Пропонується методика визначення в’язкопружних характеристик трансверсально-ізотропного волокнистого композита з ізотропними складовими - в’язкопружною матрицею та пружним волокном. Методом представницького елемента досліджується комірка композита, яка складається з двох нескінченних коаксіальних циліндрів. Суцільний циліндр моделює волокно, порожнистий - матрицю. Характеристики ізотропних складових композита виражаються через модуль об’ємної деформації та модуль зсуву. В’язкопружні властивості матриці та гомогенізованого композита моделюються інтегральними співвідношеннями спадкової теорії Вольтерра. Для знаходження компонентів вісесиметричного напружено-деформованого стану комірки та її складових при рівномірному поздовжньому розтязі застосовується перетворення Лапласа, що дозволяє замінити інтегральні оператори алгебраїчними функціями. Ефективні реологічні характеристики трансверсально-ізотропного в’язкопружного композита визначаються з умов узгодження переміщень представницького елемента в’язкопружного композита та його складових.
Ключові слова: композит, волокно, матриця, модуль об’ємної деформації, модуль зсуву, інтегральний оператор, в’язкопружність, ефективні характеристики, миттєвий модуль пружності, ядро релаксації.

Досліджено міцность литих твердорозчинних високоентропійних сплавів на основі ОЦК- і ГЦК-їраток в інтервалі температур —70...900°С. Плавку зливків вагою до 200 г проводили у вакуумно-дуговій печі МІФІ-9 переплавом шихти в атмосфері очищеного аргону невитратним вольфрамовим електродом на мідній подині, що охолоджується водою. Використовували наступні методи дослідження і випробування: рентгенофазовий аналіз; растрову електронну мікроскопію в поєднанні з рентгенівським мікроаналізатором INCA. Твердість (Hit ) і приведений модуль пружності (Er) визначали за допомогою автоматичного мікроіндентування на приладі "Мікрон-гамма” пірамідою Берковича при навантаженні 2 Н відповідно до ISO 14577-1:2015. Високотемпературне індентування пірамідою Віккерса здійснювалося при навантаженні 9,8 Н у вакуумі. Установлено, що для високоентропійного складу Nb15Cr125MoV0}75Ta05, що являє собою твердий розчин на основі ОЦК-гратки, характерні високі значення твердості аж до температури 900°С. Визначено границю текучості і пластичність твердорозчинних сплавів у залежності від температури випробувань на стиск і типу кристалічної гратки. Для високоентропійного складу TiZrHfVNbTa на основі ОЦК-гратки значення границі текучості майже вдвічі вищі за аналогічні для складу CrMnFeCoNi на основі ГЦК-гратки. Показано, що для створення високоентропійних сплавів із підвищеними характеристиками гарячої твердості необхідно враховувати такі фактори, як температура плавлення, ентальпія змішування і розмірна невідповідність у гратці. Виявлено, що для сплавів на основі ОЦК-гратки при позитивних значеннях ентальпії змішування характерні високі значення пластичності, здатність до деформування, а також до нормованої твердості Ніт/Ег і границі текучості при стиску за кімнатної температури. Причиною цього є наявність кластерної будови і спотворення кристалічної гратки.
Ключові слова: високоентропійні сплави, міцність, пластичність, ентальпія змішування, динамічне деформаційне старіння, розмірна невідповідність у гратці.

Розглянуто формування та розвиток деформаційного рельєфу на поверхні плакованого алюмінієвого сплаву при циклічному навантаженні. Деформаційний рельєф виникає на поверхні плакованого шару у вигляді ділянок локальної пластичної деформації з підвищеною шорсткістю, що характеризує втомне пошкодження матеріалу. Насиченість (відносна площа поверхні, яка покрита деформаційним рельєфом) - це двовимірна властивість деформаційного рельєфу, а пластична деформація поверхні - його тривимірна характеристика. Регістрація деформації здійснюється безконтактним інтерференційним профілометром. Побудовано графіки залежності насичення деформаційного рельєфу від числа циклів навантаження. Пластична деформація поверхні зростає лінійно зі збільшенням насичення, залежність має дві лінійні ділянки незалежно від активних циклічних напружень. Дослідження деформаційного рельєфу як сукупності фрактальних кластерів показало, що має місце виявлена степенева залежність між загальним периметром і площею цих кластерів. Виділено дві ділянки цієї залежності і показано, що для певної площі кластерів показник експоненти змінюється від 1,53 до 1,0. Його зменшення свідчить про втрату фрактальності кластерами рельєфу деформації. Виявлено, що зміна механізму пошкодження плакованого шару відбувається при насиченні деформаційного рельєфу в межах 0,22-0,25. На такому рівні насичення виникають початкові тріщини від утомленості, змінюються еволюція фрактального рельєфу і поведінка пластичної деформації поверхні плакованого шару.
Ключові слова: втома, плакований шар, алюмінієві сплави, деформаційний рельєф поверхні, фрактальність, шорсткість, пластична деформація поверхні.

Запропоновано метод інструментованого індентування для оцінки міцності зварних з’єднань високоміцних легованих сталей, що включають основний метал, зону термічного впливу і зварний шов, у процесі виробництва як завершальний етап неруйнівного контролю. Неруйнівні методи контролю застосовують переважно для виявлення дефектів, їх місцеположення, розміру і характеру. За допомогою методу інструментованого індентування можна визначити як міцність самого шва, так і міцність та величину зони термічного впливу. Твердість і границю міцності зварних з’єднань високоміцних легованих сталей 30Х2СН2МФА і 28ГРА з листового прокату товщиною 6 мм у стані постачання, які використовуються для виробництва конструкцій спеціального призначення, було визначено методом інструментованого індентування, а також із метою підтвердження його працездатності - методом Брінелля та при випробуваннях на одновісний розтяг. Показано, що характер розподілу границі міцності, визначеної методом інструментованого індентування, е аналогічним розподілу твердості за Брінеллем. Установлено, що відхилення значень границі міцності, визначених методом інструментованого індентування, від отриманих при випробуваннях на розтяг сягає не більше ніж 3,7%.
Ключові слова: метод, зварне з’єднання, неруйнівний контроль, твердість, границя міцності, інструментоване індентування, високоміцні леговані сталі.

Наведено результати випробувань на втому в режимах розтяг-стиск та розтяг-розтяг зразків зі сталі 45: гладких та з глухим отвором діаметра 0,6 і 1,6 мм. Опір утомі зразків з отвором 1,6 мм вищий, ніж зразків з отвором 0,6 мм. Це пояснюється різними механізмами досягнення границі витривалості в обох випадках, що є наслідком різних градієнтів локальних напружень в околі отвору. Для зразків із меншим отвором границя витривалості визначається номінальним напруженням, необхідним для ініціювання тріщини розміром, що не перевищує розмір зерна, як це має місце для гладких зразків. Для зразків із більшим отвором границя витривалості визначається пороговим номінальним напруженням, необхідним для розповсюдження тріщини, більшої за розмір зерна. Для теоретичної оцінки границі витривалості за концентратора напружень у вигляді отвору успішно може використовуватись концепція критичної відстані як єдиного параметра для даного матеріалу, але якщо радіус такого отвору не перевищує певне критичне значення. Запропоновано формулу для оцінки останнього в залежності від характеристики матеріалу і теоретичного коефіцієнта концентрації напружень. Цю ж формулу можна використати для визначення критичного значення теоретичного коефіцієнта концентрації напружень, вище за яке границя витривалості за концентратора напружень однакової глибини і різної гостроти залишається незмінною.
Ключові слова: границя витривалості, концентратор напружень, критична відстань.

Розробка енергоефективних методів управління напруженим станом металевих матеріалів і зварних з’єднань є актуальною для сучасного виробництва. Один із таких методів - електродинамічна обробка, суттю якої є проходження імпульсу електричного струму через метал, синхронізованого за часом з ударним навантаженням, ініційованим електродинамічними силами. При цьому в оброблюваному матеріалі одночасно протікають процеси електродинамічного деформування і формування пружних хвиль деформацій, які визначаються як "електродинамічний вплив”, результатом якого є локальна релаксація напружень у металі. Розроблена математична модель формування полів напружень і деформацій при обробці базується на русі пружно-пластичного середовища і не враховує вплив імпульсу електричного струму на динамічні релаксаційні процеси. Проведено розрахунково-експериментальне визначення впливу імпульсу струму з урахуванням експериментально оціненого напруженого стану та мікроіндентування пластин з алюмінієвого сплаву АМгб після обробки без і з проходженням імпульсу через оброблюваний метал шляхом математичного моделювання процесу обробки за результатами мікроіндентування. Проходження імпульсу сприяє підвищенню пластичних деформацій розтягу і, як наслідок, зростанню залишкових напружень стиску (за умови жорсткого закріплення оброблюваних зразків). Достовірність методики підтверджено експериментально при визначенні розподілу залишкових зварювальних напружень у стикових з’єднаннях сплаву АМгб після обробки.
Ключові слова: електродинамічна обробка, алюмінієвий сплав, імпульс електричного струму, ударне навантаження, розрядний контур, мікроіндентування, електропластична деформація, залишкові напруження, континуальна модель, пружно-пластичне середовище, скінченноелементна сітка.

Наведено результати чисельного моделювання нестаціонарного теплового та термонапруженого стану соплової лопатки при несталих режимах роботи газової турбіни. Побудовано 3D комп’ютерну модель лопатки і каналу соплового апарата. Оптимізовано форму скінченних елементів сітки, її розміри і часові кроки розрахунку. Тіло лопатки включає 1,7 млн. елементів, 2,3 млн. вузлів, канал - 3,6 млн. елементів, 0,8 млн. вузлів. Використано згладжування сітки відповідним зміщенням вузлів поблизу переходів і в околі криволінійних поверхонь. Моделювання полягає в послідовному чисельному розв’язку нестаціонарних задач течії для рухомого середовища та задач теплообміну, теплопровідності, термопружності для лопатки. Визначено параметри режимів нестаціонарного термічного навантаження. Теплофізичні властивості газового потоку і матеріалу лопатки приймалися в залежності від температури. Для режимів збільшення потужності турбіни проаналізовано зміни у часі параметрів течії газового потоку в сопловому каналі, температури, термічних напружень у різних зонах лопатки, їх градієнтів та швидкості. Установлено суттєву неоднорідність термонапруженого стану лопатки, наявність зон, в яких термічні напруження сягали майже границі міцності матеріалу. Показано вплив теплового потоку на особливості збурення термічних напружень. Відмічено, що під час нагрівання на вихідній кромці лопатки (найбільш небезпечна зона) мають місце напруження розтягу. Зроблено висновок щодо можливості використання МАХ-фази Ti2AlC як конструкційного матеріалу лопаток малоресурсної газової турбіни.
Ключові слова: термічні напруження, чисельне моделювання, соплова лопатка, МАХ-фаза Ti2AlC.

Детально описано методику експериментального дослідження крихких матеріалів при крайовому локальному навантаженні дряпанням індентором Роквелла поверхні зразка до відколювання його кромки (метод Б+ЕҐ). Діапазон параметра пошкоджуваності кромки (відстань руйнування) вибирали з урахуванням наведених у літературних джерелах даних чисельного моделювання напружено-деформованого стану в зоні локального навантаження індентором поверхні матеріалу до відколювання кромки зразка. Ґрунтуючись на проведеному фрактографічному аналізі випробуваних кромок матеріалів, визначено особливості їх пошкоджуваності за цих умов навантаження. Вивчено траєкторії розповсюдження руйнівних тріщин до виникнення "мушлеподібних” шрамів відколів, які являють собою сліди асиметричних квазіконічних тріщин. Спостерігаються випадки утворення частково сформованих або деформованих відколів, що мають дещо викривлену поверхню руйнування у порівнянні з "ідеальною” геометрією крайового відколу. Установлено, що асиметрія шрамів відколів не впливає на величину опору матеріалу руйнуванню. Достовірність одержаних емпіричних результатів дослідження забезпечувалася виконанням мінімально необхідного обсягу випробувань, який необхідний для статистичної обробки. Відмічено, що цей метод випробувань, зважаючи на маломатеріалозатратність, може ефективно застосовуватися в різноманітних пошукових дослідженнях, при розробці та удосконаленні матеріалів чи конструктивних елементів із них, а також для класифікації матеріалів за особливостями їх пошкоджуваності та опору руйнуванню при крайовому локальному навантаженні.
Ключові слова: кераміка, методика експерименту на дряпання до відколювання кромки, фрактографічний аналіз, шрам відколу, відстань руйнування, опір руйнуванню.

Розглядається оптимальне проектування конструкцій, що взаємодіють з агресивним середовищем, на прикладі тонкостінної оболонки, яка зазнає дії внутрішнього тиску агресивного газу. Вибір такого порівняно простого об’єкта зумовлений відносною простотою розрахункових формул, що описують напружено-деформований стан конструкції. До будь-якої математичної моделі, що описує процес корозійного руйнування, входять емпіричні коефіцієнти, які характеризують ступінь впливу тих чи інших факторів на швидкість корозії. Частина коефіцієнтів залишаються сталими, в основному ті, які описують поведінку корозійного середовища, від якого залежать температура, концентрація тих або інших речовин та ін. Коефіцієнти, які описують вплив напружено-деформованого стану на швидкість корозійного руйнування конструкції, як показали проведені раніше автором дослідження при оптимальному її проектуванні змінюються, що істотно відображається на кінцевому результаті проектування. Необхідно зауважити, що запропонована методика використовується не на стадії експлуатації конструкції, а на стадії її проектування. Для визначення коефіцієнтів математичної моделі корозійного руйнування запропоновано чисельний метод багаторазової ідентифікації математичної моделі за експериментальними даними. Цей метод дає задовільні результати, але е громіздким і потребує додаткової витрати машинного часу. Аналітичний метод поліноміальної апроксимації дає порівнянні за ефективністю результати, але е більш гнучким і менш ємним за часом. Розроблено дві модифікації методу поліноміальної апроксимації визначення "оптимального” набору коефіцієнтів математичних моделей корозійного руйнування і наведено результати чисельного експерименту на прикладі оптимального проектування тонкостінної циліндричної оболонки, яка зазнає впливу агресивного середовища.
Ключові слова: оптимальне проектування, напружений стан, математичне моделювання, поліноміальна апроксимація, корозійне руйнування конструкцій.

Кругові бруси е досить поширеними елементами будівельних і машинобудівних конструкцій як у вигляді окремих деталей, так і підкріпних елементів тонкостінних оболонок. Створення кругових брусів багатошарової композитної структури дозволяє підвищити їх міцність зі значним зниженням ваги, проте недостатній розвиток аналітичних теорій згину зумовлює додаткові труднощі для їх ефективного проектування. Отримано аналітичний розв’язок плоскої задачі теорії пружності для випадку плоского згину багатошарового бруса з круговою віссю під дією нормального рівномірно розподіленого навантаження на поздовжніх поверхнях з урахуванням циліндричної ортотропії матеріалів його шарів. Задачу розв’язано методами лінійної теорії пружності за допомогою континуального підходу, згідно з яким багатошаровий круговий брус розглядався як суцільне тіло зі змінними у радіальному напрямку пружними характеристиками. На підставі відомого розподілу поперечної сили зроблено припущення щодо форми розв’язку для дотичних напружень, із використанням якого розв’язок задачі було зведено до визначення двох невідомих функцій розподілу напружень по висоті перерізу. У ході розв’язку рівнянь плоскої задачі теорії пружності з урахуванням зміни пружних характеристик отримано систему лінійних диференціальних рівнянь для визначення шуканих функцій і невідомих функцій інтегрування. Для отриманих рівнянь побудовано загальні аналітичні розв’язки для однорідних і неперервно-неоднорідних шарів із циліндрично ортотропних та ізотропних матеріалів. Із використанням отриманого розв’язку теоретично досліджено вплив деформацій поперечного зсуву й обтиснення на характеристики напружено-деформованого стану консольного тришарового бруса з віссю у формі півкільця. Отримані співвідношення дозволяють прогнозувати напружено-деформований стан кругових багатошарових брусів, а також будувати прикладні методи розв’язку задач міцності, жорсткості й оптимального проектування таких конструктивних елементів.
Ключові слова: багатошаровий брус, кругова вісь, плоский згин, напруження, деформації, переміщення.

Розроблено й експериментально обгрунтовано нову уточнену математичну модель клейового з’єднання, в якій для моделювання напруженого стану з’єднувального шару використовується двопараметрична модель пружної основи Власова-Пастернака. Згідно з моделлю клейовий шар розглядається як мембрана, розташована всередині товщини клейового шару, а між мембраною і несівними шарами знаходяться пружні елементи. Зовнішні несівні шари розглядаються як балки в наближенні Тимошенка. Дотичні напруження вважають постійними за товщиною клейового шару, а нормальні (відривні) - змінними. Цей підхід дає змогу описати різні типи крайових умов для дотичних напружень у клеї на торцях шва, а саме: вони відсутні на краю склеювання, якщо немає видавлених надлишків клею, або дотичні напруження набувають максимуму, якщо такі надлишки існують. Задачу зведено до системи звичайних диференціальних рівнянь відносно переміщень і кутів повороту несівних шарів, яку розв’язано матричним способом. Розв’язано модельну задачу. Показано, що наявність або відсутність видавлених надлишків клею на краю клейового шару істотно впливає на напружений стан клейового шару біля краю шва, тобто в області, де напруження максимальні. При цьому в глибині області склеювання на відстані від краю шва, на близькою до товщини клейового шару, напруження не залежать від форми видавлених надлишків клею, фаски та ін. Виявлено, що наплив із видавлених надлишків клею значно зменшує максимальні відривні напруження в клейовому шарі. Проведено випробування склеєних внапуск металевих стрижнів на розтяг. За допомогою моделі оцінено критерій міцності клейового шару. Показано, що найкраще наближення розрахункових даних до експериментальних забезпечує критерій максимальних головних напружень. Запропонований підхід можна використовувати для розв’язання задач проектування з’єднань.
Ключові слова: напружено-деформований стан, тришаровий стрижень, з’єднувальний шар, клей, основа Власова-Пастернака.

У рамках моделі багатофазних середовищ аналізується ефективність опису теплового розширення й усадки односпрямованих полімерних композитів при їх рівномірному нагріванні за лінійним законом. Показано, що характер зміни теплової деформації в залежності від температури композита подібний до розподілу для неармованої матриці, а максимальне абсолютне значення хімічної усадки дещо менше, ніж для матриці. Розрахункові деформації, що описують теплове розширення, порівнюються з експериментальними, отриманими в процесі термоокислювальної деструкції.
Ключові слова: односпрямований композит, абляція матеріалу, теплове розширення й усадка композита, підвищені температури.

Целюлозні нановолокна (ЦНВ) е високоміцними природними волокнами з модулем Юнга до 140 ГПа та міцність при розтязі 2-3 ГПа. Як однорідний метод диспергування ЦНВ у полімерній матриці використовуються хімічна модифікація їх поверхні або обробка розчинниками. Однак зазначені процеси е дорогими і шкідливими для екології. Описано альтернативний процес механічної дефібриляції ЦНВ. Досліджуються композиційні матеріали з матрицею з епоксидної смоли з різними об’ємними частками механічно оброблених ЦНВ. Модуль Юнга та міцність епоксидних композитів погіршувалися при додаванні суспензії ЦНВ, але при цьому збільшилося подовження при розтязі. Це можна пояснити взаємодією епоксидної смоли з водою, концентрацією мікропор та агломерацією ЦНВ. Знижений вміст води в епоксидних композитах, армованих ЦНВ, покращує їх міцність при розтязі.
Ключові слова: целюлозні нановолокна, епоксидна смола, властивості при розтязі, композит.

Оцінено вплив зубної амальгами і композитної коронки на адгезійну міцність при зсуві для різних клейових систем, що використовуються в стоматології при реставрації зубів. Досліджено 48 циліндричних зразків з амальгами діаметром 4 мм і висотою 5 мм. Зразки витримували в інкубаторі протягом 24 годин при температурі 37оC та піддавали старінню 1000 термічними циклами при флуктуації температури від 5 до 55°C. Поверхні зразків обробляли алмазними бурами і поділяли на чотири групи по 12 зразків. Зразки зазнавали поверхневої обробки чотирьох типів: 1 - травлення + універсальний клей All-Bond Universal (Bisco); 2 - універсальний клей; 3 - грунтовка Z-Prime (Bisco) + універсальний клей; 4 - цемент на основі смоли BisCem (Bisco). Зразки амальгами розміщали у пластикових трубках діаметром 4 мм і висотою 8 мм, а всі клейові системи вносилися відповідно до інструкцій виробника. Смоляний композит Charisma Classic (Haraeus Kulzer) було полімеризовано за 20 с. Зразки інкубували в дистильованій воді при температурі 37°C протягом 24 годин до випробувань на міцність при зсуві, що проводилися на універсальній випробувальній установці. Статистичний аналіз виконувався за методиками ANOVA і HSD Tukey. Між зразками третьої і четвертої груп не виявлено суттєвих відмінностей, а значення адгезійної міцності виявилися вищими, ніж у зразків першої і другої груп. Цемент Biscem та комбінація грунтовки з універсальним клеєм Z-prime + All-Bond Universal показали високу адгезійну міцність при реставрації зубної амальгами.
Ключові слова: відновлення амальгами, адгезія, клейові системи, міцність зв’язку при зсуві.

Ендокоронки, що проектуються та виготовляються за допомогою комп’ютерних моделей (CAD/CAM), зазвичай застосовуються у стоматології для зміцнення сильно пошкоджених зубів. Із цією метою можуть використовуватися монолітні або багатошарові структури. Останні краще імітують природні зуби. Методом скінченних елементів оцінено вплив різних матеріалів і методів аплікації на розподіл напружень у CAD/CAM ендокоронках. Розроблено тривимірну математичну модель ендодонтично обробленого першого моляра нижньої щелепи дорослого пацієнта. Зразок модифіковано для імітації керамічної ендокоронки, що накладалася на моляри. На базі основної моделі було створено три моделі, що імітують такі структури ендокоронки: дисилікат літію, армований склокерамікою; монолітний цирконій; багатошарова склокераміка і скловолоконна ендокоронка (основна структура - зі скловолокна, коронка - зі склокераміки). Для структурного аналізу використовувалася програма SolidWorks/CosmosWorks. Матеріали вважалися однорідними і ізотропними. До поверхонь реставрованих зубів було прикладено навантаження 300 Н. Результати дослідження приведено відповідно до критерію міцності Мізеса. Напруження Мізеса, зареєстровані у зубній порожнині, становили 0,417-0,7, 0,6-0,85 і 0,083-0,25 МПа для трьох вищезазначених моделей. Метод багатошарової аплікації дозволив знизити рівень напружень у порівнянні з двома іншими різними конструкціями і матеріалами та показав схожий розподіл напружень із моделлю природного зуба. Для моделі з цирконієвої ендокоронкой отримано найвищі напруження. Багатошарова аплікація з використанням армованої скловолокном склокераміки як серцевини і скловолокна як коронки дозволила знизити напруження і отримати їх розподіл, характерний для природних зубів. Методика може бути використана для реставрації зубів із матеріалом серцевини, що імітує дентин (з армованої скловолокном кераміки), і матеріалом коронки, що імітує емаль (склокераміка).
Ключові слова: ендодонтично ліковані зуби, скінченноелементний аналіз, розподіл напружень, біоміметичні реставрації, ендокоронка.