2023 № 6

Розглядається використання водню як складової технологічного процесу для вирішення прикладного завдання – керування дефектністю матеріалів, яке полягало в контрольованій фрагментації сталі за динамічного навантаження для полегшення розтріскування об’єму металу. Досліджується середньовуглецева перлітно-феритна сталь типу сталь 60 за електрохімічного наводнювання. Критеріальним параметром стану матеріалу слугувала енергія ударного навантаження триточковим згином гладких балкових зразків. Підбором режимів електрохімічного наводнювання за інтенсивністю (струмом) та тривалістю процесу, а також складу електроліту отримано суттєве зниження енергоємності руйнування сталі, яке корелює із залишковою концентрацією водню в металі. Металографічний аналіз поверхні зразків підтвердив вплив водню на зародження дефектів, що спрямовано можна використовувати для контрольованої фрагментації сталі.

Ключові слова:середньовуглецева сталь, електрохімічне наводнювання, концентрація водню, динамічне навантаження, ударна в’язкість, енергія руйнування, фрагментація.

Розглядається використання та зіставлення різних концепцій механіки руйнування для визначення розрахункових значень коефіцієнтів інтенсивності напружень за результатами чисельних розв’язків модельних задач теорії тріщин на основі змішаної схеми методу скінченних елементів. Апроксимація переміщень ґрунтується на застосуванні кусково- лінійних інтерполяційних функцій з використанням трикутних елементів, а розподіл деформацій і напружень апроксимується за допомогою лінійної комбінації, що складається з кусково-лінійної інтерполяції та внутрішньої функції-дзвону. За такої апроксимації забезпечується стійкість та збіжність наближеного розв’язку дискретної задачі. Наведено результати розв’язання двовимірних модельних задач про розтяг смуги з центральною тріщиною нормального відриву в лінійно-пружній та пружно-пластичній постановці за різних умов навантаження та плоского деформованого стану. Розрахунки у пружно- пластичній постановці проведено з використанням моделі ідеально пружно-пластичного матеріалу. Для обчислення питомої роботи руйнування у вершині стаціонарної тріщини обґрунтовується застосування концепцій енергетичного балансу та G-інтеграла. Показано, що за умови рівномірного розбиття пластини в околі вершини тріщини використання зазначених концепцій для обчислення коефіцієнтів інтенсивності напружень за один етап навантаження узгоджується з “поправкою Ірвіна” на пластичність, і ця властивість зберігається у разі послідовного згущення сітки. За умови повторного навантаження дані пружно-пластичного розрахунку засвідчили, що напруження розтягу перед вершиною тріщини мають приблизно таку ж величину, як і для початкового навантаження, проте розкриття у вершині тріщини для повторного навантаження більше, ніж для початкового, причому найбільш помітно цей ефект проявляється для першої половини значень навантаження. Наведено деякі аспекти, пов’язані з обчисленням коефіцієнтів інтенсивності напружень для повторного навантаження.

Ключові слова:механіка руйнування, коефіцієнт інтенсивності напружень, тріщина нормального відриву, метод скінченних елементів.

На сьогодні в Україні більшість енергоблоків атомних електростанцій типу ВВЕР-1000 відпрацювали проєктний строк експлуатації (30 років). У зв'язку з цим проводяться роботи щодо продовження ресурсу для довгострокової експлуатації критичних елементів обладнання в надпроєктний період (до 60-ти років). До таких критичних елементів крім корпусів реакторів відносяться і внутрішньокорпусні пристрої (ВКП). Одним із ключових підходів у таких роботах є прогнозна оцінка структурної цілісності конструкцій ВКП за допомогою математичного моделювання фізичних процесів, характерних для умов експлуатації енергоблоків при інтенсивному радіаційному опроміненні конструкційного матеріалу. Методика прогнозування ресурсу постійно потребує уточнення та врахування більшої кількості чинників, що впливають на цілісність конструкції. Розглянуто кінетику зміни коефіцієнта інтенсивності напружень для постульованих тріщин у вигородці ВКП ВВЕР-1000 в процесі довгострокової експлуатації та в момент протікання аварійної ситуації реакторної установки під час розриву трубопроводів першого контуру з умовним діаметром від 100 до 850 мм у найбільш небезпечних зонах із точки зору опору крихкому руйнуванню. Виявлено суттєвий вплив урахування залишкових напружень, які утворюються в результаті зварювання і термообробки вигородки під час виготовлення, на результати розрахунку опору крихкому руйнуванню, що може позначитися на консервативності методів оцінки при обґрунтуванні довгострокової експлуатації.

Ключові слова:ВВЕР-1000, внутрішньокорпусні пристрої, вигородка, залишкові напруження, опір крихкому руйнуванню, ресурс.

В інженерній практиці для оцінки технічного стану трубопроводів із типовими елементами (відводи, трійники та переходи) застосовують консервативні підходи з використанням довідкових даних щодо механічних властивостей металу у вихідному стані. Такі підходи без урахування змін механічних властивостей металу в процесі виготовлення виробів та тривалої експлуатації можуть давати суттєві похибки. Приведено результати експериментальних досліджень механічних властивостей металу характерних зон типових елементів трубопроводів та корпусу парогенератора. Показано, що відмінності між характеристиками опору короткочасному статичному та циклічному навантаженню окремих ділянок типових елементів трубопроводів пов’язані з впливом технологічних і експлуатаційних факторів. Рекомендовано для експресної оцінки відмінностей в структурному стані металу різних ділянок виробу, який визначає його механічні властивості, використовувати неруйнівні методи контролю.

Ключові слова:напруження, деформація, циклічна довговічність, типові елементи трубопроводів, коерцитивна сила.

Під час експлуатації парової турбіни її конструктивні елементи зазнають значного теплового і механічного навантаження. Наслідком тривалої дії такого навантаження є накопичення розсіяного втомного пошкодження матеріалу конструктивних елементів парових турбіни, яке з часом локалізується у вигляді тріщин утоми різного типу. Свідченням цього є низка аварій і катастрофічних руйнувань парових турбін внаслідок суттєвих пошкоджень валопроводу від утомленості. Локалізації пошкодження у роторах турбін сприяє концентрація напружень у виточках і галтелях, а також пошкодження поверхневого шару роторів на етапі термомеханічної обробки, оскільки всі без винятку технологічні операції обробки металу (ковка, токарна та фрезерна обробка, термічна обробка) супроводжуються пластичною деформацією матеріалу. Однією з причин тривалого накопичення втомних пошкоджень у конструкційних елементах парових турбін є термічні напруження, які можуть досягати небезпечних значень під час операцій пуску турбін. В окремих ділянках роторів такі напруження є достатніми для виникнення розсіяного втомного пошкодження матеріалу (так звана термопластичність), особливо при пуску турбіни з холодного стану. У випадку зародження тріщини термічні напруження є тим більш достатніми для її подальшого інтенсивного розвитку навіть при пуску турбіни з неостиглого і гарячого станів, які є менш пошкоджуючими, ніж пуск із холодного стану. Для дослідження інтенсивності росту тріщини в роторі турбіни в результаті дії термічних напружень, які виникають під час її пуску, запропоновано розрахункову модель, що базується на використанні скінченноелементної моделі валопроводу парової турбіни К-200-130 і підходів механіки руйнування. Дослідження, виконані на основі цієї розрахункової моделі, продемонстрували можливість передбачати процес росту тріщини в роторі в результаті пуску турбіни з різних теплових станів, а також оцінювати рівень її небезпечності для цілісності конструкції. Визначено початковий розмір внутрішньої кільцевої тріщини, яка може надалі інтенсивно рости під дією термічних напружень.

Ключові слова:турбіна, ротор, пуск, тепловий стан, напружений стан, тріщина.

Методом лінійного спряження аналітичних функцій комплексної змінної отримано розв’язок задачі згину круглої трансверсально-ізотропної плити, шарнірно опертої по краю та навантаженої по зовнішній поверхні зусиллям, розподіленим уздовж концентричної кривої. Комплексні потенціали, що використовуються для запису силових і деформаційних характеристик задачі, можуть мати особливості в точках навантаження зосередженими зусиллями, характер яких досліджено і застосовано для існуючого навантаження як умовно зосередженого. Для отримання розв’язку використано рівняння уточненої моделі згину транстропної плити, що враховує деформації поперечного зсуву та обтиснення, і, на відміну від інших уточнених теорій, запропоновано формули, що враховують ці уточнення. Для визначення сталих у комплексних потенціалах використано крайові умови та умови спряження для моментів і узагальнених кутів повороту перерізів уздовж лінії дії навантаження. Використавши методику С. П. Тимошенка та С. Войновського-Крігера, з розв’язку для кільцевого навантаження як частковий випадок одержано розв’язок для плити, навантаженої в центрі зосередженою силою. Для обох випадків навантаження пораховано уточнені значення нормальних радіальних і окружних напружень у центрі та на краю плити. Отримані дані зведено у таблиці та графіки. На основі побудованої моделі й одержаних числових результатів видно, що збільшення поперечної анізотропії плити (нові матеріали) може кардинально змінювати характер розподілу напружень у поперечних перерізах плити – аж до зміни знаків радіальних напружень на її зовнішніх поверхнях. Класична модель згину плити та уточнені моделі типу С. П. Тимошенка та Е. Рейсснера у цьому випадку не працюють.

Ключові слова:метод лінійного спряження, функції комплексної змінної, трансверсально-ізотропна плита, розподілене по концентричній кривій навантаження, зосереджене навантаження, нормальні напруження, поперечний зсув і обтиснення.

При веденні бойових дій трапляються випадки підриву міни в каналі ствола міномета при нештатному спрацюванні підривника або підриву двох мін унаслідок порушення заходів безпеки через подвійне заряджання міномета. Випадки розриву стволів ставлять перед розробниками цього виду зброї нові завдання щодо підвищення їх безпечної експлуатації. Аналіз науково- технічної інформації показав, що серед сучасних досліджень напружено-деформованого стану стволів мінометів при вибуху міни в каналі ствола відсутні результати досліджень із визначення напружень у конструкціях стволів, які здатні витримати тиск газів при вибуху. Існуючі математичні моделі визначення напружено-деформованого стану ствола міномета при підриві міни потребують удосконалення. Обґрунтовується можливість розробки нових способів підвищення міцності стволів мінометів для ведення бойових дій, зокрема, використовуючи теорію вкладених механічних конструкцій (труб), заповнених рідиною. Проведено розрахунок величини внутрішнього тиску для конструкції міномета у вигляді вкладених механічних конструкцій (труб), заповнених рідиною. Удосконалення стволів мінометів може бути досягнуто шляхом застосування оптимального поєднання нових матеріалів та сучасних конструктивно-схемних рішень.

Ключові слова:міномет, міцність ствола, вкладені механічні конструкції, внутрішній тиск, напружено-деформований стан.

Наведено результати експериментального дослідження деформаційних властивостей сталей 10ГН2МФА та 15Х2МФА при різних співвідношеннях головних напружень в умовах циклічного навантаження. Показано, що застосування феноменологічного підходу удосконаленої пружно- в’язкопластичної моделі дає змогу якісно описати ефекти деградації структури під дією температурно-силових чинників, які супроводжують експлуатацію реальних конструктивних елементів та суттєво впливають на закономірності деформування, пошкоджуваність та міцність конструкційних матеріалів в умовах складного напруженого стану. Оцінено швидкість процесу змін гомогенності досліджених сталей при різних співвідношеннях головних напружень циклу в умовах циклічної повзучості. На основі експериментальних досліджень отримано кореляційні залежності між відносними значеннями коефіцієнта гомогенності і функцією деформаційних властивостей матеріалу та видом напруженого стану, що дозволяє значно спростити визначення параметрів, які характеризують граничний стан елемента конструкції.

Ключові слова:плоский напружений стан, розсіяні пошкодження, коефіцієнт гомогенності, пошкоджуваність металу, теплостійкі сталі, циклічне навантаження.

Наведено результати експериментальних досліджень щодо вибору оптимальної методики випробувань матеріалів на твердість залежно від їх фізико-механічних властивостей. Розглянуто можливість оцінки достовірності структурних параметрів – коефіцієнтів гомогенності та варіації – різних приладів при одержанні значень твердості металевого прокату. Наведені експериментально отримані результати показали їх ефективність. Проведено контроль достовірності методів проведення випробування на твердість матеріалів різної пластичності шляхом визначення ступеня розсіювання отриманих результатів методом LM-твердості. Проаналізовано вплив фізико-механічних характеристик матеріалу на точність проведення випробування на твердість. Визначено можливість вибору найбільш достовірної методики Брінелля, Віккерса або Роквелла для отримання характеристик твердості залежно від рівня пластичних властивостей листового матеріалу. Відповідно до теорії малих вибірок Фішера в частині генеральної сукупності, статистично оцінено достовірність методик вимірювання за вибіркою обмеженого обсягу, за якою можна оцінити достовірність результатів визначення твердості різними методиками та оптимальний варіант випробування матеріалів, зокрема високоміцних, на твердість. Згідно з методикою дисперсійного аналізу щодо вибору оптимального варіанту досліджень матеріалів на твердість статистична оцінка достовірності вимірювань твердості проводилася за довільною вибіркою з генеральної сукупності в її центральній частині у кількості наступних один за одним п’яти вимірювань. Для знаходження невизначених членів варіаційного ряду застосовано перевірку дисперсій з використанням критерію Кохрена. На основі результатів досліджень установлено переважну доцільність методик Брінелля, Віккерса або Роквелла при проведенні випробувань на твердість залежно від рівня пластичності матеріалів, особливо високоміцних, враховуючи їх структурний стан в оцінці параметрами розсіювання характеристик твердості: коефіцієнтами гомогенності та варіації. Наявність цієї інформації дає змогу більш достовірно визначати механічні характеристики матеріалів за значеннями твердості.

Ключові слова:твердість, статистична оцінка достовірності вимірювань, структурний стан, метод LM-твердості, методики Брінелля, Віккерса, Роквелла, коефіцієнти гомогенності та варіації, дисперсія відтворюваності, критерій Кохрена.

Проаналізовано сучасний стан парку вантажних вагонів для перевезення зерна. Показано, що такі вагони вичерпали початково призначений термін служби, який встановлений заводом- виробником, та мають однотипні дефекти несівних конструкцій в зоні заклепкових з’єднань заднього упору автозчепу з хребтовою балкою. Розроблено 3D-модель вагона-зерновоза типової конструкції та розраховано методом скінченних елементів за допомогою програмного комплексу SolidWorks згідно з третьою теорією міцності розподіл напружень біля отворів заклепкового з’єднання заднього упору автозчепу з хребтовою балкою при одночасній дії нормативних сил відповідно до встановлених розрахункових режимів I та III. На основі результатів розрахунків та досліджень із визначення місцеположення і причин виникнення тріщин розроблено технічне рішення для модернізації рами вагона з відновленням несівної здатності.

Ключові слова:вагон-зерновоз, рама кузова, хребтова балка, міцність, опір втомі, модернізація.

властивостями та помірною деградацією в організмі людини, що робить його цікавим для регенеративної медицини. Композитні матеріали з ШФ і поліетиленгліцидилметакрилату (ПЕГДМА), біосумісного полімеру привертають увагу як матеріали-скаффолди для регенеративної медицини. Наскільки відомо авторам, композитні гідрогелі ШВ-ПЕГДМА досі не виготовлялися з використанням оптичних методів виробництва, а зміна їхніх властивостей при стиску під час деградації не вивчалася. До гідрогелів ШВ-ПЕГДМА було додано целюлозне нановолокно (ЦНВ) – наноматеріал рослинного походження з хорошими механічними властивостями та біосумісністю – для покращення їх механічних властивостей. Композитні гідрогелі ШВ-ПЕГДМА отримано методом тривимірного (3D) друку. Міцність при стиску отриманих гідрогелів, що зберігалися у чистій воді або фосфатному буферному розчині, тимчасово зростала, а через чотири дні зменшувалася. Через сім днів міцність знизилася до рівня, подібного до міцності зразків, які не містили ЦНВ. У тестах на формованість відтворюваність моделі змінювалася залежно від інтенсивності світла та концентрації ЦНВ.

Ключові слова:фіброїн шовку, поліетиленгліцидилметакрилат, цифрова обробка світла, міцність при стиску, біорозклад.

Механізм поширення тріщин від кругових вибухових отворів із двома симетричними тріщинами при вибухових роботах у гірських породах досліджували методом розриву зсуву. Коефіцієнти інтенсивності напружень у вершинах тріщин, що вже існували, було визначено чисельно з використанням варіацій переміщень біля вершин тріщин. Вивчено і порівняно варіації розривів переміщень уздовж попередньо існуючих тріщин, що виходять із вибухових свердловин, із використанням лінійних, квадратичних і кубічних колокацій. Для вивчення поведінки кінців тріщин використовуються кубічні колектори, а також спеціальний елемент для зменшення сингулярності на кінчиках тріщин. Чисельні результати нормованого коефіцієнта інтенсивності напружень для лінійних, квадратичних і кубічних колокацій розривів зсуву порівнюються з аналітичними. Досягнуто хороше узгодження між ними.

Ключові слова:метод розриву зі зміщенням, попередньо існуючі симетричні тріщини, вибухові отвори.

Систематично проаналізовано мікроструктуру та механічні властивості литого магнієвого сплаву AZ61 із вмістом рідкісноземельних елементів 1,0~4,0 мас.% за допомогою оптичної мікроскопії, РЕМ, EDS та XRD. Результати показують, що на додаток до очевидного розподілу скелетної фази β-Mg17Al12 невелика кількість квазікристалічної фази Mg32(Al, Zn)49 розподілена в литому сплаві AZ61. Із додаванням рідкісноземельних елементів дендрити скелетної фази β- Mg17Al12 в матриці литого магнієвого сплаву AZ61 вочевидь розпадаються. Зі збільшенням вмісту рідкісноземельних елементів розпад дендритів стає більш серйозним, а квазікристал Mg32(Al, Zn)49 зникає. При вмісті рідкісноземельних елементів 1%Ce~2%Ce сплав в основному складається з голчастих, точкових або кластерних фаз Al4Ce і Al8Mn4Ce з невеликою кількістю Al4La. При додаванні суміші рідкісноземельних металів 2,8%Ce+1,2%Nd фазу Al8Mn4Ce не було виявлено в сплаві, вона в основному складалася з рідкісноземельних фаз Al3Nd і Al4Ce. Ці рідкісноземельні фази мали форму радіаційної голки, вербового листа, стрижня, плями, шару і невеликого неправильного блоку. Литий магнієвий сплав AEZ641 (2,8 мас.% Ce+1,2 мас.% Nd) має найкращі комплексні характеристики, а його границя текучості на 2% вища, ніж у литого сплаву AZ61. Границя міцності при розриві, твердість і відносне видовження литого магнієвого сплаву AZ61 подібні до литого сплаву AZ61. Механізм руйнування литого сплаву AZ61+xRE - це в основному крихке руйнування з розщепленням.

Ключові слова:змішані рідкісноземельні метали, литий сплав AZ61, мікроструктура, механічні властивості.

Виконано малопотужний акустичний неруйнівний контроль композитної пластини, армованої скловолокном. Вхідну акустичну потужність у мікроватовому діапазоні було використано для активації розшарування на основі локального резонансу дефектів (ЛРД). Проведено порівняння чисельних результатів з експериментальними. Чисельне моделювання проводилося за допомогою програмного комплекcу ABAQUS. Створено модель взаємодії косопадаючої хвилі з 3D композитною пластиною і досліджено картину звукового випромінювання над пластиною з повітряним прошарком над нею. В експерименті звук генерувався п’єзодинаміком, а для прийому над пластиною використовувався МЕМС-мікрофон. Лазерний допплерівський віброметр використовувався для перевірки частоти ЛРД і відповідної форми моди. Вивчено частотний спектр, форму моди на частоті ЛРД, найкращий кут падіння хвилі, ефективність та діаграми спрямованості звуку. 􀟠, 􀟶 􀵌10º, 30º є найкращими напрямками для звукового збудження. Повністю акустична система виявилася ефективнішою, ніж частково акустична система, тобто контактне збудження. Цей метод може бути використаний для контролю великих структур завдяки безконтактному збудженню на великій відстані.

Ключові слова:локальний резонанс дефектів, повністю акустичний неруйнівний контроль, розшарування, армований скловолокном полімер, ефективність контролю.

Технологію з’єднання фрикційним перемішуванням було використано для підготовки листа алюмінієвого сплаву з градієнтом експлуатаційних характеристик за допомогою фрикційного перемішування. Лист було оброблено шляхом старіння розчину, а його металографічну структуру і твердість до і після термічної обробки проаналізовано. Результати показали, що лист із хорошим розподілом градієнта твердості можна отримати, вибравши відповідні параметри процесу. При швидкості обертання перемішуючого інструменту 300 об/хв, швидкості його подачі 250 мм/хв та тиску вниз 6,6 мм твердість верхньої і нижньої поверхонь та перетинів зразків із термообробкою або без неї покращується. Отримано найкращий градієнтний розподіл твердості перетинів. Зерна в перемішаній області підготовленої градієнтної діаграми, отриманої за кожним параметром, певною мірою подрібнюються, особливо після термообробки. Зміни зерен очевидні, але вони ростуть після термообробки. Друга фаза, що випадає в осад після термічної обробки, рівномірно розподіляється, і цей ефект покращує твердість листа. Градієнтний матеріал з алюмінієвого сплаву може відповідати вимогам автомобільної промисловості та іншим вимогам до експлуатаційних характеристик ливарних плит. Установлено, що технологія з’єднання тертя з перемішуванням порівняно з технологією безперервного лиття може краще підготувати градієнтний матеріал з алюмінієвого сплаву, а виготовлений матеріал має менше дефектів.

Ключові слова:з’єднання тертям із перемішуванням, градієнтний матеріал з алюмінієвого сплаву, термічна обробка, мікроструктура, твердість.

Щоб дослідити взаємозв’язок між температурою експлуатації в діапазоні –40℃…250℃ і впливом розміру на властивості розтягування тонких листів ASS-304 з дев’ятьма різними товщинами (40~500 мкм), проведено одноосьові випробування на розтяг тонких листів ASS-304 з однаковим середнім розміром зерна. У діапазоні товщин 40…300 мкм, що відповідає значенням 􀟟 􀵌 􀝐⁄􀝀 від 1,1 до 8,1, границя міцності (UTS), границя текучості (YS) і відносне подовження (EL) ASS-304 демонструють розмірний ефект “чим тонше, тим міцніше”. Зі збільшенням 􀟟 від 1,1 до 8,1 границя текучості швидко зменшується з 1798,8 до 839,0 МПа при 20℃, з 1703,1 до 526,9 МПа при 150℃ і з 1661,2 до 478,9 МПа при 250℃, тобто на 53,36, 69,06 і 71,17% відповідно. Водночас YS при 20℃ окремо 1768,9 до 418,7 МПа з 1695,2 до 343,3 МПа при 150℃, а також з 1645,7 до 330,1 МПа при 250°C, зменшення частки 76,33, 79,75 і 79,94% відповідно. Примітно, що UTS, YS і EL при 150 і 250℃ нижчі, ніж при 20℃, істинне значення напруги листів ASS-304 збільшується при –20℃ і –40℃, а істинна деформація спочатку зростає, а потім слабшає зі збільшенням товщини, причиною цього є ефект трансформаційно-індукованої пластичності ASS-304 при розтягуванні. Асимптотична функція описує залежність між міцністю і значеннями 􀟟, в той час як функція Чепмена являє собою залежність між подовженням і 􀟟. Існує лінійна залежність між температурою експлуатації та властивостями при розтягуванні. Установлено відповідні емпіричні рівняння, що включають 􀜶–􀝐- і 􀜶–􀟟-властивості при розтягуванні, які можуть передбачити UTS, YS і EL тонких листів ASS-304 при різних температурах експлуатації.

Ключові слова:температура експлуатації, тонкі листи, розривні властивості, розмірний ефект, емпірична модель.

Проведено обширне чисельне дослідження на основі генетичних алгоритмів та імовірнісного підходу Вейбулла для виявлення впливу волокон фінікової пальми (DPF), думської пальми та альфа-волокон на пошкодження границі поділу волокон у біокомпозитних матеріалах: фінікова пальма/ епоксидна смола; думська пальма/епоксидна смола та альфа/епоксидна смола. Отримані результати збігаються і добре узгоджуються з останніми теоретичними й експериментальними дослідженнями. Мехді Жонубі та ін. в результаті експериментальних досліджень виявили, що волокна фінікової пальми можна використовувати для поліпшення пластичності епоксидної матриці, а ці ж волокона в композиті на основі епоксидної смоли можуть підвищити міцність останньої залежно від вагового співвідношення використовуваних волокон. Нура Аль-Кахтані та ін. виявили поліпшення морфології композитів, що забезпечує хорошу адгезію між пальмовим волокном і полімерною матрицею. Корисно вивчати можливість просування волокон фінікової пальми в різних секторах розвитку, щоб заохотити промисловість до виробництва екологічних продуктів із неї, які стануть потенційними промоутерами нових технологічних застосувань.

Ключові слова:пошкодження, волокно фінікової пальми, альфа-волокно, епоксидна матриця, передові біокомпозитні матеріали.

Під час проходки високоабразивного шару із сильним впливом тунельних прохідницьких комбайнів (ТПМК) дискові ріжучі кільця, виготовлені зі сталей H13 і DC53, схильні до зносу і відколів. Для збільшення терміну їх служби було розроблено новий вид середньовуглецевої легованої сталі Cr-Mo-W-V (DQ1) з підвищеною твердістю та в’язкістю. Вплив процесу термічної обробки на мікроскопічну структуру та механічні властивості сталі DQ1 вивчали за допомогою спектрометра, оптичного мікроскопа, твердоміра Роквелла та ударного тестера. Зносостійкість сталей DQ1, H13 та DC53 порівнювали й аналізували при випробуваннях на абразивний знос і на руйнування каменя. Результати показують, що хороші механічні властивості та високу зносостійкість сталі DQ1 було отримано після загартування при 1040℃ та відпуску при 540℃. Твердість сталі DQ1 на 4,4 HRC вища, ніж сталі H13, а енергія поглинання удару на 85,7% вища, ніж сталі DC53. При виїмці сильних ударних і високоабразивних утворень середній термін служби ріжучого кільця зі сталі DQ1 збільшився на 24,6% порівнянно з ріжучим кільцем зі сталі H13, а крихкого руйнування, яке характерне для ріжучого кільця зі сталі DC53, не відмічалось. Досягнення дослідження можуть сприяти підвищенню ефективності виїмки та зниженню вартості ТБМ у високоміцних та ерозійних пластах.

Ключові слова:ріжуче кільце з ТБМ, процес термообробки, мікроструктура, механічні властивості, зносостійкість.

Використано лазерний аналізатор розміру частинок для тестування характеристик їх розподілу за розміром чотирьох різних питомих площ поверхні частинок фосфорношлакового порошку (ФШП). За допомогою теорії фракталів порошку визначенно фрактальну розмірність різних питомих площ поверхні групи частинок ФШП. Вивчено вплив фрактального розміру групи частинок ФШП на механічну міцність та індекс активності цементної системи ФШП та цементу у віці 3, 28 та 180 днів. Результати показали, що ФШП із різною питомою поверхнею має самоподібні фрактальні характеристики: чим більша його питома поверхня, тим вища фрактальна розмірність частинок, яка може характеризувати властивості їх тонкості та градації в процесі шліфування і рафінування. Фрактальний розмір частинок ФШП, механічна міцність та індекс активності цементної системи з ФШП мають лінійні кореляційні характеристики. Чим більший фрактальний розмір, тим вища механічна міцність та індекс активності цементної системи з ФШП.

Ключові слова:фосфорношлаковий порошок, частинка, фрактальна розмірність, цементна система, механічна міцність, індекс активності.

Через критичну вібрацію та надлишкову вагу в конструкції рами автомобіля основною проблемою є ефекти прискорення. Описано вибір матеріалу на основі його ваги, зменшення вібрації та підвищення продуктивності транспортного засобу. Розглянуто раму передньої кабіни великовантажного фургона, спроєктовану відповідно до її розмірів. Як правило, рама виготовляється з низьковуглецевої сталі і замінюється на високоміцний екструзійний магнієвий сплав. Аналіз аварійності й удару рамних конструкцій досліджувався з використанням нелінійного аналізу вигину та перехідних процесів. Аналіз напружень, вібрацій та нелінійного вигину проводився за різних умов навантаження. Характеристики згину рами було досліджено аналітично і перевірено за допомогою програми МСЕ (ANSYS 15.0).

Ключові слова:рамна конструкція, магнієвий сплав, перехідне навантаження, нелінійний згин, метод скінченних елементів.