовану переносну установку PIIT-02М для визначення характеристик міцності елементів конструкцій в умовах експлуатації методом інструментованого індентування, яку розроблено відповідно до вимог ISO 14577. Модернізовано систему кріплень переносної установки на об’єкті випробувань із механічної (крюки та ланцюги) на електромагнітну. Це дає змогу проводити випробування не тільки на циліндричних, а й на плоских поверхнях, зокрема на листовому прокаті і конструкціях із нього, значно збільшивши продуктивність випробувань та розширивши область застосування. Проведені порівняльні випробування на листовій конструкційній вуглецевій сталі 20 товщиною 12 мм із використанням попередньої механічної системи кріплення і нової (електромагнітної) показали, що отримані діаграми індентування добре накладаються одна на одну. За результатами випробувань високоміцних сталей установлено, що установка дає змогу як у лабораторних, так і виробничих умовах із високою точністю реєструвати процес вдавлювання індентора у зразки конструкційних матеріалів і відповідно визначати їх механічні характеристики методом інструментованого індентування.

Ключові слова:переносна установка, метод інструментованого індентування, діаграма індентування, характеристики міцності.

Запропоновано методику отримання й аналізу цифрових зображень росповсюдження втомної тріщини, що дає змогу автоматично визначати розмір тріщини, а також відхилення від осі, яка перпендикулярна до напрямку прикладання навантаження. Методика базується на порівнянні початкового зображення з наступними та виключенні всіх елементів, що є у вихідному зображенні, та отриманні лише тих змін, які внесено завдяки розвитку втомної тріщини. Незначний зсув зображень одне відносного іншого визначали за допомогою крос- кореляції зображень. Вибір оптимального рівня сегментації зображення дає змогу прибрати елементи, що з’являлись через шум цифрової матриці. Для отримання геометричних елементів використано 4-з’єднання пікселів. Отримано набір геометричних фігур, що характеризують розповсюдження втомної тріщини. Сумарна зміна направлення тріщини та довжина її розповсюдження визначаються за параметрами вектора, що з’єднує центри мас першого та останнього компонента сегментованого зображення. Запропонована методика може бути використана при випробуванях на тріщиностійкість.

Ключові слова:втомна тріщина, цифрове зображення поверхні, крос-кореляція зображень, сегментація зображення.

Обґрунтовано можливість підвищення рівня живучості системи заправлення бойових машин пальним при проведенні бойових операцій завдяки розробці нового способу, який передбачає скорочення часу заправлення та використання нових технічних засобів, що його реалізують. Суть способу прискореного заправлення бойових машин пальним полягає в розміщенні еластичного резервуара з пальним під колесами бойової машини з подальшим поздовжнім наїздом на резервуар і витісненням пального в паливний бак машини, яка заправляється. Результати дослідження свідчать про принципову можливість прискореного заправлення бойових машин зазначеним способом. Удосконалено математичну модель визначення величини тиску в резервуарі при руху по ньому колеса машини. Запропоновано математичну модель визначення напружено-деформованого стану еластичного резервуара, навантаженого внутрішнім надлишковим змінним тиском, що дасть змогу обчислювати напруження, що виникають у стінці оболонки резервуара при заправленні бойових машин. Розроблено конструкцію еластичних резервуарів. Експериментальні дослідження процесу прискореного заправлення машин підтвердили роботоздатність такого способу заправлення та конструкцій еластичних резервуарів.

Ключові слова:прискорене заправлення, бойові машини, еластичний резервуар, математична модель, надлишковий змінний тиск, дослідження.

Об’єктом дослідження впливу форми головної частини осколково-фугасного снаряду (ОФС) на пробивну здатність слугував одноступеневий кінетично-енергетичний осколково-фугасний снаряд із різною формою головної частини. Як оціночний показник при експериментальному та чисельному моделюванні використовується балістична гранична швидкість (БГШ). Програмне забезпечення нелінійного динамічного аналізу LS-DYNA з алгоритмом Лагранжа зі скінченними елементами використовується при моделюванні для ОФС зі сталі 35CrMnSi, що пробиває пластини-мішені зі сталі 10CrNi3MoV (921A) різної товщини (3, 5, 8 і 10 мм). Балістичний експеримент, що відповідає чисельному моделюванню, розроблено і проведено для перевірки ефективності чисельних результатів. Установлено, що значення БГШ, отримані за допомогою чисельного моделювання та балістичного експерименту, добре збігаються, а середня відносна похибка в обох випадках становить 7,14%. Результати дослідження є основою для проєктування ОФС та інженерного застосування боєприпасів осколково-фугасного ураження.

Ключові слова:осколковий імітаційний снаряд, пластина-мішень, сталь 35CrMnSi, сталь 10CrNi3MoV, здатність до проникнення, балістична гранична швидкість.

Жорсткість елементів у болтових з’єднаннях широко вивчалася для однорідних та ізотропних матеріалів, на відміну від композитних сендвіч-з’єднань. У програмному забезпеченні ANSYS проведено чисельне моделювання на основі розширеного лагранжевого алгоритму розв’язання контактних задач для дослідження різних попередньо навантажених сендвіч-болтових з’єднань з обшивкою з вуглецевого матеріалу та склопластику та двома типами пінопластових сердечників. Досліджені зразки показують зростання відношення максимального напруження зсуву до максимального основного напруження при значному збільшенні попереднього натягу, що підвищує ризик руйнування осердя. Запропоновано аналітичну апроксимацію жорсткості при попередньому натягу, використано пошуковий алгоритм для виведення виразу еквівалентного модуля пружності досліджуваних елементів з’єднання та застосовано метод дистанційної кореляції для визначення теоретичного формулювання введеної моделі жорсткості, точність якої оптимізовано шляхом аналізу результатів середньоквадратичної похибки її математичних апроксимацій. Збіжність моделі забезпечено для всіх досліджуваних зразків, окрім тих, що мають найжорсткішу обшивку з найбільшим модулем пружності (209 ГПа). Рівняння для розтягуючого навантаження призводить до розриву болтового з’єднання, адаптовано і підтверджено з похибкою менше за 13%.

Ключові слова:сендвіч-болтове з’єднання, жорсткість елемента, попередній натяг болта, кореляційний аналіз, розрив болтового з’єднання.

Вивчено поведінку анодованих з’єднань зі сплаву алюмінію 7B04 з титаном ТС16 при різній тривалості корозії та її вплив на втомну довговічність, що створює основу для структурної корозії та захисту типових з’єднань літаків. Рання стадія корозії починається поблизу деталей з’єднання. Висока концентрація Cl– може пошкодити анодну оксидну плівку на поверхні алюмінієвого сплаву 7B04, що призведе до розтріскування і точкової корозії. Втомна довговічність з’єднань із корозією була найдовшою після обробки протягом 40 годин, після чого довговічність швидко скорочувалася. Обробка анодуванням сірчаною кислотою пластини з алюмінієвого сплаву 7B04 не сприяла збільшенню корозійно-втомної довговічності зразка на пізніх стадіях корозії. Тріщина була розташована на краю отвору для болта.

Ключові слова:з’єднання алюмінієво-титанового сплаву, гальванічна корозія, анодне оксидування, втомна довговічність, морфологія руйнування.

Радіолокаційна невидимість є визначальною технічною особливістю винищувача четвертого покоління, тому пошкодження стелс-покриття серйозно впливає на стелс-ефективність літака. Розглянуто мембранну обробку покриття в процесі ремонту пошкоджень стелс- покриття, досліджено вплив процесу лазерного очищення на ефект очищення стелс-покриття на поверхні металевої конструкції літака. Показано, що ширина лазерного імпульсу має найбільший вплив на лазерне очищення невидимого покриття, тому його ширина повинна бути пріоритетною при виборі параметрів процесу. Під час технологічного експерименту зв’язок між ефектом лазерного очищення та параметрами процесу мав негативну кореляцію зі швидкістю сканування. Він мав позитивну кореляцію, а потім слабку з потужністю лазера. Візначалась його слабка кореляція, а потім позитивна з шириною імпульсу та позитивна з кількістю сканувань. Оптимальні параметри процесу лазерного очищення для стелс-покриття 500 мкм на поверхні металевих конструкцій отримано шляхом порівняння експериментів між основною групою і групою рішень.

Ключові слова:абсорбційне покриття, лазерне очищення, поверхня металоконструкції, оптимізація процесу, кореляційний аналіз.

Метод прямої міцності (DSM) став альтернативою методу ефективної ширини (EWM) для розрахунку згинальної здатності холодногнутих швелерів. Традиційний EWM досліджувати дає змогу номінальну несучу здатність за допомогою програми PURLIN. Метод прямої міцності використовує сигнатурну криву, отриману в результаті випробувань багатьох австралійських швелерів, для розрахунку несучої здатності для локальних і деформаційних режимів вигину. Нелінійний аналіз, виконаний за програмою Strand7, порівнюється з поточною кривою, отриманою DSM. Загалом результати добре узгоджуються: результати за програмою THINWALL і лінійного статичного аналізу в Strand7; моментна міцність, розрахована за програмою PURLIN (EWM), і крива DSM в режимі локального згину; результати нелінійного аналізу в Strand7 і крива DSM для кожного режима згину. Результати цього дослідження будуть корисними для інженерів-будівельників.

Ключові слова:метод ефективної ширини, метод прямої міцності, сталь, локальний згин, деформаційний згин.

Композитні пластики з вуглецевого волокна є важливою альтернативою металу в багатьох механічних конструкціях. Вуглепластик зазвичай має різноспрямовані шари з різними кутами нахилу. Отримано прості аналітичні моделі для прогнозування міцності ламінату з надрізом цих різноспрямованих шарів на основі односпрямованої міцності 0-градусного шару. Один метод полягає в ортогональному аналізі сил, прикладених до кожного шара в декартових координатах по кожній з двох осей з урахуванням їх напрямку, з розрахуванням результуючих сил. Згідно з іншим методом враховується відсоткове співвідношення шарів всередині ламінату та ортогонально аналізуються індуковані сили на всіх його листах. Результуюче напруження, викликане цими силами, розраховується відповідно до теорії максимального руйнівного зсуву або основного напруження. В’язкість руйнування 􀜩􀯂􀮼 було спрогнозовано на основі міцності ламінату без надрізів, розрахованої попередніми методами. Виміряно вплив розміру зразка з відкритим отвором на основі прогнозованої в’язкості руйнування та міцності ламінатів без надрізів. Запропоновану модель порівнювали з відомими експериментальними даними та розрахунками за іншими моделями. Визначено оптимальні значення в’язкості руйнування цими методами. Середній відсоток точності прогнозування розмірного ефекту за допомогою методі встановить 3,24 і 6,82% відповідно.

Ключові слова:шар, нашарування, номінальна міцність, односпрямований, різно- спрямований.

Три зразки цементованого карбіду (WC-12Co, WC-12Co-0.5NbC та WC-12Co-0.5NbC-0.5TiC) отримано методом вакуумного рідкофазного спікання. Поєднуючи SEM (сканувальний електронний мікроскоп), XRD (рентгенівська дифракція) та дослідження механічних характеристик, проаналізовано й вивчено вплив різних комбінацій інгібіторів росту зерна на властивості та мікроструктуру цементованого карбіду. Показано, що існують значні відмінності в мікроструктурі та механічних характеристиках зразків цементованого карбіду з додаванням NbC і TiC. Як NbC, так і TiC можуть ефективно пригнічувати аномальний ріст зерен WC в сплаві, в результаті чого утворюється рівномірно розподілений і дрібнозернистий твердий сплав. Порівняльний аналіз показує, що додавання відповідної кількості NbC може ефективно покращити в’язкість руйнування зразка, а одночасне додавання відповідної кількості NbC та TiC може додатково покращити його поверхневу твердість та зносостійкість. Порівняння зі зразком сплаву без жодного інгібітора значення твердості за Віккерсом зразка з одночасним додаванням NbC та TiC досягло 1952,4 HV30, збільшившись приблизно на 10%, а втрати на знос зменшились приблизно на 30%, порівняно зі сплавом з одноразовим додаванням NbC втрати на знос зразка з NbC та TiC зменшились приблизно на 27,5%. При одночасному додаванні NbC і TiC комплексні механічні характеристики зразка сплаву є оптимальними.

Ключові слова:цементований карбід, NbC, TiC, механічні характеристики, мікроструктура.

Приведено результати експериментальних досліджень статичних, мікроструктурних та ударних властивостей бетону з додаванням шинної гуми. Тонкодисперсні (ТШГ) та грубі (ГШГ) шинні гуми використовувались для заміни дрібного і крупного заповнювачів відповідно на 10 та 20% за об’ємом. Оцінено окремий та комбінований вплив шинних гум на питому вагу, механічні характеристики (міцність при стиску, при розриві, при згині та в’язкість при згині) та ударну в’язкість бетону. Для її оцінки проведено випробування з використанням бетонних балок. Мікроструктуру бетона досліджено за допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM). Показано, що додавання ТШГ і ГШГ зменшило питому вагу, міцність при стиску і згині бетону. Менший вміст шинних гум збільшував міцність бетону при розриві, однак більший їх вміст призводив до її зменшення. Виявлено, що шинні каучуки значно підвищують дисипативну здатність енергії руйнування та ударну в’язкість бетону. Спостереження за допомогою SEM показали, що прогумовані бетони мають більшу пористість і слабшу міжфазну перехідну зону, ніж звичайні бетони. Використання одночасно ТШГ і ГШГ cвідчить про середні статичні та ударні характеристики порівняно з такими при їх окремому використанні.

Ключові слова:бетон, ударна поведінка, механічні властивості, скануюча електронна мікроскопія (SEM), гумові шини, міцність на згин.

Із розвитком різних багатокомпонентних матеріалів з’явилося кілька методів дослідження механічних властивостей матеріалів зі складною мікроструктурою. Методи дослідження механічних властивостей пінобетону, який є типовим багатокомпонентним матеріалом, також широко вивчаються. Для більш швидкого їх прогнозування використовується програмне забезпечення Python з метою реалізації випадкової генерації пор піни, щоб створити випадкову тривимірну геометричну модель останьої для багатьох пінобетонних матеріалів. На основі такої моделі обчисляються еквівалентні параметри пінобетону методом розрахунку еквівалентних параметрів матеріалів у мезомеханіці. Відшукується зв’язок еквівалентних параметрів матеріалу з пористістю та діаметром пор пінобетону. Виконано розрахунок на розтяг пінобетонного куба з когезійним вузлом для дослідження напружено-деформованого стану та зародження і розвитку тріщин.

Ключові слова:пінобетон, піна, метод скінченних елементів, механічні властивості, еквівалентний модуль.

Останнім часом композитні полімери широко використовуються у багатьох сферах, таких як біомедицина, дистанційне медичне обслуговування, електронні пристрої, “розумна” промисловість 4.0 тощо. Це пов’язано з їхніми численними перевагами з точки зору високої точності вимірювання, механічної та електричної міцності, а також доступної вартості, про що свідчать різні нещодавні дослідження. Щоб відповідати умовам встановлення в навколишньому середовищі, полімери зазвичай армуються захисним шаром, який ретельно виготовляється з різних стійких матеріалів, таких як вуглецеві волокна (CF). Проаналізовано та порівнюється вплив температури і механічного навантаження на пошкодження межі поділу волокно–матриця для трьох армованих полімерів: CF/поліефіркетон (PEEK), CF/поліметилметакрилат (PMMA) та CF/поліфеніленсульфід (PPS). Результати, отримані за допомогою лінійного та нелінійного генетичних підходів та нелінійного акустичного методу, показують, що для трьох композитних матеріалів при температурі вище за 137°C пошкодження інтерфейсу зростає дуже швидко. Адгезія між волокном і матрицею інтерфейсу CF/PEEK краща порівняно з іншими інтерфейсами CF/PMMA і CF/PPS. Цей підтверджено дослідженням інших авторів, яке виявило, що пластичність смоли та міцна адгезія волокно/матриця, особливо у випадку CF/PEEK, є кращими порівняно з CF/PMMA та CF/PPS. Отримані результати доповнюють одержані раніше в галузі армованих полімерів, призначених для вищезгаданих інженерних застосувань

Ключові слова:вуглецеве волокно, PMMA, PPS, PEEK, температура, межа розділу фаз, пошкодження, генетичний алгоритм.