Експериментально перевірено критерій усередненої щільності енергії деформації для крихкого руйнування зразків із тупими V-подібними вирізами при чистому стиску. Для цього недавно опубліковані в літературних джерелах експериментальні результати, що стосуються навантажень до руйнування при стиску зразка сплющеного V-подібного напівдиска з ПММА, автори намагаються теоретично передбачити за допомогою щільності енергії деформації, усередненої по контрольному об’єму, що оточує круглий край надрізу. Порівняння теоретичних результатів з експериментальними показує, що критерій усередненої щільності енергії деформації підходить для крихкого руйнування зразків із V-подібними вирізами при чистому стиску.
Ключові слова: крихке руйнування, V-подібний виріз, стиск, усереднена щільність енергії деформації, сплющений V-подібний напівдиск.

Вивчається поведінка при руйнуванні та механізм руйнування гіпсових зразків із вертикальними надрізами при одноосьовому стиску. Проведено експериментальні випробування та відповідне чисельне моделювання з метою пояснення впливу вертикальних надрізів (крайових тріщин). Вплив кількості вертикальних швів на механічні властивості гіпсових зразків із вертикальними надрізами було вивчено експериментально й чисельно на прикладі зразків розміром 5,4×10,8×5,4 см. Для чисельного моделювання гіпсових зразків при одноосьовому стиску використовувався двовимірний код потоку частинок (PFC2D). Лабораторні експерименти та чисельні моделі розроблено для гіпсових зразків із крайовими тріщинами (вертикальними надрізами), що позволило пояснити вплив вертикальних надрізів та їхньої кількості на механізм руйнування і характер руйнування. Ці дослідження свідчать про домінуючу поведінку зразків із тріщинами при руйнуванні на розтяг в умовах одноосьового стискаючого навантаження та про більшу залежність характеру руйнування і напруг руйнування від кількості вертикальних надрізів. Експериментальні та чисельні результати порівнювали між собою. Установлено, що вони мало відрізняються.
Ключові слова: вертикальний надріз, гіпсові зразки, руйнування й тріщина, експерименти, чисельні моделі.

Проведено випробування на роздільному стрижні тиску Хопкінсона для аналізу динаміки і поведінки алюмінієвих стільників при руйнуванні за різних швидкостей деформації. Також запропоновано метод моделювання. Елемент представницького об’єму моделює складні матеріали. На його основі розраховуються еквівалентні матеріальні параметри складних матеріалів. На прикладі стільникового алюмінію використано еквівалентні параметри матеріалу, розраховані за допомогою елемента представницького об’єму, для побудови макромоделі стільникового алюмінію й порівняння її з уточненою моделлю. За результатами випробування алюмінієвих стільників на роздільному стрижні тиску Хопкінсона моделі скінченних елементів рівняються та калібруються, а також перевіряється точність моделі скінченних елементів. Очікується, що це послужить основою для застосування алюмінієвих стільникових матеріалів у різних областях техніки з урахуванням динамічної поведінки алюмінієвих стільників і комбінованого використання многомасштабного скінченноелементного моделювання.
Ключові слова: роздільний стрижень тиску Хопкінсона, алюмінієві стільники, динамічна поведінка, алюмінієвий стільниковий багатошаровий матеріал, елемент представницького об’єму.

Важливим аспектом точного прогнозування швидкості росту корозійних тріщин під напруженням у зварювальних з’єднаннях і в експлуатаційних матеріалах у ядерній енергетиці є побудова моделі прогнозування швидкості їх росту, що має вирішальне значення для оцінки безпеки конструкційних матеріалів ядерної енергетики в автоклавному середовищі та залишкового ресурсу в процесі експлуатації. Модель прогнозування росту корозійних тріщин під напруженням було проаналізовано та побудовано на основі індукованого повзучістю розриву оксидної плівки. Показано, що модель має гарну точність прогнозування. Аналіз чутливості свідчить, що зміна експоненти повзучості n впливає на швидкість росту корозійних тріщин під напруженням, рейтинг чутливості інших параметрів від великого до малого – експонента загасання струму m і границя текучості у, деформація розриву оксидної плівки f, щільність струму окислювання i0, постійна часу t0 і множник силового закону A відповідно.
Ключові слова: корозійне розтріскування під напруженням, модель прогнозування, сплав на основі нікелю 600, фактор впливу.

Модель лазерного розплавленого басейну було побудовано для дослідження впливу високочастотної ультразвукової вібрації на авіаційні тонкостінні конструкції з використанням програмного забезпечення COMSOL. Акустичний тиск лазерного розплавленого басейну моделювали з урахуванням положення й кількості джерел, причому використовувалися як одиночні вібрації з бічним торканням, так і подвійні. Показано, що позитивний і негативний акустичний тиск чергується з високочастотною ультразвуковою вібрацією, а температурне поле є однорідним. Це явище сприяє утворенню і схлопуванню кавітаційних пухирців, що призводить до ефекту ультразвукової кавітації та зниження залишкового напруження. Відстань і амплітуда ультразвуку прямо пропорційні акустичному тиску розплавленого басейну. Останній збільшується в 2-3 рази при зменшенні відстані від місця навантаження ультразвуком до розплавленого басейну на 10 мм і на 10 Па при збільшенні амплітуди на 4 мкм високочастотної ультразвукової вібрації в основному діє як блендер для розплавленого басейну. Ефект акустичного потоку проявляється, якщо амплітуда вища за 7 мкм, а відстань менша за 60 мм. Ефект ультразвукової кавітації домінує, якщо відстань менша за 15 мм. Подвійні джерела вібрації не впливають на амплітуду акустичного тиску в розплавленому басейні. Проте, градієнти акустичного тиску під впливом цих умов будуть сприяти однорідному плину металевої рідини по сторонах розплавленого басейну, досягаючи мети здрібнювання зерна й зниження залишкового напруження.
Ключові слова: моделювання в COMSOL, високочастотні ультразвукові вібрації, амплітуда, кількість джерел коливань, акустичний тиск розплавленого басейну.

Показано вплив залишкових зварювальних напружень на граничну стійкість несучої здатності сталевої колони коробчатого перетину. Для дослідження характеристик її стійкості під впливом високої температури по всій довжині використовується метод скінченних елементів. По-перше, розраховується розподіл початкового поздовжнього зварювального залишкового напруження колони. По-друге, досліджується вплив високої температури по всій довжин і колони внаслідок пожежі на залишкове зварювальне напруження. Установлено, що підвищення температури може викликати релаксацію залишкового напруження поздовжнього шва. При температурі менше за 244С релаксація залишкового напруження не знижує граничну несучу здатність. При температурі вище за 244С гранична несуча здатність може помітно знижуватися по мірі збільшення температури. Окрім того, початкові геометричні дефекти слабко впливають на граничну несучу здатність стійкості, а коефіцієнт зниження колони поступово зменшується по мірі збільшення коефіцієнта стрункості.
Ключові слова: сталева колона коробчатого перетину, висока температура, залишкові зварювальні напруження, гранична стійкість несучої здатності.

Досліджено утомну поведінку матеріалу з електротехнічної листової сталі B30AVH1500. Виготовлено і випробувано зразки на утому, що зберігають структурні характеристики ротора. Випробування показали, що зразок ротора при утомі мав кращі характеристики при більш високих рівнях напруження порівняно з неполірованими стандартними зразками. Проте, характеристики були гірше, ніж у полірованих стандартних утомних зразків при більш високих і низьких рівнях напружень. Поширення утомних тріщин було проаналізовано за допомогою оптичного мікроскопа і растрового електронного мікроскопа. Результати показали, що механізм поширення утомних тріщин був в основному трансгранулярним із локалізованими вторинними тріщинами й міжгранулярним поширенням.
Ключові слова: електротехнічна листова сталь B30AVH1500, утомна поведінка, поширення утомних тріщин.

Проведено чисельне моделювання температурного поля і кутових деформацій при зварюванні пластини з алюмінієвого сплаву 5А06 товщиною 6 мм із застосуванням програми скінченноелементного аналізу ABAQUS 2018. Створено тривимірну термомеханічну модель досліджуваної пластини з урахуванням теплообміну в напрямку руху дуги. Отримані в результаті моделювання розподіл температурного поля та викликані зварюванням кутові перекручування у конструкції було проаналізовано з метою мінімізації собівартості і підвищення ефективності виробництва. Аналіз величини і розподілу залишкових напружень у зварній конструкції за допомогою розумного процесу зварювання та оптимізація конструкції для зниження і контролю залишкових напружень дозоляють ефективно розробляти зварну конструкцію з алюмінієвого сплаву.
Ключові слова: алюмінієвий сплав 5А06, скінченноелементний аналіз, ABAQUS 2018, залишкові напруження, кутова деформація.

Щоб прогнозувати температуру, вологість і деформацію металевого ламінованого зеленого тіла методом 3D гель-друку під час процесу сушіння, приведено математичну модель розв’язку взаємозалежних полів температури, вологості та напруження-деформації в процесі сушіння. Модель було створено на основі необоротної термодинаміки Луйкова та механіки матеріалів. Модель базується на методі дискретних різниць і впроваджена в чисельне моделювання за допомогою комбінації методу послідовності та прямого з’єднання. Результати показали, що температурне поле зеленого тіла наближається до стійкого за короткий час під час сушіння. Для поля вологості спостерігалася міграція вологи між матеріалами з різним початковим вмістом вологи. Що стосується поля напруження і деформації, то на краях поздовжніх сторін зеленого тіла спостерігалася явне напруження розтягу. Проведені дослідження сприяють створенню комплексного посібника з планування процесу сушіння зеленого тіла.
Ключові слова: метод 3D гель-друку, ламіноване зелене тіло, процес сушіння, пари тепло–вологість–механіка, чисельне моделювання.

Для аналізу впливу розміру надрізу і залишкових напружень на втомну міцність різних металевих матеріалів, ґрунтуючись на концепції коефіцієнта втомного надрізу сумісно з даними ударних випробувань зразків із різних матеріалів, вивчено взаємозв’язок між коефіцієнтом втомного надрізу, втомною міцністю і розміром пошкодженого надрізу, залишковими напруженнями пошкоджених зразків із різних металевих матеріалів за допомогою формули розрахунку теоретичного коефіцієнта концентрації напружень Петерсона. Основні висновки полягають у тім, що втомна міцність буде знижуватися через ударне пошкодження, яке в основному пов’язане з розміром надрізу та розподілом залишкових напружень поблизу нього. Відношення глибини надрізу до радіуса надрізу визначає зниження втомної міцності: чим більше це відношення, тим більший ступінь зниження втомної міцності. Залишкові напруження, викликані пошкодженням сторонніми об’єктами в зразках із різних матеріалів, можуть бути як розтягувальними, так і стискальними, що залежить від співвідношення модулів Юнга двох матеріалів. Напруження розтягу сприяє втомній міцності, а напруження стиску діє несприятливо. Отримані висновки можуть не тільки служити керівництвом при проєктуванні систем захисту лопаток від зовнішніх пошкоджень, а й мають теоретичне значення для встановлення критеріїв оцінки та ремонту пошкоджених лопаток.
Ключові слова: пошкодження сторонніми предметами, втомна міцність, коефіцієнт втомного надрізу, теоретичний коефіцієнт концентрації напружень, залишкове напруження.

Щоб краще вивчити вплив параметрів процесу з’єднання тертям із перемішуванням на розподіл температурного поля, розглянуто сили, що діють на інструмент, коефіцієнт тертя між буртиком та інструментом, а також зміну внутрішніх матеріалів заготівлі з температурою. Створено модель джерела тепла для моделювання й аналізу зміни температурного поля залежно від параметрів процесу з’єднання тертям із перемішуванням. Результати моделювання свідчать, що температура на наступаючій стороні була вищою, ніж на відступаючій. Пік кривої теплового циклу поступово зменшувався від поверхні до нижньої частини заготівлі. Швидкість обертання на пік впливу кривій теплового циклу була невеликою, а швидкість подачі – великою. Точність моделі джерела тепла при фрикційному перемішуванні була залежною від точності наступного імітаційного аналізу розподілу залишкових напружень і деформації з’єднання, тому це дослідження має важливе теоретичне значення.
Ключові слова: з’єднання тертям із перемішуванням, температурне поле, алюмінієвий сплав 7022, скінченноелементне моделювання, модель джерела тепла.

Геотемпература може досягати 60С при глибині розробки 2000 м. Фізико-механічні властивості гірських порід будуть мінятися залежно від геотемператури, впливаючи на напружений стан навколишньої породи при глибокій виїмці. Термодинамічна модель використовується для опису процесу напруження і деформації матеріалу породи через функцію вільної енергії та рівняння дисипації, а поверхня плинності, правило плину і пластична функція не розглядаються в пружно-пластичній моделі, що значно спрощує процес розрахунку. Розроблена програма скінченноелементного моделювання використовується для моделювання зміни напруження між породою і стінкою шахти. Зміна температури викликає термічні напруження між навколишньою породою і стінкою шахти, особливо на їхній границі розділу. Отримані результати забезпечують хорошу підтримку для запобігання руйнування шахти та катастрофи в глибокому машинобудуванні.
Ключові слова: термодинамічна модель, теплове напруження, шахтний бетон, чисельне моделювання.

Напруження є одним з найбільш важливих факторів при ущільненні метал–метал. Для розрахунку нормального напруження латунних ущільнювальних поверхонь проти різних рідин надвисокого тиску використано два методи (теоретичний і емпіричний). Теоретичну формулу було виведено в термінах балансу сил, а емпіричну – отримано шляхом припасування поліноміальної кривої, при цьому дані було отримано зі змодельованих результатів; крім того, результати, розраховані за емпіричною формулою, добре узгоджуються з результатами, одержаними за теоретичною формулою. Еквівалентні напруження латунного ущільнення, нормальні напруження і контактні напруження на поверхнях латунного ущільнення було змодельовано методом скінченних елементів. Показано, що ці напруження збільшуються з ростом тиску рідини, а максимальні напруження завжди виникають на кінчику латунного ущільнення.
Ключові слова: аналіз напружень, самогерметичність, металеве ущільнення, надвисокий тиск, поліноміальний криволінійний фіттинг.

Модифікацію поверхні покриттів CrN вакуумно-дуговим осадженням (ВДО) виконано з використанням технології атомно-шарового осадження (АШО). Вплив і механізм технології AШО на фазову структуру, профіль поверхні і перетину, адгезію, твердість і шорсткість поверхні CrN–ВДО покриття було вивчено відповідно за допомогою фазового аналізу XRD, SEM характеристики структури, механічних властивостей і тесту на шорсткість. Результати XRD показують, що АШО-модифіковане покриття CrN складається з однієї фази із сильною кращою орієнтацією. Повна ширина на половині максимуму дифракційного піка стає широкої, що вказує на значне здрібнювання зерна. За результатами SEM можна зробити висновок, що покриття більш щільне, його поперечний переріз розташований у шаховому порядку, а поверхневі дефекти оригінального покриття ВДО закриті та зм’якшені. Результати випробувань механічних властивостей показують, що твердість зразка після АШО-модифікації значно збільшилася з 31 до 34,4 ГПа, а сила зчеплення покриття з матрицею збільшилася з 95 до 104 мН. Після АШО-модифікації шорсткість поверхні зменшилася з 34,4 до 17,7 нм. Технологія АШО може бути використана для поліпшення зносостійкості, корозійних та інших властивостей покриттів CrN–ВДО, продовжуючи строк їхньої служби.
Ключові слова: атомно-шарове осадження, модифікація поверхні, інтеграція міцності й в’язкості, CrN покриття.

При одержанні градієнтного сплаву вольфрам–кобальт в умовах азотування TiC є дуже важливою добавкою, що може ефективно сприяти формуванню градієнтної структури. Однак добавка TiC часто викликає велику кількість дефектів, таких як отвори, тріщини та сегрегація домішок у вольфрам-кобальтовій цементованій карбідній матриці. Вивчається поліпшення мікроструктури і механічних властивостей Ti-утримуючого цементованого карбіду шляхом легування відповідною кількістю NbC або VC. Результати свідчать, що легування NbC або VC дозволяє подрібнити зерна твердої фази, ефективно керувати мікроструктурою та механічними властивостями сплаву, значно поліпшити його компактність, підвищити твердість і міцність при поперечному руйнуванні, однак в’язкість руйнування при цьому знижується. Якщо кількість допінгу менша за 0,6% (масова частка), вплив VC на поліпшення твердості й міцності при поперечному зламі є більш очевидним, ніж NbC; якщо кількість допінгу дорівнює 0,6%, різниця між VC і NbC у поліпшенні міцності при поперечному розриві є незначною. При порівнянні двох варіантів вмісту досліджених добавок було доведено, що характеристики цементованого карбіду виявилися вищими при вмісті VC з масовою часткою 0,6%, забезпечуючи твердість 1836 HV30кгс, в’язкість руйнування 8,85 МПам1/2 і міцність при поперечному розриві 1888 МПа.
Ключові слова: VC, NbC, карбід, Ti, мікроструктура, механічні властивості.

Для уточнення закону зміни напружень обсадних труб у соляно-гіпсовому шарі та забезпечення теоретичної основи для проєктування конструкції стовбура свердловини розроблено модель соляно-гіпсового шару й обсадної цементної оболонки-шару. Методом чисельного моделювання вивчено розподіл напружень у шарі та несуча здатність обсадних труб. Докладно розглянуто вплив різних типів дефектів цементної оболонки (розкриття кільця, глибина й напрямок) на несучу здатність обсадної труби. Показано, що загальна помилка результатів моделювання напружень була невеликою. Модель може бути використана для прогнозування вихідного розподілу напружень у шарі. Внутріпластове напруження діє на цементну оболонку через шар, а потім накладається на обсадну колону. Напруження, що діє на обсадну трубу, є найбільшим, і обсадна труба більш піддається деформації під дією неоднорідного внутріпластового напруження. Якщо кільцевий отвір цементної оболонки становить близько 66, напруження на обсадній колоні є максимальними. Зі збільшенням глибини дефекту цементної оболонки напруження, що діє на обсадну трубу, зростає. За однакової глибини дефекту напруження, викликане дефектом зсередини назовні, явно вище, ніж напруження, викликане дефектом зовні усередину.
Ключові слова: чисельне моделювання, соляно-гіпсовий шар, модель оболонка–цементна оболонка–прошарок, розподіл напружень, дефект цементної оболонки.

Для підготовки зразків плакованої пластини з нержавіючої сталі використовувалася вакуумна гаряча прокатка. Як ключовий параметр проведено силовий аналіз процесу комбінованої деформації для зразків плакованої пластини з нержавіючої сталі. Область деформації гарячої прокатки було розділено на інтервали I, II і III, а рівняння силової рівноваги для кожного інтервалу було встановлено за допомогою методу слябів. Отримано математичну модель для розрахунку сили прокатки. Зразки плакованої пластини 2205/NI/EH40 підготовлено відповідно до технічного параметра вакуумної гарячої прокатки, розрахованого за допомогою системи моделювання. На основі математичної моделі змодельовано вплив швидкості прокатки, коефіцієнта тертя, коефіцієнта композиції, товщини основи й інших параметрів на силу прокатки. Показано, що зі збільшенням швидкості прокатки, зовнішнього тертя й товщини облицювання зусилля прокатки збільшується. Однак зі збільшенням товщини основи зусилля прокатки зменшується. Порівняння й аналіз результатів експерименту щодо прокатки з даними її моделювання свідчать, що погрішність між ними сягає 5,5%, що підтверджує вірогідність скінченноелементної моделі.
Ключові слова: склеювання валків, плакована пластина з нержавіючої сталі, метод слябів, зусилля прокатки, багатопрохідна гаряча прокатка.

Геометрична форма твердого індентора є дуже важливим фактором для визначення деяких фізико-механічних властивостей, таких як твердість, модуль пружності, площа контактної поверхні, а також трибологічних параметрів досліджуваних матеріалів. Проведено порівняння обсягу і поверхні відбитка, отриманого в результаті застосування нового наконечника-індентора (подовженого сфероїда) зі сферичними наконечниками. Обговорюється загальна математична концепція еліпсоїда, сфероїда і сферичного інденторів та виводяться відповідні вираження обсягу тіла обертання. Отримано вирази та геометричні форми поверхонь і обсягів відбитків за допомогою сфероїдних і сферичних інденторів як функції їхньої глибини або діаметра. Проведено порівняльне дослідження застосування подовжених сфероїдних і сферичних інденторів однакової глибини, що показало переваги перших.
Ключові слова: випробування на твердість, деформація, механічні властивості, міцність, поверхня, пластичність, вдавлювання.