2018 № 4

Проблеми міцності. - 2018. - № 4.

ХАРЧЕНКО В. В., ЧИРКОВ О. Ю., КОБЕЛЬСЬКИЙ С. В., КРАВЧЕНКО В. І.

Особенности расчета на сопротивление разрушению патрубковой зоны корпуса реактора АЭС (рос. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 5-18.

Сформульовано основні методичні положення і порядок проведення уточненого розрахунку напружено-деформованого стану й опору руйнуванню патрубкової зони корпусу реактора при термошоці. В основу скінченноелементного аналізу покладено змішану схему методу скінченних елементів, що забезпечує безперервну апроксимацію як для переміщень, так і для напружень і деформацій, що дозволяє визначати параметри механіки руйнування з високим ступенем точності. Приведено результати пружно-пластичного аналізу опору руйнуванню зони вхідного патрубка з піднаплавною тріщиною при моделюванні характерного режиму аварійного охолодження активної зони реактора ВВЕР-1000. Обґрунтовується місце розташування й орієнтація постульованої тріщини для отримання найбільш консервативної оцінки опору руйнуванню патрубка. Розрахунки проводили з включенням постульованої тріщини в скінченноелементну модель фрагмента зони вхідного патрубка з використанням процедури послідовного згущення сітки в області розташування тріщини. Для визначення допустимої критичної температури крихкості основного металу патрубка використовували підходи дотичної точки, теплового опресування і спадної гілки. Згідно з отриманими результатами пружно-пластичне деформування металу й історія навантаження впливають на розрахункову оцінку опору руйнуванню патрубкової зони корпусу реактора. Традиційний лінійно-пружний розрахунок, що застосовується для аналізу опору руйнуванню патрубка, не забезпечує достатнього ступеня консерватизму, що призводить до завищеної оцінки його міцності.
Ключові слова: корпус реактора, патрубкова зона, напружено-деформований стан, деформація пружнопластичності, історія навантаження, коефіцієнт інтенсивності напругжень, постульована тріщина, опір руйнуванню, метод скінченних елементів.

ТРОЩЕНКО В. Т., Хамаза Л. А.

Стадії втомного руйнування металів і сплавів та критерії переходу від однієї стадії до іншої (рос. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 19-32.

Проаналізовано основні закономірності розсіяного і локалізованого утомного пошкодження металів і сплавів. На основі аналізу закономірностей розповсюдження коротких і довгих тріщин запропоновано й обґрунтовано методи визначення критеріїв переходу від розсіяного до локалізованого утомного пошкодження. Один із методів грунтується на аналізі кінетики росту коротких утомних тріщин, оцінюваних або по залежності їх розміру, або по швидкості росту від числа циклів навантаження. За критерії переходу в цьому випадку приймаються розміри тріщин і число циклів навантаження, що відповідають моменту більш інтенсивного збільшення швидкості росту тріщини. При переході від розсіяного до локалізованого утомного пошкодження при напруженнях, які вищі за границю витривалості, змінюються форма і параметри рівняння, що описує розмір тріщини в залежності від числа циклів навантаження. Інший метод грунтується на аналізі зміни швидкості розповсюдження короткої тріщини в залежності від коефіцієнта інтенсивності напружень. За критерій переходу від розсіяного до локалізованого утомного пошкодження в даному випадку приймаються розмах коефіцієнта інтенсивності напружень і розмір тріщини, що йому відповідає, за якого коефіцієнт інтенсивності напружень починає мінятися зі збільшеною швидкістю. Із використанням розроблених методів визначено розміри тріщин і число циклів навантаження, що відповідають переходу від розсіяного до локалізованого утомного пошкодження вуглецевих, легованих, аустенітних сталей та алюмінієвого сплаву з урахуванням рівня напружень і властивостей досліджуваних матеріалів. Установлено, що розміри утомних тріщин, що відповідають указаному переходу при напруженнях вище границі витривалості, зменшуються зі збільшенням напружень і залишаються меншими, ніж розміри тріщин на границі витривалості. Показано, що розміри магістральних тріщин корелюють із величиною границі витривалості досліджуваних матеріалів, зменшуючись з її збільшенням.
Ключові слова: межа витривалості, короткі і довгі втомні тріщини, розміри магістральних тріщин, розсіяне і локалізоване втомне пошкодження.

МАТВЄЄВ В. В., ОНИЩЕНКО Є. О., БОГИНИЧ О. Є.

Вібродіагностика наявності поверхневих поперечних тріщин в стрижнях різного поперечного перетину при подовжніх коливаннях (рос. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 33-51.

Приведено результати визначення вібродіагностичних показників наявності різного виду дихаючих поперечних тріщин нормального відриву в стрижневих елементах прямокутного і круглого поперечного перерізу з різними граничними умовами при поздовжніх коливаннях. За такі показники прийнято відносні амплітуди другої гармоніки в спектрі коливань при основному і супергармонічному резонансах першої власної форми коливань консольних стрижнів без маси і з масою на кінці, а також стрижнів із вільними для поздовжніх переміщень кінцями за силового і кінематичного збудження коливань. Для їх визначення використовуються розглянуті раніше авторами аналітичні та числові методи при згинальних коливаннях. В аналітичному рішенні обчислюється зумовлений диханням тріщини параметр нелінійності коливальної системи з використанням відповідних значень коефіцієнтів інтенсивності напружень. Числовий розв’язок виконується на базі восьмивузлових скінченноелементних моделей стрижнів із поданням дихаючої тріщини у вигляді математичного розрізу і розв’язанням контактної задачі по забезпеченню непроникнення берегів тріщини. Отримано залежності діагностичних показників від відносної глибини, місцеположення тріщини і місця реєстрації поздовжніх переміщень. Діагностичні показники порівнюються зі значенням відносної зміни власної частоти коливань. Показано, що при основному резонансі числовий розв’язок підтверджує добре виражений ефект локалізації діагностичних показників в області тріщини. Установлено, що вібро- діагностичні показники при супергармонічному резонансі на два порядка вищі, ніж при основному резонансі, проте ефект їх локалізації поблизу тріщини практично не проявляється. Деяка локалізація спостерігається для абсолютних значень амплітуд другої гармоніки, і тільки для відносної поздовжньої деформації має місце дуже виражений ефект. Отримані значення вібродіагностичних показників порівнюються з даними при згинальних коливаннях. Відзначається, що незважаючи на більш низькі в основному показники при поздовжніх коливаннях, їх перевага полягає в можливості діагностування симетричних як поверхневих, так і внутрішніх дихаючих тріщин.
Ключові слова: вібродіагностика, дихаюча тріщина, подовжні коливання, основний і супергармонійний резонанси.

ЗІНЬКОВСЬКИЙ А. П., ТОКАР І. Г.

Вплив локального поверхневого пошкодження на власні частоти вищих форм згинних коливань консольних стрижнів (рос. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 52-61.

Ресурс газотурбінних двигунів у багатьох випадках залежить від надійності робочих лопаток компресора, які в процесі експлуатації зазнають впливу різних чинників, зокрема це механічні пошкодження, що призводить до серйозних аварій та матеріальних втрат. Однією з причин, що зумовлює пошкодження лопаток, є можливе потрапляння сторонніх предметів у проточну частину двигуна. Унаслідок цього на лопатках виникають риски, забоїни, вмятини і т.п., які впливають на зміну проектної геометрії пера, на спектр власних частот коливань і відіграють роль концентраторів напружень, що зменшує їх віброміцність. Представлено розрахунково-експериментальне дослідження по оцінці впливу локального поверхневого пошкодження на спектр власних частот згинних коливань консольного стрижня постійного поперечного перерізу як найпростішої моделі робочої лопатки компресора. Наведено закономірності зміни власних частот першої-четвертої форм згинних коливань стрижнів різної гнучкості в залежності від таких геометричних параметрів паза, який моделює пошкодження, як положення по довжині та його глибина. Установлено, що розподіл зміни власних частот стрижнів відповідає розміщенню вузлів досліджуваної форми їх коливань. Частота пошкодженого стрижня зменшується незалежно від форми коливань і глибини паза, якщо він розташований поблизу кріплення стрижня, тим більше, чим більша глибина паза, та менше на вищих формах коливань у порівнянні з першою, що зумовлено зміною жорсткості стрижня. Рівність власних частот коливань пошкодженого та непошкодженого стрижнів має місце за певного положення паза по довжині незалежно від форми коливань. Із наближенням паза до вільного кінця стрижня власні частоти коливань стають дещо більшими, ніж непошкодженого, оскільки у цьому випадку вони більш чутливі до зміни його інерційних властивостей внаслідок наявності пошкодження. Зі зменшенням гнучкості зростає зміна власних частот досліджуваних форм коливань пошкодженого стрижня за однакової величини відносної глибини пошкодження. Результати виконаних розрахунків добре узгоджуються з даними експериментальних досліджень стрижнів.
Ключові слова: локальне поверхневе пошкодження, консольний стрижень, робоча лопатка компресора, власна частота коливань.

КРАВЧУК Л. В., БУЙСЬКИХ К. П., ГУСАРОВА І.О., ПОТАПОВ О. М., ФЕОФЕНТОВ М. М.

Методи моделювання умов аеродинамічного нагріву елементів конструкцій багаторазових космічних апаратів (рос. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 62-73.

Розглядається проблема створення та експлуатації виробів ракетно-космічної техніки багаторазового використання в аспекті забезпечення цілісності елементів конструкцій і безпечного повернення на Землю в умовах аеродинамічного нагрівання. При цьому виділяються два напрямки, що відрізняються специфікою підходів при конструюванні елементів багаторазових космічних систем. Перший напрямок пов’язаний із забезпеченням надійного функціонування найбільш теплонапружених елементів багаторазового планера, якими є конструкції з великими кутами атаки, такі як носок і передня кромка фюзеляжу, носок крила, рулі висоти і кромки повітрозабірника. Основним завданням другого напрямку є забезпечення допустимого рівня температур силової оболонки космічного апарата на всіх ділянках траєкторії польоту, особливо при поверненні в атмосфері Землі. Одним із ключових завдань при створенні багаторазових космічних систем є розробка надійного теплозахисту, що має прийнятні габаритно-масові параметри і вартість. Успішне вирішення цих завдань багато в чому залежить від оптимального вибору матеріалів відповідних класів - спеціальних жароміцних сплавів, конструкційної кераміки, тугоплавких металевих і полімерних композиційних матеріалів. Для сучасних багаторазових космічних систем перспективним за багатьма показниками є використання конструкційних металевих матеріалів. Запропоновано методики стендових досліджень. За базове обладнання слугував випробувальний комплекс газодинамічних стендів, принципові особливості конструкції якого і методичні рішення забезпечують повний цикл стендових випробувань для розв’язання завдань за обома напрямками. Методологічною основою стендових досліджень є комплекс спеціалізованих методик моделювання термо- напружених станів матеріалу й інтенсивностей зовнішнього впливу середовища, які при їх реалізації забезпечують еквівалентність процесів пошкодження матеріалу і граничний стан досліджуваного конструкційного елемента в модельних і натурних умовах. Фундаментальною базою цих підходів є класичні теорії подібності та розмірностей, основні положення яких трансформовано й адаптовано стосовно завдань дослідження міцності матеріалів і пошкоджуваності елементів конструкцій при термоциклічному навантаженні в корозійно-активних середовищах. Розроблені методики й експериментальні засоби дозволили моделювати процеси аеродинамічного нагрівання елементів конструкцій аерокосмічних апаратів багаторазового використання. Показано, що реалізовані методи забезпечують можливість оцінки функціональних характеристик, отримання комплексу властивостей і відпрацювання технології формування елементів конструкцій аерокосмічних літальних апаратів, що працюють в умовах аеродинамічного нагрівання до екстремально високих температур.
Ключові слова: методи моделювання, аеродинамічний нагрів, багаторазові космічні системи, термонапружений стан.

КУЧЕР М. К., САМУСЕНКО О. А.

Математичне прогнозування міцності аблюючих полімерних однонаправлених композитів в трансверсальному напрямі і при зрушенні вздовж і поперек волокон (рос. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 74-84.

Досліджується ефективність прогнозування характеристик міцності аблюючих полімерних односпрямованих вуглепластиків за підвищених температур на основі властивостей неармованої матриці і пучка волокон у процесі термоокисної деструкції за різних видів напруженого стану. Характеристики пружності і параметри міцності трансверсально-ізотропного вуглепластика та його складові (епоксидна матриця і вуглецеві волокна типу T7GG) визначали згідно з регламентуючими документами України за малих швидкостей нагрівання з подальшою витримкою зразків при фіксованій температурі, коли можна знехтувати інерційними ефектами. Показано, що зміна питомої густини аблюючих неармованої матриці і пучка волокон за підвищених температур достатньо добре описується моделями багатофазних середовищ на основі модифікованої інтегральної показникової функції. Аналізується можливість оцінки граничних напружень трансверсально-ізотропного композита за підвищених температур на основі механіки багатофазних середовищ з урахуванням тепломеханічних характеристик аблюючої полімерної матриці і пучка вуглецевих волокон. Припускається, що задача масопереносу може бути розв’язана окремо від зв’язаної задачі термомеханіки аблюючих матеріалів, оскільки механічні напруження не впливають на її параметри. Установлено, що в результаті розрахунку граничних напружень на основі гіпотези про повну герметичність поверхонь між фазами або за припущення малості тиску в порах визначають нижню і верхню границі зміни міцності композита за різного виду напруженого стану. Зокрема, міцність односпрямованого композита при розтягуванні у трансверсальному напрямі та при зсуві вздовж і поперек волокон добре корелює з отриманими авторами й іншими дослідниками експериментальними даними.
Ключові слова: абляція, односпрямований полімерний композит, оцінка міцності в головних напрямах, високі температури.

РОДИЧЕВ Ю. М., ВЕЄР Ф. А., СОРОКА О. Б., ШАБЕТЯ О. Б.

Конструкційна міцність термічно зміцненого скла // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 85-100.

Розглянуто визначальні фактори конструкційної міцності термічно зміцненого скла. За допомогою лазерного інтерферометра Scalp 4 експериментально отримано залишкові напруження в різних частинах поверхні зразків термічно зміцнених HS- та FT-стекол. Визначено розподіл залишкових напружень по площі зразків. Установлено, що стандартні методи виробничого контролю ступеня загартування, які передбачають визначення напружень стиску лише у декількох точках, дозволяють приблизно оцінити середній рівень наведених залишкових напружень у скляних елементах конструкцій і не визначають їх реальне значення біля місць руйнування. Обгрунтовано необхідність застосування методик більш детального виробничого контролю залишкових напружень для отримання їх статистичного розподілу та оптимізації режимів термічного зміцнення згідно із спеціальними вимогами до будівельного скління і виробів нової техніки. Аналіз досліджень, пов’язаних із визначенням "ефекту зміцнення” при термічній обробці скла, показав, що він перевищує рівень залишкових напружень. Через статистичну природу міцності скла та залишкових напружень визначення емпіричного коефіцієнта, який традиційно враховує підвищення вкладу залишкових напружень у величину міцності термічно зміцненого скла, зумовлено значними труднощами. На основі вибірок значень границі міцності при згині скла у вихідному та термічно зміцненому стані методами математичної статистики визначено розрахунковий розподіл величин напружень, які характеризують ефект зміцнення. Досліджено вплив комбінації термічного зміцнення та травлення на характеристики міцності скла. Установлено, що підвищення міцності скла і виробів із нього, зміцнених за комбінованими технологіями, супроводжується суттєвим збільшенням розкиду величин границі міцності, а вплив комбінованої обробки на границю міцності скла є неадитивним.
Ключові слова: конструкційна міцність, термічне зміцнення, HS- і FT-стекла, вихідна міцність, залишкові напруження, травлення, комбіноване зміцнення.

НОВІКОВ А. І., ЦИБАНЬОВ Г. В.

Оцінка стадій утомного пошкодження сталей в концентраторах напружень з врахуванням кінетики непружної деформації (рос. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 101-113.

Розроблено модель граничного вичерпання циклічної пластичності для визначення стадій утомного пошкодження елементів конструкцій в пружно-пластичній постановці і кінетики напружено-деформованого стану в умовах концентрації напружень. Описано її визначальні рівняння. Основна відмінність отриманих за моделлю розв’язків від відомих полягає у використанні діаграм циклічного деформування в залежності від числа циклів навантаження, що досягається введенням у пластичну частину рівняння Осгуда-Рамберга функції, яка відображає зміну непружних деформацій в залежності від напрацювання на різних рівнях амплітуди напружень. На основі експериментальних даних, отриманих при симетричному розтязі-стиску гладких зразків, проведено конкретизацію параметрів функцій. Отримані результати використано також при розробці підходу до розрахунку довговічності елементів конструкцій за наявності градієнта напружень у пружно-пластичній постановці. За допомогою підходу визначено утомну довговічність циліндричних зразків із концентраторами напружень. Із цією метою за запропонованою моделлю покроково визначаються пошкодження тонких шарів матеріалу з необхідною величиною їх дискретизації. Для визначення кінетики пружно-пластичного напружено-деформованого стану в мінімальному перерізі зразка запропоновано гібридну чисельно-аналітичну схему розрахунку з використанням методу скінченних елементів у опорних точках і вагових функцій. Для урахування зміни чисельного розв’язку від зміни пружно-пластичних властивостей з ростом числа циклів навантаження на різних рівнях амплітуди напруження розв’язок методом скінченних елементів приводиться до нормованого виду, в якому він використовується при розв’язанні рівнянь рівноваги. Це дозволяє визначити кінетику епюр пружно-пластичного напружено-деформованого стану, утомного пошкодження зразків із концентратором напружень і довговічність матеріалів із нестабілізованим циклічним деформуванням. Довговічність стадій утомного пошкодження зразків із концентраторами напружень визначається за критерієм зародження і розвитком короткої тріщини заданого розміру. Порівняння експериментальних довговічностей сталей 45 і 1X2M із розрахунковими показує хорошу їх узгодженість.
Ключові слова: довговічність, концентрація напружень, пружнопластичнні рішення, кінетика втомного пошкодження, непружні деформації, стадії втоми, аналітична модель.

ГЕРАСИМЧУК О. М.

Застосування модифікованої КТ-діаграми для оцінки втомної міцності за наявності концентратора напружень // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 114-127.

Запропоновано модель для оцінки втомної міцності зразків і елементів конструкцій з гострими та глибокими концентраторами напружень або дефектами, які можуть бути представлені в моделі як початкові тріщини. Модель розроблено на основі модифікації відомих підходів механіки руйнування з використанням модифікованої діаграми Кітатави-Такагасі. Модель
базується на тому факті, що під час циклічного навантаження зразків із гострим надрізом на рівні прикладеного розмаху брутто-напружень, нижчого за границю витривалості гладких зразків, від вершини такого надрізу проростає тріщина до певного розміру і припиняє своє подальше поширення внаслідок дії двох основних чинників: спадного градієнта локальних напружень попереду вершини надрізу та поступово зростаючого ефекту закриття тріщини позаду її вістря. Розмір такої тріщини залежить від рівня прикладеного розмаху напружень і
глибини надрізу. Модель дозволяє розрахувати граничну криву порогових розмахів напружень та відповідних їм допустимих розмірів тріщини для гострого концентратора будь-якої глибини за допомогою тільки характеристик статичної міцності та мікроструктури вихідного матеріалу. Достовірність запропонованої моделі перевірено на експериментальних результатах, взятих із літературних джерел, і отримано добрий збіг розрахунку з експериментом. Перевагою моделі є відсутність потреби в проведенні довготривалих і трудомістких випробувань на втому та втомну тріщиностійкість, щоб отримати параметри, необхідні для її
наповнення. Для розрахунку за моделлю достатньо мати лише дані про характеристики статичної міцності (модуль Юнга, коефіцієнт Пуассона, границя пропорційності), які можна отримати під час випробувань на короткочасний розтяг стандартних зразків із даного матеріалу, та характеристики мікроструктури (розмір зерна, фактор Тейлора та вектор Бюргерса), які визначаються з аналізу мікроструктури вихідного матеріалу.
Ключові слова: втомна міцність, концентратори напружень, гранична крива порогових розмахів напружень, КТ-діаграма, втомна тріщина.

КОРЕЙЯ Ж. А. Ф., ХАФФМАН П. Дж., ХЕСУС А. М. П. Де, ЛЕСЮК Г., КАСТРО Ж. М., КАЛЬСАДА Р. А. Б., БЕРТО Ф.

Побудова імовірнісних полів зародження і зростання втомних тріщин по критерію щільності енергії деформації (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 128-145.

Ріст тріщини від утомленості достатньо добре вивчено й описано за допомогою декількох моделей, найбільш відомими серед яких є рівняння Паріса. Хоча процеси ініціювання і поширення тріщин від утомленості вивчаються окремо, деякі дослідники детально розглядають взаємозв’язок між цими двома утомними процесами. У цьому напрямку запропоновано декілька моделей росту тріщин від утомленості, що базуються на локальних підходах, зокрема модель єдиного росту (UniGrow). Для деякого елементарного об’єму матеріалу процес росту тріщини від утомленості можна представити у вигляді послідовності повторного зародження (ініціювання) тріщини. На сьогодні Хаффман розробив концепцію густини енергії деформації на основі циклічної довговічності і поширення тріщини від утомленості по типу Волкера. Модель Хаффмана, що базується на локальній густині енергії деформації, використовується для прогнозування ініціювання і поширення тріщини від утомленості в сталі P355NL1, яка використовується для виготовлення посудин високого тиску. Дана модель поєднується з узагальненою імовірнісною моделлю утоми, раніше запропонованою одним із співавторів, суть якої полягає в генерації імовірнісних полів ініціювання і поширення тріщин від утомленості. Отримано локальні напруження і деформації у вершині тріщини, що об’єднують їх лінійно-пружні і пружно- пластичні складові. Для декількох значень коефіцієнта асиметрії циклу напружень R оцінено імовірнісні поля швидкостей росту тріщин від утомленості з урахуванням параметрів пошкодження, параметра Сміта-Ватсона-Топпера (SWT) й еквівалентних параметрів амплітуди напруження. Порівняння експериментальних даних щодо приросту тріщини від утомленості з прогнозованими імовірнісними полями її росту свідчить про їх тісну кореляцію.
Ключові слова: втома, ініціація тріщини, зростання тріщини, локальна енергія деформації, узагальнена імовірнісна модель, результати випробувань на витривалість.

ПОКРОВСЬКИЙ В. В., СИДЯЧЕНКО В, Г., ЄЖОВ В. М.

Рост усталостных трещин в основном металле и сварном шве корпуса камеры сгорания авиационного газотурбинного двигателя (рос. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 146-155.

Для наукового обгрунтування експлуатації авіаційних газотурбінних двигунів за технічним станом необхідно мати інформацію про швидкість розвитку тріщин у матеріалі деталей двигунів від початкових розмірів до критичних. Ця інформація відповідно до нормативних документів використовується при призначенні термінів і об’ємів проведення регламентних робіт. Досліджували швидкість росту утомних тріщин у жароміцному сплаві камери згоряння авіаційного газотурбінного двигуна з урахуванням експлуатаційних (температури) і конструкційних (зварний шов, товщина вибору) чинників. Експерименти проводили на плоских прямокутних зразках із краевою і центральною тріщиною за стандартною методикою при температурах випробувань 500 і 600°С. Швидкість росту тріщин утоми досліджували в основному металі, зварному шві і в зоні термічного впливу на відстані 2-3 мм від зварного шва. Для цього із заздалегідь нанесеного механічним способом надрізу у відповідному по відношенню до зварного шва місці ініціювалася утомна тріщина: в основному металі; зварному шві та в зоні термічного впливу. Побудовано лінійну ділянку діаграм утомного руйнування й отримано коефіцієнти рівняння Паріса. Наведено довірчі інтервали, які ілюструють область попадання результатів експерименту з вірогідністю 95%. Статистична обробка результатів експерименту показала, що кінетика росту тріщин утоми в зоні термічного впливу і в основному металі відрізняється в межах статистичної похибки, тоді як швидкість росту тріщин утоми в зварному шві збільшується в два-три рази. Для оцінки зміни механічних властивостей досліджуваного сплаву при переході від основного металу через зону термічного впливу до зварного шва проводилися вимірювання твердості за методом Роквелла. Результати показали незначну зміну твердості, що посередньо пояснює незначну відмінність (у межах статистичної похибки) між швидкістю росту тріщин в основному металі і в зоні термічного впливу.
Ключові слова: швидкість росту тріщин втоми, ресурс, корпус камери згорання, авіаційний газотурбінний двигун.

БОРОДІЙ М. В., АДАМЧУК М. П., СТРИЖАЛО В. О.

Конкретизація параметрів експоненціального ядра спадковості ендохронної теорії при опису ратчетингу за двовісного навантаження // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 156-167.

Для опису ефекту ратчетингу, або циклічної повзучості металічних матеріалів за складного непропорційного навантаження з контролем за напруженнями пропонується метод конкретизації параметрів експоненціальних ядер спадкової функції ендохронної теорії пластичності. Суть методу полягає у використанні залежності різниці модулів пластичності від швидкості ратчетингу на усталеній ділянці кривої циклічного деформування. Модулі пластичності визначаються в точках дії максимальних напружень у різних півциклах асиметричного навантаження. Вважається, чим більшою е різниця між модулями пластичності в напрямку дії середнього напруження циклу, тим більшим е приріст деформацій на кожному циклі навантаження. Для визначення швидкості накопичення пластичних деформацій на усталеній стадії деформування за двовісного навантаження використано положення запропонованого раніше авторами підходу, який базується на даних одновісних експериментів при циклічному асиметричному навантаженні розтягненням-стисненням і знакозмінним крученням та відомому значенні параметра непропорційності циклу. Підхід розроблено для аналізу циклічних траєкторій навантаження з однаковими за Мізесом значеннями середніх і амплітудних напружень. На основі певних спрощень запропоновано вираз для визначення параметрів експоненціальних ядер спадкової функції в залежності від геометрії циклічної траєкторії та відомої швидкості ратчетингу для базової траєкторії. За допомогою більш простої білінійної моделі пружно-пластичного деформування отримано аналогічні значення параметрів експоненціальних ядер спадкової функції на основі величин різниці між модулями пластичності, які використано для моделювання ефекту ратчетингу за одно- і двовісного циклічного навантаження. Програми навантаження і дані експериментів запозичені з літературних джерел. Результати моделювання свідчать, що отримані за запропонованим методом параметри визначальних рівнянь циклічної пластичності дозволяють задовільно описувати кінетику напружено-деформованого стану металічних матеріалів під час циклічної повзучості за двовісного непропорційного навантаження.
Ключові слова: ратчетинг, усталена швидкість ратчетингу, експоненціальне ядро, спадкова функція, ендохронна теорія, параметр непропорційності циклу, одно- і двовісне циклічне навантаження.

МАСЛЕЙ В. Н., КРИЩУК М. Г., ЦИБЕНКО О. С.

Аналіз характеристик гармонійних коливань композитної сотопанелі сканера космічного апарату (рос. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 168-178.

За даними імітаційного моделювання гармонічних коливань композитної сотопанелі сканера космічного апарата з установленим технологічним устаткуванням (сканер, оптичні прилади, магнітометр) отримано розподіл по координатах і частоті величини амплітуд переміщень, прискорень, коефіцієнтів підсилення віброприскорень та еквівалентних за Мізесом напружень. Динамічну імітаційну модель композитної сотопанелі розроблено за допомогою сучасних засобів скінченноелементного аналізу в пакеті ANSYS APDL. Вуглепластикові композитні пластини із сотовим заповнювачем з алюмінієвої фольги у вигляді шестигранних комірок правильної форми, що утворюють сотопанель, апроксимовано багатошаровими пластинчастими скінченними елементами. Технологічне устаткування - оптичні прилади, сканер і магнітометр представлено в моделі зосередженими масами, жорстко зв’язаними з панеллю. За допомогою розробленої імітаційної моделі визначено спектр власних частот і власних форм вільних коливань сотопанелі сканера. В інтервалі робочих частот досліджуваного режиму гармонічних коливань сотопанелі сканера установлено резонансні амплітуди переміщень, прискорень, коефіцієнтів підсилення амплітуд віброприскорень та розподілу амплітуд еквівалентних за Мізесом напружень.
Ключові слова: сотопанель, углепластік, композитні пластини, власні частоти і форми коливань, гармонійні коливання, амплітудно-частотні характерістіки, напруження, кінцеві елементи, чисельні експерименти.

ХЕ Т., ЛІУ Х., ШИ К., ХУО Ю., ЛАЙ М., ПАН Т.

Вплив Si і Mn на мікроструктуру і механічні властивості сплаву Al-4,5Сu, отриманого литвом методом вакуумного всмоктування (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 179-188.

Висока ефективність сплавів залежить від мікроструктури, при цьому легуючі елементи значно впливають на мікроструктуру. У матрицю сплава Al-4,5 Cu додавали різну кількість легуючих елементів Si i Mn для вивчення їх впливу на мікроструктуру і механічні властивості. Комбіновані сплави відливали методом вакуумного всомктування. Мікроструктуру комбінованих сплавів досліджували за допомогою растрового електронного мікроскопа. Механічні властивості визначали при випробуваннях на універсальній машині та за допомогою тестера мікротвердості. Проаналізовано експериментальні результати для сплавів із різним вмістом Si i Mn. Установлено, що зі збільшенням вмісту Si i Mn має місце нерегулярна лускоподібна структура. Твердий розчин із нерегулярною лускоподібною шаруватою структурою отримано при вмісті Si i Mn 3 ваг.%. Максимальну границю міцності (205,87 МПа) таких сплавів отримано при вмісті Si i Mn 1 ваг.%, відносне подовження сягає 34,97%, мікротвердість - 74,6 HV. При вмісті Si i Mn 2 ваг.% границя міцності є найменшою (146,65 МПа), відносне подовження сягає 24,15%, мікротвердість - 60,2 HV. Відносне подовження комбінованих сплавів зменшується зі збільшенням вмісту Si i Mn.
Ключові слова: сплав Al-4,5Сu, мікроструктура, Si-Мn, механічні властивості, литво методом вакуумного всмоктування.

ІСМАЇЛ Алі А., АЛЬ-ХАБАРДІ Х.

Оптимальне планування частково прискорених ресурсних випробувань з цензуруванням за часом для розподілу Бурра XII типа (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2018. – № 4. – С. 189-202.

Проведено оптимальне планування частково прискорених ресурсних досліджень при покроковій зміні напружень із використанням цензурованих у часі даних із розподілу Бурра XII типу. У рамках концепції максимальної імовірності оцінено коефіцієнт прискорення досліджень і параметри розподілу. Як критерій оптимізації частково прискорених ресурсних досліджень, що плануються, використано мінімізацію узагальненої асимптотичної дисперсії для показників максимальної імовірності параметрів розподілу. Ефективність запропонованого методу показано на прикладі чисельних розрахунків.
Ключові слова: прискорені ресурсні випробування, цензурування за часом дані, оптимізація, чисельні розрахунки.