Наведено результати аналізу коректності визначальних рівнянь радіаційної повзучості, що описують неізотермічні процеси непружного деформування з урахуванням радіаційного розпухання і радіаційної повзучості матеріалу за умов нейтронного опромінення, високих температур і пошкоджуючої дози. Розглядаються сучасні моделі радіаційного розпухання і радіаційної повзучості, в яких враховуються пошкоджуюча доза, температура опромінення, вплив напруженого стану та накопиченої незворотної деформації на процеси розпухання і повзучості опроміненого матеріалу. Досліджено умови, за яких потужність дисипації та потужність, що розвивається додатковими напруженнями на викликаних ними додаткових деформаціях, не зменшуються в процесі навантаження опроміненого матеріалу. На основі одержаних енергетичних нерівностей, що узагальнюють постулат Друккера для матеріалу, який знаходиться під впливом нейтронного опромінення, встановлено умови, які забезпечують коректність сформульованих рівнянь радіаційної повзучості. Результати дослідження умов коректності рівнянь радіаційної повзучості засвідчили, що врахування накопиченої незворотної деформації в моделі стисненого розпухання сприяє послабленню обмежень на можливе розпухання матеріалу і вихідні дані, які забезпечують коректність визначальних рівнянь радіаційної повзучості.
Ключові слова: напружений стан, девіатори напружень і деформацій, пластичність, непружне деформування, радіаційне розпухання, радіаційна повзучість.

При обгрунтуванні подовження безпечної експлуатації енергоблоків АЕС ВВЕР-1000 актуальною задачею залишається прогнозування ресурсу внутрішньокорпусних пристроїв, що працюють під впливом іонізуючого випромінювання. При цьому необхідно враховувати такі фізичні процеси, як радіаційне розпухання і радіаційна повзучість, які під час довготривалої експлуатації можуть суттєво впливати на формозміну і цілісність елементів пристроїв. Виконано порівняльний аналіз результатів із визначення радіаційного розпухання матеріалу вигородки реактора ВВЕР-1000, які отримано шляхом математичного моделювання за допомогою відомих моделей радіаційного розпухання аустенітної сталі 08Х18Н10Т і близького за хімічним складом аналога AISI304. Розглядаються чотири існуючі фізичні моделі, які враховують робочу температуру, швидкість набору і величину накопиченої дози, напружений стан і радіаційну повзучість матеріалу. Для розглянутих моделей проаналізовано вплив цих факторів на величину і розподіл радіаційного розпухання матеріалу вигородки в процесі довготривалої експлуатації на період до 60 років. Результати аналізу показали, що в моделях, які не враховують процеси радіаційної повзучості, максимальні напруження у вигородці можуть досягати границі плинності опроміненого матеріалу (до 800 МПа), що буде сприяти надмірній консервативності при оцінці міцності елементів внутрішньокорпусних пристроїв. Прийнята НАЕК "Енергоатом” модель для розрахунку радіаційного розпухання останніх, яка враховує накопичену дозу, температуру опромінення, напружений стан і процеси радіаційної повзучості в матеріалі, є досить консервативною і добре узгоджується з результатами, отриманими за іншими моделями в інтервалі вхідних параметрів, характерних для експлуатаційних режимів енергоблоків ВВЕР-1000, а саме: в інтервалі максимальних температур матеріалу вигородки 380...390С і накопиченої дози за 60 років експлуатації не більше 120 сна.
Ключові слова: ВВЕР-1000, внутрішньокорпусні пристрої, вигородка, сталь 08Х18Н10Т, радіаційне розпухання, радіаційна повзучість, напружено-деформований стан, математичне моделювання.

Наведено результати розрахункових досліджень із визначення закономірностей впливу граничних умов стрижня постійного прямокутного поперечного перерізу на формування спектра власних частот згинних коливань за наявності відкритої крайової тріщини втоми. Установлено залежності зміни частоти коливань за різних умов закріплення досліджуваного стрижня від положення паза шириною 1 мм по довжині стрижня, характер яких не залежить від глибини пошкодження. Аналіз отриманих залежностей для стрижня з вільними кінцями показує, що для них характерна симетрія відносно його середини, яка також є місцем найбільшої за абсолютною величиною зміни частоти коливань внаслідок пошкодження. Окрім того, в околі кожного із зазначених кінців спостерігається відрізок, де власна частота згинних коливань пошкодженого стрижня дорівнює або вища за частоту непошкодженого. Для стрижня з двома жорстко закріпленими кінцями такі залежності також характеризуються симетрією відносно його середини. Пошкодження поблизу кожного з кінців призводить до найбільшої за абсолютною величиною зміни частоти коливань. У точках положення паза, рівновіддалених від середини і кінців, власні частоти коливань пошкодженого і непошкодженого стрижня практично однакові.
Ключові слова: стрижень, лопатка, граничні умови, локальне поверхневе пошкодження, згинні коливання, власна частота коливань.

Чисельно розв’язано крайову задачу теорії пружності для двошарової сфери під дією внутрішнього динамічного тиску від центрально-симетричного вибуху сферичного заряду вибухової речовини. Досліджено особливості розв’язків для оболонок із надтонким внутрішнім металевим шаром. Виконано порівняльний аналіз статичного випадку з динамічним. Відмічено особливості таких розв’язків. З урахуванням даних повідомлення 1 та отриманих результатів аналітично і чисельно доведено, що в двошарових сферичних металокомпозитних балонах, якщо товщина внутрішнього металевого шару істотно менша за товщину зовнішнього, колові напруження у внутрішньому шарі SI можуть бути значно більші за напруження у зовнішньому S2. Отримано точне асимптотичне відношення SI / S2 для статичних та динамічних задач. Показано, що в таких конструктивних елементах при малих відносних товщинах металевого шару може існувати ділянка знеміцнення. Отримано формулу, яка дозволяє в інженерному наближенні передбачити наявність або відсутність ділянки знеміцнення. Для динамічної задачі встановлено, що зі зменшенням товщини внутрішнього більш жорсткого шару колові напруження в ньому зростають пропорційно відношенню сферичної жорсткості матеріалів внутрішнього й зовнішнього шарів. Це може призводити, як і в статичному випадку, до того, що псевдопідкріплення композитної оболонки надто тонким внутрішнім достатньо жорстким і міцним металевим шаром буде не тільки неефективним, а й може викликати руйнування внутрішнього шару і, як наслідок, оболонки в цілому при навантаженнях, досить безпечних для композитної оболонки без внутрішнього псевдопідкріплюючого шару.
Ключові слова: крайова задача теорії пружності, центральна симетрія, двошарова металокомпозитна сферична оболонка, внутрішній тиск, динаміка.

Наведено результати випробувань та визначення механічних властивостей односпрямованого полімерного композита, армованого вуглецевим волокном Т800, при розтягу й стиску у поздовжньому і трансверсальному напрямках у діапазоні температур від кімнатної до 315°С. Показано типовий вигляд руйнування зразків при розтягу у поздовжньому напрямку та стиску в обох напрямках за кімнатної температури і 315 oС. Установлено, що з підвищенням температури всі досліджувані властивості матеріалу зменшуються, але найменше модуль пружності і границя міцності при випробуваннях на розтяг у поздовжньому напрямку. При досягненні і перевищенні температури склування епоксидної матриці відмічено різку деградацію таких властивостей матеріалу у поздовжньому напрямку, як границя міцності і модуль пружності при стиску. Відзначено майже рівномірну деградацію характеристик міцності і пружності композита у трансверсальному напрямку зі зростанням температури. Виконано розрахунок міцності і модуля пружності полімерного композита, армованого вуглецевим волокном Т800, при розтягу в поздовжньому напрямку на основі відомих значень границі міцності і модуля пружності волокна. Установлено, що визначені при випробуваннях значення модуля пружності узгоджується з розрахунковим значенням, а експериментально одержане значення границі міцності композита суттєво нижче за розрахункове.
Ключові слова: односпрямований композит, поздовжній і трансверсальний напрямок, міцність, модуль пружності, розтяг, стиск.

У рамках механіки багатофазних середовищ аналізується ефективність прогнозування деформування тканих полімерних композиційних матеріалів при високих температурах з урахуванням процесів абляції і термоокислювальної деструкції. Під абляцією розуміють вигорання частини маси складових композита, а під деструкцією - зміну його властивостей під впливом тепла в умовах високих температур. Залежності, що визначають зміну відносної густини композита, описуються кривими термогравіметричного аналізу, які отримано при фіксованій швидкості нагрівання. Чисельними експериментальними дослідженнями доведено, що рівняння стану аблюючих полімерних матриць, пучка вуглецевих волокон та тканих композитів залежить від температури і швидкості нагрівання. Достовірність обрахованих результатів деформування оцінюється їх порівнянням з експериментальними даними, отриманими для квазістатичних умов нагрівання зразків з епоксидних тканих вуглепластиків. Композит армований вуглепластиковою тканиною типу полотна. Показано, що функції aθ1, aθ12, які враховують вплив тканини на пружні характеристики композита в головних напрямках, досить ефективно описують їх розподіли залежно від максимального кута викривлення ϑ m ниток арматури, температури θ і кута неузгодженості Ф при розтяганні та зсуві в площині армування. За невисоких температур до процесу абляції значення модуля Юнга практично повертаються до початкових. Після завершення процесу абляції, що спостерігається при θ > 500°С, матеріал повністю обвуглюється, що корелює з експериментом. Можна відмітити добру узгодженість розподілу теплових деформацій при фіксованій швидкості нагрівання ~ 0,1 К/с з результатами експериментів.
Ключові слова: тканий композит, абляція, моделі деформування, високі температури, термо- окислювальна деструкція.

Розроблено два підходи до дослідження термонапруженого стану шаруватих композитних пологих оболонок. Лицьові поверхні шарів оболонки мають нульову кривизну кручення, зміною головних кривизн нехтували. Конструкція дуже полога, тобто коефіцієнти першої квадратичної форми прийнято рівними одиниці. Передбачається, що радіуси кривизни значно більші за товщину конструкції, і її зовнішні поверхні мають однакову кривизну. Введені обмеження дозволили ототожнити криволінійну систему ортогональних координат із плоскою системою ортогональних координат. Згідно з першим підходом проведено розділення шуканих функцій переміщень, поперечних напружень, температури на складові їх розподілу в плані конструкції і по товщині. Із використанням такого представлення шуканих функцій переміщень записано вирази для деформацій в рамках вищезгаданих припущень про пологість. На основі закону Гука отримано бракуючі поздовжні компоненти тензора напружень. Із використанням варіаційного принципу Рейсснера записано систему інтегрально-диференціальних рівнянь рівноваги, яка для окремого випадку шарнірного обпирання при розподілі температурного навантаження за тригонометричним законом перетворюється в систему звичайних диференціальних рівнянь щодо розподілу шуканих функцій по товщині пологої оболонки. Розв’язується ця система аналітично, з класичним представленням шуканих функцій у вигляді експоненти та подальшим відшуканням коренів однорідних характеристичних алгебраїчних рівнянь і їх власних векторів. Постійні інтегрування знаходяться з умов на зовнішніх поверхнях шарів. Відповідно до другого підходу застосовується поліноміальна апроксимація шуканих функцій по товщині пологої оболонки. Особливістю такого підходу є віднесення шуканих функцій до зовнішніх поверхонь шарів, що дозволяє розбивати їх на підшари з відповідним зменшенням похибки апроксимації. Збіжність результатів розрахунку, отриманих за двома запропонованими підходами, може слугувати підтвердженням їх достовірності.
Ключові слова: тривимірна задача, термонапружений стан, шаруваті композитні пологі оболонки, проковзний контакт шарів.

Запропоновано методику визначення адгезійної міцності при зсуві в умовах високочастотного циклічного навантаження. Завдяки високій частоті навантаження можна прискорити отримання характеристик адгезійної міцності. Теоретичним підгрунтям методики е задача про поздовжні коливання складеного стрижня, елементи якого з’єднані пружними зв’язками зсуву. Проаналізовано поздовжні коливання запропонованої симетричної стрижневої системи, яка використана для експериментального дослідження і є робочим вузлом високочастотної резонансної випробувальної установки. Систему виконано як конструкцію, що складається з несівного напівхвильового стрижня із зосередженими масами на торцях, до яких симетрично відносно нього жорстко закріплюються випробувальні зразки. Наведено в загальному вигляді результати розв’язку задачі про коливання такої системи. Отримано функції переміщень окремих її частин, включаючи випробувальні зразки, які виконано як складені стрижні з адгезійним зв’язком. Побудовано два види частотних рівнянь системи для симетричних і антисиметричних форм її власних коливань. Як приклад, що використовується під час проведення експерименту, на основі співвідношень для антисиметричних коливань знайдено частотні параметри системи при основній формі її коливань, графічно зображено переміщення елементів системи на основній (напівхвильовій) формі коливань. Експериментальну частину, яка завершує алгоритм реалізації методики, виконано за відомою схемою визначення границь витривалості, якщо відомо частоти, функції переміщень і числові значення амплітуди коливань у будь-якій точці системи. Роботоздатність та ефективність методики підтверджено на прикладі знаходження циклічної адгезійної міцності склеєних плоских металевих зразків. Для АІ-сплаву і ціанакрилатного клею при частоті випробувань 10 кГц на базі 107 цикл отримано граничне значення τ= 60 МПа.
Ключові слова: складений стрижень, поздовжні коливання, жорсткість зв’язків зсуву, власні частоти коливань, переміщення, напруження, адгезійна міцність, високочастотне навантаження.

Наведено результати досліджень впливу модифікатора низьколегованої сталі 10ХСНД - кальцію - на її фізико-механічні характеристики. Для досліджень використовували прокатні листи із суднобудівельної сталі промислового виробництва, в яку перед розливом у процесі виплавки додавали фероалюмакальцієву лігатуру. Установлено залежність швидкості корозії дослідної сталі в модельному агресивному середовищі від концентрації кальцію та опір утомі в соляній воді при випробуваннях на кручення, осьове навантаження та згин. Досліджено вплив концентрації кальцію на розмір аустенітного зерна і дисперсність неметалевих включень, а також на характеристики тріщиностійкості сталі: критичний коефіцієнт інтенсивності напружень (в’язкість руйнування) і критичне розкриття тріщини за різних температур. Виявлено мікроструктуру фасеток руйнувань зразків суднобудівельної сталі з тривалим терміном експлуатації при крихкому руйнуванні по зернах перліту та в’язкому руйнуванні по зернах фериту для неексплуатованої сталі. Вивчено неметалеві включення в зломах зразків суднобудівельної сталі з різною концентрацією кальцію. З’ясовано, що зі збільшенням її терміну експлуатації значно зростає їх кількість, що негативно впливає на корозійно-механічні властивості металу. Показано, що легування сталі кальцієм сприяє підвищенню корозійної стійкості та тріщиностійкості за тривалої експлуатації в морській воді. Надано рекомендації щодо оптимальної концентрації модифікатора в суднобудівельному металі, яка відповідає мінімальним значенням аустенітного зерна та дисперсності неметалевих включень.
Ключові слова: суднобудівельна сталь, морська вода, модифікатор, корозія, тріщиностійкість, тривала утома, руйнування, мікроструктура.

Для оцінки несівної здатності композитних посудин тиску запропоновано пошаровий метод розрахунку напружень у симетричних парах шарів, для яких обгрунтовано прості критерії міцності при двохосьовому розтяганні композитних труб. Для ромбоподібної моделі нерозтяжних волокон гранична поверхня в просторі напружень являє собою прямокутник, а напруження, що відповідають крапкам на сторонах цього прямокутника, визначають умови різних видів руйнування: розтріскування матриці або розриву волокон. Граничну поверхню можна для зручності описати єдиним рівнянням похилого еліпса. Запропоновано найпростіший спосіб побудови граничної поверхні для пари симетрично намотаних шарів на основі всього двох значень міцності труб із намотуванням 0 і +45° при одновісному розтягу. Зіставлення розрахованих напружень із граничною поверхнею для кожної пари шарів дозволяє поставити завдання оптимального проектування в термінах рівності коефіцієнтів запасу міцності для кожної пари шарів.
Ключові слова: полімерний волокнистий композитний матеріал, критерій міцності, намотувальна посудина тиску, симетрична пара шарів, гранична поверхня в просторі напружень, несівна здатність, коефіцієнт запасу.

Розробка та використання сучасних матеріалів і покриттів у двигунобудуванні вимагають створення оптимального поєднаня довговічності, механічної міцності й зносостійкості в динамічних умовах. Проте, наявні інструменти для оцінки деяких із цих властивостей обмежені. Тому було реалізовано методику порівняльної оцінки деградації фізико-механічних властивостей матеріалів і покриттів у процесі тертя. Ця техніка та пов’язане з нею устаткування, що складають автоматизований трибологічний комплекс, засновані на явищі механічно стимульованої деградації матеріалів при терті зі змушеними коливаннями нормального навантаження, викликані сторонніми джерелами вібрації. Вони дають можливість локально визначати погіршення механічних властивостей поверхонь (зокрема, зношення) із високим просторовим розділенням і на різних етапах терміну служби деталей циліндр-поршень. Досліджено придатність розробленої методики для вибору оптимальної комбінації матеріалів і докладно розглянуто покриття з поліпшеними характеристиками.
Ключові слова: динамічне навантаження, деградація поверхні, цилиндро-поршнева група, зношування.

Кубічні зразки з бетону з попередньою тріщиною були спеціально виготовлені для вивчення процесу руйнування крихких твердих тіл при стиску. Із використанням лінійно-пружної механіки руйнування, коефіцієнтів інтенсивності напружень та експериментальних методів визначено механізм поширення тріщин та граничну міцність зразків. Проведено розрахунки напружено-деформованого стану зразків із тріщиною методом скінченних елементів із використанням програмного пакета ABAQUS. Розподіл пошкоджень і діаграми розвитку центральних тріщин із різними кутами нахилу в зразках отримано для умов навантаження за модами I, II, III та IV. Механізми поширення тріщин, отримані чисельним методом, збігалися з відповідними експериментальними даними, що підтверджує доцільність запропонованого методу.
Ключові слова: діаграма руйнування, місце пошкодження, механіка руйнування, кубічний бетонний зразок із тріщиною.

Металеві сплави з високою питомою міцністю і стійкістю до руйнування широко використовуються як водні мастильно-охолоджувальні матеріали у середовищі морської води. Керамічний оксид алюмінію Al2O3 використовується в парах тертя з титановим сплавом TC4, нержавіючою сталлю 316 і дуплексною нержавіючою сталлю 2205 з метою ідентифікації оптимальних зносостійких матеріалів для ключових деталей насоса для опріснення морської води в середовищі високого тиску. Для вивчення характеристик фрикційного зношення пари матеріалів випробовувалися в трьох режимах і середовищах: тертя без змащення, в очищеній воді й у морській воді. Використовувався універсальний вертикальний трибометр і тестер зношення, які дозволяли виміряти коефіцієнт тертя та величину зношення кожної фрикційної поверхні. Морфологію поверхні зношення та її траєкторію отримано за допомогою металографічного мікроскопа й дворежимного тривимірного профілометра поверхні. Результати показали низький коефіцієнт тертя пари TC4-Al2O3 і мале зношення пари 2205-Al2O3. Сліди зношення сталей 2205 і 316 були відносно неглибокими, що було викликано взаємодією процесів поверхневого втомного зношення, дії морської води, корозії й абразивного зношення. Об’ємне зношення в середовищі морської води було найвищим у парі зі сплавом ТС4, середнім зі сталлю 316 та найнижчим у парі з дуплексною нержавіючою сталлю 2205. У цілому пара 2205-Al2O3 має кращі трибологічні властивості, ніж TC4 і 316, у морській воді і є перспективною для використання в підшипниках насосів високого тиску.
Ключові слова: кераміка Al2O3, трибологічні властивості, морська вода.

Розроблено композитний брус за допомогою механізму термічного моделювання. Досліджували композит 316L/EH40 із прошарком із Fe-Co-Ni. Перевірено бар’єрні властивості прошарку Fe-Co-Ni. Оцінено вплив температури покриття, ступені вакууму прошарку та температури прес-форми на коефіцієнт покриття прошарків із Fe-Co-Ni. Характеристики затвердіння розплаву й усадкової порожнини проаналізовано за допомогою моделі, реалізованої з використанням програми ProCAST. Установлено, що відповідне підвищення температури покриття може ефективно поліпшити його коефіцієнт й зменшити усадкову порожнину. Підвищення ступеня міжламінарного вакууму призводить до зростання коефіцієнта між- ламінарного покриття, зменшення усадкової порожнини і швидкості її усадки. Підвищення температури прес-форми сприяло збільшенню коефіцієнта покриття та зменшенню усадкової порожнини. Розмір області повного покриття прошарку значно зменшувався зі зменшенням міжламінарної товщини.
Ключові слова: параметр покриття, прошарок Fe-Co-Ni, ступінь міжламінарного вакууму, вакуумне покриття.