2025 № 3

Розглядається спрощена пружно-пластична модель із градієнтом малої деформації, що включає розмірну залежність, пов’язану з мікроструктурою ізотропного матеріалу. Приймається, що пружні деформації та їхні градієнти описуються рівняннями градієнтної теорії пружності у межах спрощеної моделі. Окрім того, рівняння пластичної течії визначаються за допомогою дисипативної функції, вираженої через швидкості пластичної деформації й їхні градієнти. Згідно з прийнятими рівняннями пружно-пластична модель збагачується градієнтами пружної і пластичної деформації, що розширює можливості моделювання внаслідок включення розмірних шкал внутрішньої довжини матеріалу, пов’язаних із пружністю та дисипацією, зумовленою пластичністю. Застосовується альтернативний підхід, згідно з яким рівняння пластичної течії інтегруються за етап навантаження з метою отримання визначальних рівнянь не для приростів, а для повних компонентів напружень, деформацій і їхніх градієнтів. Особливість сформульованих рівнянь полягає у тому, що за формою вони формально подібні до рівнянь деформаційної теорії пластичності. Це спрощує аналіз коректності та застосування отриманих рівнянь при розв’язанні крайових задач. Визначено умови, за яких розглянута пружно-пластична модель із градієнтом деформації не суперечить вимогам постулату Друкера. Сформульовано варіаційну постановку крайової задачі у змішаній формі щодо переміщень, деформацій, напружень і градієнта деформації. Наведено результати розв’язання модельної задачі про одновісний розтяг квадратної пластини з вузьким вирізом з урахуванням ефекту градієнта деформації.

Ключові слова:пружно-пластична модель, градієнт деформації, постулат Друкера, крайова задача, варіаційна постановка.

У процесі довготривалого напрацювання енергетичного обладнання теплових електричних станцій в умовах повзучості і втоми пошкоджуваність його металу суттєво збільшується. Особливо пошкоджуються зварні з’єднання паропроводів і елементи системи, виготовлені з теплостійких перлітних сталей 15Х1М1Ф і 12Х1МФ. Їхній пошкоджуваності, яка в процесі напрацювання переходить у руйнування, сприяє структурна, хімічна і механічна неоднорідність металу зварних з’єднань, яка відповідно зростає. І тому виявлення особливостей пошкоджуваності, узагальнення її проявів і систематизація є доцільним. Загалом пошкоджуваність розвивається за механізмами повзучості, втоми і корозійної втоми. Кожен із наведених механізмів має свої особливості прояву. Виявлення пошкоджуваності дає змогу встановити оптимальний термін часу для її усунення та підвищити надійність експлуатації старіючого обладнання теплових електричних станцій, першочергово зварних з’єднань паропроводів і його залишковий ресурс.

Ключові слова:надійність, ресурс, зварні з’єднання паропроводів, механізми пошкоджуваності, структурні зміни, тріщини, повзучість, втома, руйнування, зона термічного впливу, метал шва.

Тематика оцінки міцності споруд і конструкцій від вибухових навантажень не є доволі поширеною, і наявні джерела інформації не містять чітких методологічних підходів і нормативних вимог до коректного врахування вибухових навантажень й оцінок їхньої міцності. Перед безпосереднім розрахунком і оцінкою міцності споруд і конструкцій, розташованих на майданчику АС, необхідно провести дослідження щодо наявних емпіричних і чисельних підходів до моделювання вибухових навантажень. Чинні в Україні державні будівельні норми, що встановлюють загальні правила визначення навантажень на будівельні конструкції, не містять у достатньому обсязі рекомендації для визначення параметрів ударної хвилі. Огляд емпіричних підходів до визначення навантаження від вибуху на конструкцію приведено у повідомленні 1. Продовжується розпочате в [1] дослідження і розглядаються можливості використання прямого чисельного моделювання вибуху, утворення і розповсюдження повітряної ударної хвилі для оцінки навантаження від вибуху на конструкцію.

Ключові слова:захисна оболонка, споруди та конструкції, вибух, вибухова хвиля, атомна електростанція, чисельне моделювання.

Деформування і руйнування конструкційних матеріалів віддзеркалюють декілька складних фізико-термодинамічних процесів, що послідовно й одночасно відбуваються в матеріалі на мікро- та макрорівнях. У матеріалі, як і в будь-якій термодинамічній системі, мають місце безперервні трансформації різних видів енергії. Поява нових фізичних моделей деформування та уявлення про ієрархію процесів руйнування дають можливість коригувати відомі підходи, спонукають до модернового погляду на міцність матеріалів як на втрату локальної і загальної стійкості термодинамічної системи. Відомо багато фізичних і феноменологічних досліджень, скерованих на пошук енергетичних критеріїв руйнування. Сформульовано фізико- феноменологічні засади енергетичних критеріїв руйнування суцільного середовища за різних механізмів деформування: при випаровуванні, плавленні, одно- та багаторазовому навантаженні. Запропоновано загальний відносний термодинамічний критерій руйнування матеріалів. Критерій зв’язує роботу руйнування з внутрішньою енергією матеріалу. Його чисельне значення визначається механізмом деформування і залишається сталим для термодинамічно подібних матеріалів. Установлено фізичний зміст критерію. На макрорівні він віддзеркалює зв’язок між роботою руйнування й енергією термічного деформування і окреслює границю можливого зростання об’єму тіла внаслідок деформування, на мікрорівні — визначає теоретичну міцність і відстань до припинення міжатомної взаємодії. Фундаментальність і універсальність критерію підтверджено відомими феноменологічними залежностями граничного стану, які можна розглядати як його окреі випадки.

Ключові слова:термомеханічне деформування, критерій руйнування, конструкційні матеріали, хімічні елементи, суцільне середовище, граничний стан, феноменологічні рівняння.

Тривалий досвід експлуатації парових турбін свідчить про можливість суттєвих пошкоджень різної природи (механічна і термічна втома, повзучість, корозія тощо) в результаті статичного і динамічного навантаження відповідальних конструктивних елементів, дії змінної у часі високої температури, корозійного середовища. У ряді випадків такі пошкодження досягають критичних розмірів, що призводить до катастрофічних руйнувань парових турбін. Одним із шляхів попередження аварійних подій, пов’язаних з експлуатацією турбін із критичними пошкодженнями, є виявлення основних експлуатаційних і конструктивних факторів, які зумовлюють пошкодження елементів конструкції турбіни, а також дослідження інтенсивності накопичення пошкодження внаслідок дії цих факторів із метою забезпечення можливості прогнозування настання граничного стану конструкції. Як експлуатаційні причини зародження і розвитку локального пошкодження типу тріщини розглядається статичне (згин від власної ваги ротора і кручення при стаціонарному режимі роботи турбіни) і динамічне (крутильні коливання) навантаження валопроводу турбіни. За конструктивну причину приймаються концентрація напружень у галтелях і виточках (канавках) та складна геометрія валопроводу. Для дослідження використовуються скінченно- елементна розрахункова модель валопроводу парової турбіни К-210-130 і підходи механіки руйнування. Досліджено умови виникнення розсіяного і локального пошкодження типу крайової і кільцевої тріщини при статичному і динамічному навантаженні, вплив концентрації напружень на інтенсивність втомного розсіяного пошкодження. Показано вплив точності синхронізації при підключенні турбогенератора до мережі на інтенсивність розсіяного і локального пошкодження типу кільцевої тріщини.

Ключові слова:вал турбіни, статичне навантаження, крутильні коливання, концентрація напружень, втомне пошкодження.

Однією із задач гарантування безпечної й сталої роботи залізничного транспорту є оцінка життєвого циклу рейок. Наразі основними причинами їхнього виходу з ладу є розвиток дефектів, що виникають унаслідок контакту з колесами рухомого складу. Сучасні підходи до прогнозування зношування і контактно-втомної витривалості залізничних рейок ґрунтуються на використанні кінетичної теорії пошкодженості. В основі таких прогнозів лежить розрахунок тривимірного напружено-деформованого стану рейок під дією комбінації зовнішніх силових і температурних впливів. Складність цих задач пов’язана з необхідністю урахування контактної взаємодії рейок із колесами рухомого складу та конструктивними особливостями залізничної колії. Для розв’язання таких задач застосовуються як аналітичні, так і різні чисельні методи, зокрема метод скінченних елементів. Детально розглянуто аналітичне розв’язання контактної задачі, оскільки ці результати використовуються при формулюванні моделей граничних умов у розрахункових схемах методу скінченних елементів, а також для оцінки точності чисельних розрахунків. Розглянуто особливості побудови розрахункових схем задачі контактної взаємодії рейок і коліс. Основну увагу приділено оцінці впливу деяких конструктивних параметрів рейкової колії на величину і розподіл напружень у зоні контакту. На конкретних прикладах показано, як змінюється величина максимальних еквівалентних напружень залежно від кута нахилу підошви рейки до основи, ширини залізничної колії, підвищення зовнішньої рейки на кривих ділянках колії. Розглянуто вплив профілів поверхонь кочення рейок і коліс рухомого складу на рівень контактних напружень. Результати будуть корисними для розуміння фізичних процесів накопичення пошкоджень, виникнення і розвинення дефектів у рейках, а також для розвитку методів прогнозування контактно-втомної витривалості цих важливих елементів залізничної інфраструктури.

Ключові слова:залізничні рейки, контактні напруження, контактно-втомні дефекти, метод скінченних елементів.

Проведено модифікацію відомої методики визначення динамічної границі плинності металевих матеріалів у діапазоні швидкостей деформації 103…105 с–1 при ударному стиску. Оригінальна методика є різновидом методики розрізного стрижня Гопкінсона. Внесені зміни дали змогу розширити перелік високоміцних матеріалів, що придатні до дослідження, спростити виготовлення і зменшити вартість зразка. На модельному матеріалі сталь Ст3 показано, що точність визначення динамічної границі плинності при швидкості деформації до 8∙104 с–1 не погіршується, і відповідно модифіковану методику можна використовувати для дослідження високоміцних сталей. Тестування методики було проведено на двох високоміцних сталях Swebor 500 (твердість 50 HRC) і 450 (твердість 45 HRC). Результати випробувань на ударний стиск наведено на зведеному графіку залежності границі плинності від швидкості деформації. Ці сталі мають схожі характеристики динамічної границі плинності. Для всіх сталей, що досліджувались, характерне значне підвищення границі плинності з ростом швидкості деформації. При цьому границя плинності обох високоміцних сталей зросла більше ніж у 1,8 раза порівняно зі статичним значенням, а сталі Ст3 – більше ніж у 6 раз. Повідінка високоміцних сталей має особливість – вони демонструють швидке зростання границі плинності при швидкості деформації до 3∙103 с–1 і вихід на плато вище ніж 2 ГПа. Для сталі Ст3 така поведінка відсутня. Наведено модифіковану методику, що дає змогу отримувати нові данні, які уточнюють поведінку високоміцних металевих матеріалів при ударному навантаженні.

Ключові слова:динамічна границя плинності, швидкість деформації, високоміцні металеві матеріали.

З метою встановлення закономірностей росту тріщин втоми в конструкційних сталях проведено дослідження циклічної тріщиностійкості на зразках у вигляді двоконсольної балки та запропоновано інтерпретацію отриманих результатів на основі двокритеріальних діаграм оцінки руйнування. Введено поняття 􀜭􀯂-контрольований процес, що відображає лінійно- пружне деформування зразка відповідно до критеріїв лінійної механіки руйнування. Вплив значних прикладених амплітудних зусиль у ДКБ-зразках малих товщин і відносно коротких початкових тріщин, виготовлених як зі сталі 5ХНМ, так і ЕП921 (03Х9К14Н6М3ДФ-ВД), спостерігався у вигляді екстремального розкиду експериментальних даних для лівої (першої) ділянки кінетичної діаграми росту тріщини втоми і пояснюється в’язким 􀜲􀯅􀯅 – контрольованим або змішаним (двокритеріальним) як 􀜭􀯂-, так і 􀜲􀯅􀯅-контрольованим процесом росту тріщини втоми. Проведено комплекс досліджень хімічного складу, механічних властивостей, в’язкості руйнування і характеристик циклічної тріщиностійкості цих сталей, які використовуються при виробництві корпусів газостатичних установок. Запропоновано підхід щодо інженерної оцінки залишкового ресурсу (довговічності) конструкції на стадії проєктування.

Ключові слова:ріст тріщини втоми, ефект коротких тріщин, кінетична діаграма росту тріщини втоми, двокритеріальний підхід, діаграма оцінки руйнування.

Згідно з результатами проведених досліджень виконано електрошлакове зварювання зразків сталі 09Г2 товщиною 45 мм двома електродними дротами діаметром 2,0 мм. Вибрані зварювальні матеріали і параметри режиму за візуальною оцінкою й аналізом осцилограм струму та напруги забезпечили стабільний і спокійний характер протікання процесу зварювання без коротких замикань і дугових розрядів із формуванням якісного зварного з’єднання без непроварів, шлакових включень, пор, тріщин. Підвищення швидкості зварювання в 1,4 раза дало змогу знизити температуру в зоні термічного впливу (ЗТВ) на 300…500°С до рівня діапазону зони нормалізації з утворенням дрібнозернистої структури з високими механічними властивостями. Аналіз мікроструктур показав відсутність мартенситу в металі шва та ЗТВ. Розміри зерна металу шва коливаються в діапазоні 100…200 мкм. Присутні окремі ділянки фериту із зерном від 20 до 70 мкм. Розміри зерна в металі ЗТВ знаходяться в межах 20…40 мкм. Визначено, що при застосуванні комбінації дротів марок Св08Г2СЮ+Св08Г2С твердість металу шва становить близько 230 НV, твердість уздовж ЗТВ варіюється від 176 до 250 НV. При використанні більш легованих дротів марок Св10НМА+Св10ХГ2СМА значення твердості металу шва знаходяться в діапазоні 195…208 HV, а вздовж ЗТВ – 144…167 HV. Підібрані марки електродних дротів дали змогу покращити механічні властивості – границю міцності і плинності металу шва на 18…22% (до 446 і 645 МПа відповідно), металу ЗТВ на 5…10% (до 340 і 531 МПа відповідно) та в 2,2 раза збільшити значення ударної в’язкості металу шва (до 17,5 Дж/см2).

Ключові слова:сталь великої товщини, однопрохідне зварювання, електрошлакове зварювання, зона термічного впливу, структура металу, механічні властивості.

Використовуючи нову методологію обробки й аналізу результатів інструментального індентування, визначено рівень максимальної пружної деформації та границю пружності. Установлено, що коефіцієнт перерахунку (відношення твердості до границі пружності) досліджених матеріалів при використанні стандартного індентора Берковича змінюється від 3,60 до 1,59 залежно від рівня модуля пружності. Запропоновано формулу для визначення коефіцієнта перерахунку з урахуванням величини модуля пружності. Проведено порівняння різних підходів між собою, які враховують вплив модуля пружності й коефіцієнта Пуассона на твердість матеріалів.

Ключові слова:інструментальне індентування, твердість, модуль пружності, пружна деформація, границя пружності, коефіцієнт перерахунку, коефіцієнт Пуассона.

Для покращення руйнівної здатності кумулятивних боєголовок підводної зброї (наприклад, торпед) проти двошарових конструкцій корпусу підводного човна було розроблено три типи кумулятивних боєголовок, включно з одинарним напівсферичним конічно-півсферичним, комбінованим і подвійним напівсферичним комбінованим вкладишами, які здатні пробивати двошарові пластини водних цілей. Проведено вісім випробувань на моделі масштабу 1:3 для дослідження руйнування підводних цілей різними лайнерними боєголовками. Порівнюючи морфологію руйнування пластин-мішеней, одну з кругло-півсферичних комбінованих і двопівсферичних комбінованих схем лайнера було вибрано як прототип повнорозмірної боєголовки, після чого було проведено два підводних експериментальних випробування повнорозмірної боєголовки. Показано, що два типи повнорозмірних комбінованих оболонок можуть повністю пробити еквівалентну мішень-обшивку двокорпусного підводного човна, що складається з 10-міліметрової негерметичної оболонки, 1000-міліметрового проміжного шару води і 40-міліметрової мішені-обшивки, стійкої до тиску. Глибина проникнення для пластин- мішеней післядії перевищувала 1300 мм. За тих же умов загальна глибина проникнення конічно- півсферичного комбінованого вкладиша була приблизно в 1,6 раза більшою, ніж двосферичного комбінованого, що вказує на його оптимальну пробивну здатність. Отримані результати є корисними для експериментальної перевірки для проєктування боєголовок підводної зброї і захисту кораблів.

Ключові слова:кумулятивний заряд бойової частини, двошарова водна цільова пластина, руйнівний ефект, комбінований вкладиш.

Досліджується надання знань про виробництво й аналіз методом скінченних елементів (МСЕ) поведінки при розтягуванні функціонально-градуйованих матеріалів (ФГM). Виробництво цих матеріалів є новим підходом у виробничому секторі. Вони використовуються в різних галузях промисловості, включно з судноплавством, офшорною і аерокосмічною (апарати для повернення на Землю) промисловістю та ін. Для виготовлення стінки ФГМ (SS 308L/347) використовується дугове зварювання в середовищі захисних газів. Порівняно з кованими сплавами (WA) саме ця стінка продемонструвала кращі характеристики, такі як міцність при розриві та мікроструктурні особливості. Поведінку зразків ФГМ при розтягуванні було змодельовано з меншою похибкою.

Ключові слова:зварювання, адитивне виробництво, мікроструктура, границі зерен, чисельне моделювання, метод скінченних елементів.

Для вивчення впливу розподілу сталевої арматури на показники вибухостійкості залізобетонних плит проведено імітаційне дослідження показників вибухостійкості бетонних плит із різними схемами її розподілу шляхом зміни в бетонній плиті при збереженні однакового співвідношення армування з використанням програмного забезпечення для скінченноелементного моделювання ANSYS/LS-DYNA. Основну увагу зосереджено на впливі відстані між сталевими стрижнями, кількості шарів армування, товщини захисного шару і положення арматури при одношаровому армуванні на показники вибухостійкості залізобетонних плит при вибуховому навантаженні. Показано, що при однаковому співвідношенні армування зі зменшенням відстані між сталевими стрижнями з 200 до 100 мм максимальне переміщення плити в середньому прольоті при однаковому вибуховому навантаженні зменшується на 34,9%, але при цьому покращуються властивості плити при згині й розтягу. Що стосується кількості шарів армування, то максимальне зміщення двошарових армованих панелей зменшується на 40,2% порівняно з одношаровими, а показники вибухостійкості двошарових панелей значно кращі, ніж одношарових. Відносно товщини захисного шару, то зі зменшенням його товщини з 40 до 15 мм максимальне зміщення і кінцевий прогин плити під дією вибухового навантаження зменшуються, а противибухові властивості підвищуються. При одношаровому армуванні плити максимальне переміщення в ії середньому прольоті зменшується на 25,6 і 16,4% відповідно при розташуванні арматури в середині плити і біля задньої поверхні вибуху при загальному руйнуванні порівняно з розташуванням арматури біля передньої поверхні вибуху. Результати досліджень придатні для вибухостійкого проєктування будівель.

Ключові слова:розподіл арматури, вибухостійкість, залізобетонна плита, чисельне моделювання.

Проведено комплексне дослідження статичної поведінки, згину і вільних коливань композитних пластин, армованих вуглецевими нанотрубками (CNTRC), що спираються на пружну основу Пастернака. Композитні пластини виготовлено з функціонально і рівномірно розподіленими вуглецевими нанотрубками (FG-X, FG-O, FG-V і UD) з метою дослідження їхнього впливу на механічні властивості пластини CNTRC. Для точного моделювання деформаційної поведінки пластин було прийнято неполіноміальну теорію деформації зсуву на основі секансової функції. Метод скінченних елементів використовується як методологія чисельного розв’язання для аналізу пластини, що забезпечує справжній підхід до дослідження їхньої складної поведінки. Для підвищення ефективності обчислень без шкоди для точності результатів модифіковано умови нерозривності з 𝐶1 на 𝐶0 шляхом введення додаткових ступенів свободи в систему. Досліджено статичну реакцію, характеристики згину та частоти вільних коливань пластин за різних параметричних умов. Систематично проаналізовано й обговорено вплив різного розподілу вуглецевих нанотрубок на механічну поведінку пластин. Отримано цінну інформацію для проєктування й оптимізації композитних конструкцій, армованих вуглецевими нанотрубками, для різних інженерних застосувань.

Ключові слова:композитні пластини, армовані вуглецевими нанотрубками, теорія неполіноміальної зсувної деформації, метод скінченних елементів, пружна основа Пастернака, механічна поведінка.

Для прогнозування втомної довговічності комбінованого ущільнювального кільця в умовах пульсації тиску за допомогою прискорених втомних випробувань за Дематтіа було визначено характерні параметри поширення втомних тріщин у матеріалах. Для оцінки величини напружень та їхнього розподілу в небезпечному перерізі комбінованого ущільнювального кільця в умовах пульсації тиску проведено імітаційний аналіз на основі моделі прогнозування розповсюдження втомної тріщини, а для одиничного розташування небезпечного перерізу – прогнозування втомної довговічності. Одночасно було проведено прогнозне дослідження ресурсу втомного тріщиноутворення комбінованого ущільнювального кільця в поєднанні з Fesafe для перевірки обґрунтованості параметрів моделі прогнозування втомного ресурсу. Показано, що мінімальна втомна довговічність має місце в середньому і верхньому положенні С-кільця, а втомна довговічність, прогнозована за допомогою Fe-safe в положенні небезпечного перерізу, в основному узгоджується з прогнозованою теоретичною моделлю з відносною похибкою в межах 10%, що забезпечує методологічну основу для прогнозування втомної довговічності комбінованого ущільнювального кільця в умовах пульсації тиску.

Ключові слова:комбіноване ущільнювальне кільце, пульсація тиску, прогнозування втомної довговічності, Fe-safe аналіз.

Досліджено структурні, пружні, електронні, магнітні й оптичні характеристики кубічних нітридних перовскітів BaCaN3 і BaSrN3. Використано код WIEN2K і метод повнопотенціальної лінеаризованої доповненої плоскої хвилі (LAPW), реалізований у рамках теорії функції густини (DFT) з узагальненими градієнтними наближеннями (GGA-PBE) та модифікованими обчисленнями Бека–Джонсона (mBJ). Структурні деталі для обох сполук визначено за допомогою оптимізації кривої Бірча–Мурнагана, яка встановлює їхні стабільні структурні стани в основному стані. Пружні властивості оцінюються з використанням пакета IRelast, що дає змогу виявити пластичність, анізотропію і механічну стабільність сполук. Обидва матеріали демонструють анізотропію і стабільність, на що вказує оцінка пружних констант. Аналіз коефіцієнтів Пуассона та П’ю показує, що сполуки є пластичними. Структурний аналіз підтверджує їхню кубічну симетрію. Напівметалеву природу сполук підтверджує їхня металева поведінка в одному спіновому каналі та напівпровідникова поведінка в протилежному каналі. Для ВаСаN3 i BaSrN3 спостерігається пряма заборонена зона зі значеннями 4,28 і 3,81 еВ в GGA-PBE. Для mBJ-GGA-PBE ці значення складають 6,31 і 6,42 еВ для BaCaN3 і BaSrN3 відповідно. Домінування N-2p-орбіталей навколо рівня Фермі видно з розрахунків густини станів (DOS)/часткової густини станів (PDOS). Виявлено, що загальний магнітний момент становить ціле число 5 мкБ, що підтверджує напівметалеву природу, а основним джерелом магнітного моменту є спінова поляризація p-електронів в атомах азоту. Оптичні властивості, включано з показником заломлення 𝑛􁈺𝜔􁈻 і коефіцієнтом екстинкції 𝑘􁈺𝜔􁈻, обчислено з використанням діелектричної функції.

Ключові слова:перовскіти, пружні властивості, оптичні властивості, теорія функціоналу густини, енергетичний розрив, щільність станів.

Існує ще багато труднощів і проблем у моделюванні пальової опори під час визначення динамічних характеристик моделі фундаменту турбогенератора внутрішнього згоряння (ТВЗ). Щоб продемонструвати важливість точного контролю жорсткості палі при випробуванні моделі, було проведено кількісний аналіз впливу відхилень жорсткості на динамічні характеристики фундаменту за допомогою теоретичного й чисельного аналізу. Згодом було спроєктовано і впроваджено сталеву каркасну опору (еквівалентна паля) для відтворення жорсткості палі при випробуванні моделі фундаменту ТВЗ з використанням комплексного підходу, що включає в себе твердоелементне моделювання Abaqus, вимірювання жорсткості прототипу й ітераційну оптимізацію конструкції. На основі цього було проведено модальні випробування масштабованого фундаменту, а експериментальні результати порівнювали з двома числовими моделями: одна – з використанням пружинних елементів, інша – з використанням суцільнотягнутих рамних опор як паля. Показано, що відхилення загальної жорсткості пальового фундаменту на 25% і відхилення 1/4 паль на 50% призведе до неприпустимого відхилення динамічних характеристик фундаменту, а також змінить частину режиму його власних коливань. У модельних випробуваннях кінцеве середнє відхилення тривісної жорсткості 24 еквівалентних пальових рам контролюється в межах 5%. Результати модальних випробувань масштабованого фундаменту з цими рамними опорами узгоджуються з результатами чисельного моделювання, а середнє відхилення частоти власних коливань становить менше ніж 5%. Використання сталевої рамної опори для моделювання палі фундаменту ТВЗ дає змогу ефективно контролювати відхилення жорсткості палі, а також забезпечує реалістичну технічну схему для її моделювання в інших подібних модельних випробуваннях.

Ключові слова:фундамент ТВЗ, моделювання жорсткості палі, опора сталевої рами, модальний тест, чисельний аналіз.

Теоретичне визначення критичного напруження згину 𝜎𝑐𝑟 монококової композитної оболонки ґрунтується на розв’язку за власними значеннями. Це значною мірою перебільшує прогноз для випадку асиметричного режиму згину (існують колові хвилі навколо оболонки або 𝑛 􀵍 0) порівняно з даними випробувань, про які повідомляється. Такі оболонки потребують проведення аналізу після згинання за відомим підходом SPLA або введення недосконалості, щоб отримати коефіцієнт збиття для конструкції. Отримано розширений новий простий аналітичний розв’язок для вибору правильного рівняння для 𝜎𝑐𝑟 з метою прогнозування різних режимів згину. Виявлено, що для симетричного режиму згину (𝑛 􀵌 0) коефіцієнт зминання майже дорівнює одиниці. Якщо монококову оболонку з асиметричним режимом згину розглядати як сендвіч- оболонку (із підвищеним 𝜎𝑐𝑟), то коефіцієнт вибивання зростає, в результаті чого як лінійні, так і нелінійні значення 𝜎𝑐𝑟 майже однакові. Це пояснюється тим, що завдяки бічній підтримці жорсткого або напівгнучкого стільникового заповнювача цей дефект є нечутливим до вигину. Сендвіч-опція, навіть при дуже малій висоті осердя, дає змогу напруженню волокон досягти міцності матеріалу. Для режиму згинання при зсуві серцевини не передбачається аналіз режиму після згинання.

Ключові слова:cендвіч-оболонка з вуглепластикової шкіри, післявипучування, симетричний та асиметричний режими, стільниковий стрижень, геометричні недосконалості.

За допомогою обширної експериментальної програми вивчено ефективність однокомпонентного покриття з полісечовини як захисного бар’єра для бетонних гребель у холодних регіонах. Результати показують, що це покриття зберігає значне подовження і демонструє хорошу міцність при розриві навіть за температури до –45°C. Покриття зберігає міцне зчеплення з бетоном після 300 циклів заморожування–відтавання. Це свідчить про те, що спеціально розроблена поверхнева гідроізоляція для поперечних швів бетонних дамб може ефективно запобігати проникненню води під високим тиском і при великих отворах у швах. Міцність зчеплення між льодом і полісечовинним покриттям значно нижча, ніж між льодом і пінополіуретаном, що зменшує ризик відколювання льоду для ізоляційного шару. Покриття також зберігає високу міцність при розриві при короткочасній (15 хв) дії від прямого вогню, але більш тривалий вплив останнього призводить до руйнування зчеплення з бетоном. Полісечовинне покриття зберігає понад 80% своєї початкової міцності при розриві після 1869 годин прискореного старіння в ксеноновій дузі, причому зниження міцності відбувається переважно в перші години старіння.

Ключові слова:полісечовинне покриття, низька температура, міцність при розриві, зчеплення, прискорене старіння.

З точки зору складу і мікроструктури виявлено взаємозв’язок структура-активність між механічними властивостями й швидкістю дроблення пропантів для гідророзриву пласта, щоб обґрунтувати теоретично оптимізацію, контроль якості та механізм впливу на механічні характеристики кварцових піщаних пропантів. За допомогою методу контролю однієї змінної досліджено взаємозв’язок структура–активність між складом і мікроструктурою кварцових піщаних пропантів гідророзриву пласта з різними характеристиками, наприклад розміром комірок та механічними властивостями. Елементний склад, фазовий склад і мікроструктуру зразків визначали за допомогою рентгенофлуоресцентної спектроскопії, рентгенівської дифракції і растрової електронної мікроскопії відповідно. Елементний фазовий склад зразків є причиною впливу на твердість, в’язкість і коефіцієнт руйнування. Розмір зерен і розмір пор зразків визначають механізм впливу на щільність, твердість, в’язкість і швидкість дроблення. Вміст Al2O3 визначає механічні властивості зразків, а MgAl2O4 може допомогти покращити механічні властивості. Нанорозмір зерна, висока щільність і сітчаста мікроморфологія є важливими факторами, які покращують механічні властивості зразків.

Ключові слова:кварцовий пісок для гідророзриву пласта пропанти, склад, мікроструктура, механічні властивості, взаємозв’язок структура-активність.