Проблеми міцності. -2022. -№. 3.
О. Ю. ЧИРКОВ “Аналіз коректності задач механіки пружно-пластичного деформування, в яких враховується зростання пор у матеріалі за моделями Райса Трейсі Хуанга. Повідомлення 1. Модель Райса Трейсі“,
Проблеми міцності, № 3, 5-17 (2022).
Скачати PDF Досліджено умови, що забезпечують коректність нелінійних задач механіки пружно-пластичного деформування з урахуванням росту об’єму зароджених пор у матеріалі за моделлю Райса Трейсі. Із використанням цієї моделі сформульовано визначальні рівняння поведінки матеріалу, що дає змогу описувати неізотермічні процеси пружно-пластичного деформування з урахуванням зростання концентрації пор в’язкого руйнування. Процес навантаження розбивається на окремі розрахункові етапи, і для кожного з них рівняння пластичної течії та рівняння росту концентрації пор за вказаною моделлю інтегруються за етап навантаження. Завдяки інтегруванню одержано визначальні рівняння для повних компонентів напружень і деформацій, що дозволяє описувати процеси активного навантаження, розвантаження та повторного навантаження. Незворотні деформації в цих рівняннях включають накопичені пластичні деформації та структурні об’ємні деформації, що враховують концентрацію пор у матеріалі за моделлю Райса Трейсі. Розв’язок практичних задач за сформульованими рівняннями сприяє стійкості обчислювальних процесів, що дає змогу використовувати в розрахунках протяжні етапи навантаження. Разом із тим спрощується аналіз властивостей одержаних визначальних рівнянь порівняно з рівняннями пластичності в скінченних приростах. Сформульовано умови, за яких потужність дисипації та потужність, що розвивається додатковими напруженнями на викликаних ними додаткових деформаціях, не зменшуються в процесі навантаження пористого матеріалу. На основі одержаних енергетичних нерівностей, що узагальнюють постулат Друкера стосовно пористого матеріалу, встановлено умови, що забезпечують коректність сформульованих рівнянь пластичності, в яких враховується зростання об’єму пор за моделлю Райса Трейсі.
Ключові слова: напружений стан, девіатори напружень і деформацій, пластичність, пружно-пластичне деформування, зародження і зростання пор, модель Райса Трейсі, рівняння Хуанга.
П. П. Лепіхін, В. А. Ромащенко, О. С. Бейнер, С. О. Тарасовська “Вплив товщини металевого шару на напружено-деформований стан і міцність металокомпозитних циліндрів при внутрішньому вибуху”,
Проблеми міцності, № 3, 18-32 (2022).
Скачати PDF Чисельно досліджено вплив товщини металевого шару на напружено-деформований стан та міцність металокомпозитних циліндрів постійної загальної товщини під дією внутрішнього динамічного тиску від вибуху рівномірно розподіленого вздовж осі заряду вибухової речовини в повітряному середовищі при постійній відносній масі заряду . Показано, що міцність оболонок з однонаправленим коловим армуванням зовнішнього композитного шару при використанні композитів із низькою границею міцності при розтягу в площині ізотропії визначається переважно хвильовими процесами вздовж товщини оболонки. За такої умови її залежність від радіальних і осьових напружень значно вища, ніж від колових, які зазвичай набагато більші за перші дві компоненти тензора напружень. При постійних і загальній товщині циліндра H оптимальне з точки зору міцності відношення opt товщини h металевого шару до H істотно залежить від H і змінюється в інтервалі 0,15…0,35. Залежність opt як від H, так і від є немонотонною. Для тонкої оболонки opt змінюється в інтервалі 0,15…0,25, для товстої 0,25…0,3, для оболонки середньої товщини opt 0,35. Через хвильові процеси вздовж радіальної координати можуть мати місце випадки, коли при однакових h/H та масі заряду M більш товста оболонка буде менш міцною, ніж тонка. Можуть траплятися випадки, коли зміна M майже в 1,5 раза практично не впливатиме на міцність циліндра. Істотний вплив на міцність оболонок мають пластичні незворотні втрати енергії у внутрішньому сталевому шарі, через що в зовнішній композитний шар проходить ударна хвиля меншої інтенсивності, і міцність об’єкта в цілому може бути забезпечена.
Ключові слова: металокомпозитний циліндр, внутрішнє вибухове навантаження, однонаправлено армований композитний шар, міцність, напружено-деформований стан, чисельні методи.
В. А. Баженов, С. О. Пискунов, Ю. В. Максим’юк, С. В. Мицюк “Вплив урахування геометричної нелінійності на величину ресурсу ялинкового з’єднання в умовах повзучості”,
Проблеми міцності, № 3, 33-38 (2022).
Скачати PDF Розглядається вплив урахування геометрично-нелінійного деформування на величину розрахункового ресурсу ялинкового з’єднання лопатки в умовах повзучості. Визначення розрахункового ресурсу проводиться методом скінченних елементів із використанням моментної схеми скінченних елементів. В основу алгоритму розв’язання систем нелінійних рівнянь покладено метод диференціювання за параметром , який полягає в заміні системи нелінійних рівнянь задачею Коші для системи диференціальних рівнянь у звичайних похідних за параметром, за який може бути використано інтенсивність зовнішнього силового навантаження або вимушене переміщення. Деформування матеріалу в умовах повзучості описано на основі теорії Качанова Работнова. Геометрично нелінійне деформування моделюється з використанням відлікової й актуальної конфігурацій об’єкта. Для опису напруженого стану використовується тензор дійсних напружень Коші як об’єктивна похідна, при визначенні приросту деформацій і напружень похідна Олдроіда. Визначено розрахунковий ресурс до досягнення параметром пошкодженості критичного значення матеріалу. Відстежено кількісні й якісні особливості зміни параметра пошкодженості з часом, проведено кількісну оцінку зміни розрахункового ресурсу при урахуванні геометрично нелінійного деформування.
Ключові слова: моментна схема скінченних елементів, фізична і геометрична нелінійність, повзучість, континуальне руйнування, ялинкове з’єднання лопатки, розрахунковий ресурс.
М. В. Бородій, М. П. Адамчук, В. О. Стрижало, З. С. Ясковець “Експериментальне дослідження циклічної повзучості труб”,
Проблеми міцності, № 3, 39-48 (2022).
Скачати PDF Експериментально досліджено деформування прямолінійних елементів трубопроводу Ду 200 зі сталі 20 за циклічного навантаження внутрішнім тиском. Випробування проведено на пневмогідравлічному стенді за умов, близьких до плоского напруженого стану, нормальних температур, асиметрії циклу за м’якого режиму навантаження (контроль за напруженнями). Реєстрацію колових та осьових деформацій здійснювали в трьох точках діаметрального перерізу, розташованого посередині досліджуваного елемента. Випробовували два трубних елемента за різних значень максимальних та амплітудних напружень на базі 100 цикл навантаження. Отримано криві деформування (циклічної повзучості) труб у коловому напрямку, характер яких суттєво нерівномірний порівняно з деформуванням лабораторних зразків. Показано, що навіть незначне збільшення максимальних (на 4%) та амплітудних (на 8%) напружень суттєво (до 50%) підвищує деформації циклічної повзучості в коловому напрямку. Таке зростання деформацій можна пояснити особливістю сталі 20, діаграма деформування якої в області пружно-пластичного переходу містить площадку плинності, що і зумовлює інтенсивне деформування матеріалу. Зафіксовані пластичні деформації в осьовому напрямку більш ніж на порядок менші за колові і зі збільшенням циклів навантаження незначно змінюються та збігаються для двох досліджених трубних елементів.
Ключові слова: експериментальне дослідження, малоциклова втома, ратчетинг, асиметричне циклічне навантаження, елемент трубопроводу.
І. І. Деревянко, О. А. Самусенко, О. В. Дроздов, О. М. Потапов, К. П. Буйських, С. С. Величко “Експериментально-інформаційна технологія дослідження конструкцій з вуглепластика на герметичність та міцність внутрішнім тиском”,
Проблеми міцності, № 3, 49-58 (2022).
Скачати PDF Розроблено експериментально-інформаційну технологію дослідження трубчастих конструкцій ракетно-космічної техніки з вуглепластика при дії внутрішнього надлишкового тиску. Проведено порівняльну оцінку герметичності та міцності конструкцій із шести типів полімерних композиційних матеріалів, зокрема, модифікованих обробкою високоенергетичними потоками плазми діелектричного бар’єрного розряду волокон у середовищі акрилової кислоти й аліламіну. Установлено ефективність застосування модифікаційної обробки композиційних полімерних матеріалів, що дозволяє підвищити характеристики їх міцності до 25% порівняно з вихідним матеріалом.
Ключові слова: вуглепластикові конструкції, гідравлічні випробування внутрішнім тиском, герметичність, міцність, руйнування, мікроструктура.
В. П. Легеза, О. М. Нещадим “Математична модель динамічної поведінки транспортної системи з маятниковими амортизаторами”,
Проблеми міцності, № 3, 59-70 (2022).
Скачати PDF Запропоновано нову математичну модель, яка описує процес демпфірування поздовжнього транспортного навантаження, що базується на використанні спеціальних амортизаційних турнікетів маятникового типу. Оцінено рівень ефективності амортизаторів щодо зниження поздовжнього динамічного впливу на важкі та негабаритні вантажі при їх транспортуванні залізничним транспортом. Методами математичного моделювання досліджено екстремальний варіант динамічного навантаження транспортної системи, оснащеної запропонованою системою демпфування. Числовими методами сформульовано та проінтегровано диференціальні рівняння руху транспортної системи. У результаті числових експериментів установлено основні нормативні характеристики маятникових амортизаторів, які впливають на якість їх функціонування. Кількісно оцінено ефективність використання таких амортизаційних пристроїв. Показано, що при застосуванні маятникових амортизаторів рівень динамічних впливів на вантажі, що перевозяться, можна знизити в чотири рази порівняно з існуючим традиційним способом залізничного транспорту. Зазначається, що вплив довжини маятникових підвісів на різні елементи системи віброзахисту є різноспрямованим: зі зменшенням довжини підвісів максимальні модулі прискорення опорних вагонів дещо знижуються, а максимальний модуль прискорення навантаження помітно збільшується. У граничному випадку, якщо довжина підвісів маятника прямує до нуля, вказані модулі прискорення прямують до одного і того ж єдиного значення. Числовий аналіз динамічної поведінки системи віброзахисту ще раз підтвердив наступний загальний результат попередніх теоретичних і експериментальних досліджень: щоб суттєво знизити максимальний рівень поздовжнього транспортного впливу на вантажі, необхідно здійснювати їх кріплення відносно вагонів рухомо-регульованим способом.
Ключові слова: процес амортизації, транспортна система, маятникові амортизатори, турнікети, зчеплення залізничних вагонів, поздовжні динамічні навантаження.
Л. Є. Матохнюк, А. В. Бялонович, А. А. Котляренко, О. Є. Гопкало, І. В. Лиманський “Вплив частоти навантаження на опір втомі сплаву Д16Т”,
Проблеми міцності, № 3, 71-78 (2022).
Скачати PDF Наведено результати експериментальних досліджень впливу частоти навантаження (3 і 76 Гц) на довговічність зразків з алюмінієвого сплаву Д16Т (від появи тріщин втоми довжиною 1 мм на поверхні зразків до повного їх руйнування). Випробування проводили при пульсуючих циклах навантаження на плоских зразках із концентратором напружень у вигляді центрального отвору. Установлено, що при рівні напружень 200 МПа довговічність зразків, випробуваних при частоті навантаження 3 Гц, більша, ніж при частоті 76 Гц. Фрактографічні дослідження зломів показали, що руйнування відбувається за різними механізмами. При частоті навантаження 76 Гц фронт магістральної тріщини практично прямолінійний, при частоті 3 Гц спостерігається макротунелювання фронту магістральної тріщини, що набуває напівеліптичної форми у напрямку розвитку руйнування. В осьовій зоні тріщина росте значно швидше, ніж на поверхні зразка. При напруженні 160 МПа довговічність зразків як від появи тріщини довжиною 1 мм, так і до повного їх руйнування на обох частотах навантаження збігається.
Ключові слова: частота навантаження, довговічність, алюмінієвий сплав, фрактографічні дослідження, макротунелювання.
В. О. Дегтярев “Методи визначення границі витривалості стикових зварних з’єднань після високочастотної механічної проковки”,
Проблеми міцності, № 3, 79-89 (2022).
Скачати PDF Досліджено вплив режимів високочастотної механічної проковки на підвищення опору втомі стикових зварних з’єднань сталі 3сп. Різна технологія підготовки зразків для досліджень дозволила встановити, що кількісний вклад у підвищення границі витривалості зварних з’єднань залишкового напруження стиску, деформаційного зміцнення поверхневого шару канавки, що утворюється після проковки вузької зони сплаву шва з основним металом, і зміни концентрації напружень становить 57, 37 і 6% відповідно. Показано, що між глибиною канавки і глибиною пластично деформованого шару матеріалу є кореляція. Запропоновано методики визначення границі витривалості стикових зварних з’єднань після різних режимів проковки по глибині канавки і глибині пластично деформованого шару матеріалу під її дном із використанням експериментальних даних вимірювання мікротвердості, а також у дослідженому діапазоні зміни амплітуди коливань робочого інструменту. Установлено глибину канавки залежно від швидкості переміщення й амплітуди коливань робочого інструменту, а також зміну границі витривалості зразків після різної технології їх виготовлення. Показано, що при збільшенні швидкості проковки незалежно від амплітуди коливань робочого інструменту ефективність підвищення опору втомі зварних з’єднань зменшується, а при швидкості 0,4 м/хв границя витривалості від деформаційного зміцнення підвищується на 11%, а від сукупного впливу всіх факторів, що властиві проковці, на 26%.
Ключові слова: зварне з’єднання, границя витривалості, глибина канавки, швидкість високочастотної механічної проковки, пластично деформований шар, мікротвердість.
Л. М. Девін, М. П. Беженар, М. Є. Стахнів “Прогнозування ймовірності руйнування різців із полікристалів надтвердих матеріалів при точінні загартованої сталі”,
Проблеми міцності, № 3, 90-99 (2022).
Скачати PDF Досліджено складові сили різання та напруження на поверхнях різальних інструментів, які були оснащені пластинами з п’яти партій полікристалів кубічного нітриду бору. Пластини відрізнялись питомою поверхнею вихідної шихти. Досліджено динамічну міцність полікристалів надтвердих матеріалів при діаметральному стиску дискових зразків діаметром 10-12 мм і товщиною 3-4 мм. Описано розроблений алгоритм розрахунку ймовірності руйнування, який передбачає визначення ймовірності руйнування різців у результаті аналізу диференціальних функцій розподілу стискальних і розтяжних напружень, що виникають при точінні на передній та задній поверхнях різального клину, і границі міцності при стиску й розтягу інструментального матеріалу. На базі цього алгоритму розроблено програму VarTool в пакеті Mathcad для оцінки ймовірності руйнування різців або інших конструкцій, що працюють в умовах нестаціонарних навантажень. Показано приклади її використання для оцінки ймовірності руйнування різців із полікристалів надтвердих матеріалів при токарній обробці загартованих сталей ХВГ твердістю 59-60 HRC. Досліджено напруження на передній і задній поверхнях різального клину та розраховано ймовірність руйнування різців під час обробки загартованих сталей з різними швидкостями різання. Наведено закономірності зміни напружень при збільшенні швидкості різання. Показано вплив напружень і їх розподілу, а також границі міцності на ймовірність руйнування різців із полікристалів надтвердих матеріалів на основі кубічного нітриду бору різної вихідної зернистості. Дослідження ймовірності руйнування різців дозволило обґрунтовано вибрати вихідну шихту для спікання полікристалів і обмежити використання швидкості різання, за якої висока ймовірність руйнування різців. Установлено, що на передній поверхні деяких різців зі збільшенням швидкості різання з’являються розтяжні напруження, хоча складові сили різання зменшуються. Це призводить до збільшення ймовірності руйнування різців до 0,21.
Ключові слова: напруження на поверхнях різця, ймовірність руйнування різців, полікристалічний кубічний нітрид бору, сили та швидкість різання.
М. Г. Шульженко, І. А. Пальков, С. А. Пальков “Контактна взаємодія елементів замкового з’єднання лопаток турбіни при повзучості”,
Проблеми міцності, № 3, 100-110 (2022).
Скачати PDF Вивчається питання впливу повзучості матеріалів конструкції на характер контактної взаємодії її елементів під час довготривалої експлуатації. Розв’язується задача про напружено-деформований стан замкового з’єднання робочих лопаток циліндра середнього тиску парової турбіни за супернадкритичними параметрами пари (понад 240 ат і 565С) шляхом використання скінченноелементного програмного комплексу. Як модель повзучості розглянуто модифіковану модель повзучості зі зміцненням. Методика розв’язання термоконтактної задачі взаємодії елементів замкового з’єднання в умовах повзучості базується на застосуванні моделі контактного шару. Розрахунок проводиться від дії сумарних навантажень відцентрових сил лопаток та температурного поля, в якому експлуатується елемент конструкції. Проаналізовано результати розподілу сумарних деформацій, еквівалентних напружень та контактних напружень впродовж довготривалої експлуатації. Відзначено моменти часу, по досягненні яких має місце перевищення допустимих показників міцності матеріалів, що використовуються. Показано зміну характеру та рівня контактних напружень по опорних поверхнях елементів з’єднання за рахунок перерозподілу напружено-деформованого стану конструкції в цілому. Відзначено моменти появи відриву та відсутності контактних напружень на окремих контактних поверхнях. Отримані результати порівнюються з даними експлуатації, під час якої мало місце пошкодження конструкції.
Ключові слова: турбіна, замкове з’єднання, робоча лопатка, напружений стан, контактна взаємодія, повзучість.
Ліндлі Д. Кумар, М. Нассар, С. Дей “Прискорені випробування на довговічність при постійній напрузі. Різні методи оцінки для експонентного розподілу” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 111-111 (2022).
Скачати PDF Випробування на прискорений термін служби часто використовуються в різних областях техніки, оскільки вони забезпечують економічний спосіб одержання даних про час руйнування за коротший час порівняно з нормальними умовами експлуатації. Передбачається, що дані про термін служби виробів при постійному рівні напружень мають експонентний розподіл Ліндлі, тоді як параметр форми моделі логарифмічно-лінійну залежність від рівня напружень. Статистичні висновки щодо оцінки параметрів базової моделі та функції надійності у звичайних умовах отримано на основі дев’яти частотних методів оцінки, а саме: метода максимальної правдоподібності; метода найменшого квадрата й зваженого найменшого квадрата; метода максимального добутку відстаней; метода мінімальної абсолютної відстані; метода логарифмічної мінімальної абсолютної відстані; метода Крамера Мізеса й двох варіантів метода Андерсона Дарлінга. Проведено імітаційне дослідження методом Монте-Карло для порівняння ефективності запропонованих методів оцінки середньої відносної оцінки та середньої квадратичної помилки при використанні малих і великих обсягів вибірки. Як ілюстрація розглядається один набір даних прискорених ресурсних випробувань з метою одержання довірчих інтервалів завантаження (bootstrap) для невідомих параметрів, прогнозованого параметра форми, прогнозованої функції надійності та середнього часу до відмови за різних рівнів напружень, а також для перевірки того, як модель і запропоновані методи працюють на практиці для цього набору даних.
Ключові слова: прискорені випробування на довговічність, метод максимальної правдоподібності, метод найменших квадратів, зважений метод найменших квадратів, метод оцінки Крамера Мізеса, експонентний розподіл Ліндлі.
Ж. В. Фу, М. Д. Гуо , Х. Хаері, В. Сарфаразі, М. Ф. Маржі “Дискретно-елементний аналіз непрямого руйнування при розтягу порожніх зразків типу бразильського диску з поперечно-шаруватих геоматеріалів” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 112-112 (2022).
Скачати PDF Порожні зразки типу бразильського диска з поперечно-шаруватих геоматеріалів було чисельно змодельовано за допомогою кодів дискретних елементів часток PFC2D для дослідження механічної поведінки та механізму руйнування поперечно-ізотропних порід. Досліджено механізм руйнування та міцність при розтягу зразків у вигляді порожніх дисків. Цей чисельний код був відкалібрований за допомогою непрямих випробувань на розтяг, проведених на 21 зразку бразильських дисків із зовнішнім діаметром 100 мм. Ці зразки було створено з двома підстильними шарами, у яких перший шар найслабший з низькими механічними характеристиками, а другий більш міцний з відносно високими механічними параметрами, близькими до параметрів неушкодженого геоматеріалу. Кут першого (слабкого) шару змінювався щодо напрямку прикладеного навантаження, кут другого (більш міцного) підтримувався постійним, тобто 180 відносно напрямку навантаження. Чисельні результати показали, що в слабкому шарі можуть формуватися тріщини розтягу, кількість яких зменшується по мірі збільшення товщини слабкого шару. З іншого боку, міцніший шар не мав руйнувань у процесі навантаження.
Ключові слова: поперечно розташовані шари, двовісна міцність, код PFC2D, зразки у вигляді бразильських дисків.
Г. З. Суі, М. Ф. Гонг, К. Х. Ванг, К. К. Ксіа , Д. Я. Мо, Я. Душа “Мікроструктура і механічні властивості цементованих карбідів WC-Ti(C0.5, N0.5)-Co-Mo” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 113-113 (2022).
Скачати PDF Описано процедуру синтезу і властивості цементованих карбідів WC-Co-Ti(C0.5, N0.5)-Mo, що мають різний склад, із використанням технології обробки порошкової металургії. Досліджено вплив додавання Mo у цементовані карбіди на їхню мікроструктуру та механічні властивості. Об’ємна усадка, пористість, характеристики мікроструктури, твердість і в’язкість досліджено за допомогою аналітичних терезів, методу вдавлювання, сканувального електронного мікроскопа та рентгенівського дифрактометра відповідно. При додаванні 0,5 ваг.% Mo у цементовані карбіди щільність і твердість можуть бути збільшені до 14,12 г/см3 і 1804,56 кгс/мм2 відповідно, тоді як в’язкість руйнування при вдавлюванні залишається на припустимому рівні (приблизно 7,6 МПам1/2). Окрім того, додавання Mo у цементовані карбіди може ефективно компенсувати втрату Co, зменшити кількість мікродефектів у системах і поліпшити мікроструктуру.
Ключові слова: цементовані карбіди WС-Сo-Ti(C0.5, N0.5)-Mo, мікроструктура, механічні властивості.
Р. В. Пажаманніл, А. Раджів, П. Говіндан, А. Едачеріан “Вплив операційних параметрів та ультрафіолетової обробки на міцність при розриві фотополімерів, надрукованих на 3D-принтері методом проєкційної стереолітографіі” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 114-114 (2022).
Скачати PDF Проєкційна стереолітографія це метод пошарового 3D-друку, що використовується для створення складних структур і геометрій з високою точністю й якістю обробки поверхні. Кінцеві механічні властивості будь-яких деталей, надрукованих цим методом, значною мірою залежать від параметрів обробки і процесу наступного твердіння, яке сприяє зшиванню подвійних зв’язків, що не повністю сформувалися після 3D-друку, і водночас підвищує механічну міцність. Вивчено вплив операційних параметрів (щільність заповнення, час витримки та висота шару) на міцність при розтягу смоли Phrozen Beige. Максимальну міцність при розриві 25,792 МПа було досягнуто при 100%-ному обсязі наповнювача при товщині шару 30 мкм і часі витримки 8 с. Оцінено вплив часу і температури після твердіння на граничну міцність при розриві. Міцність смоли Phrozen Beige збільшилася на 33,56% після 1 години витримки при 25C, а смоли Phrozen Aqua-Gray 4K на 44,57% після 2 годин витримки після твердіння при 25C. Максимальна міцність при розриві і більш швидке досягнення повного твердіння відбувалися за більш високої температури завдяки прискоренню зшивання досліджених фотополімерів.
Ключові слова: 3D-друк, стереолітографія, границя міцності при розриві, параметри процесу, додаткове затвердіння.
Б. Б. Буіаджра, С. М. Фекіх, M. M. Бузіане, Ф. Беняхія, С. М. А. Хан Мохаммед, А. Албедах “Оптимізація механічної міцності мікрокомпозита поліпропілен/тальк після занурення в бензол” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 115-115 (2022).
Скачати PDF Експериментально оцінювалося погіршення механічних властивостей композита поліпропілен/тальк після його занурення в бензол. Випробування на розтяг проводилися до та після занурення в бензол зразків мікрокомпозита з різним ваговим вмістом тальку (0, 10, 40 і 50%). Мікроскопічні спостереження проводилися на зразках до та після занурення їх у бензол для пояснення результатів випробувань на розтяг. Установлено, що наявність часток тальку поліпшила твердість композита: збільшився модуль Юнга та зменшилася гранична деформація. Проте, занурення зразків у бензол значно погіршило модуль Юнга, навіть незважаючи на збільшення вмісту тальку. Методом розрахункового експерименту визначено оптимальні значення вмісту тальку.
Ключові слова: поліпропілен, тальк, бензол, випробування на розтяг, план експерименту, оптимізація.
Ф. Ванг, Ж. Жанг, Х. Ліу, Ж. Х. Ванг “Визначення параметрів матеріалу композитної скляної коробчастої балки за допомогою уточненого методу Джівса та кумулятивної теорії Баєса” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 116-116 (2022).
Скачати PDF Для композитної скляної коробчастої балки за допомогою теорії Баєса було виведено кумулятивну баєсову функцію помилки оцінки матеріальної константи структури. Механічні характеристики балки визначено методом скінченних смугових елементів і теорії агломерації. У комбінації з квадратично-параболічним інтерполяційним методом оптимального розміру кроку розроблено уточнену теорію механічної інверсії Джівса для завершення стохастичної механічної інверсії матеріальної константи композитної скляної коробчастої балки. Отримано уточнені кроки для визначення константи матеріалу балки й складено оновлену процедуру. Аналіз прикладів показує, що інверсія матеріальної константи балки за уточненою теорією Джівса має покращену математичну стабільність і збіжність, що підтверджує її точність і можливість застосування для коробчастої балки з композитного скла. Стохастична поведінка матеріальної константи та структурні реакції одночасно враховуються в кумулятивній баєсовій функції помилки. Порівняння з результатами оптимізації по сполученому градієнту, які в основному пов’язані зі складним частковим диференціюванням структурних відгуків від аналітичної моделі до матеріальної константи, кількість разів, коли уточнений метод Джівса викликає отриману кумулятивну баєсову функцію помилки, становить тільки близько двох третин від методу сполученого градієнта, що вказує на те, що уточнена модель механічної інверсії Джівса є більш ефективною.
Ключові слова: уточнена теорія Джівса, кумулятивна баєсова теорія, композитна скляна коробчаста балка, матеріальна константа, механічна інверсія.
С. М. Салазар Марохо, П. Ф. Цесар, Дж. А. Гріггс, М. А. Боттіно “Навантаження при руйнуванні шаруватих склокерамічних конструкцій” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 117-117 (2022).
Скачати PDF Дослідження механічної поведінки і режиму руйнування багатошарових зв’язаних і незв’язаних склокерамічних структур після тривалого водного старіння є актуальними, враховуючи широке застосування склокераміки в багатьох галузях. Розглянуто керамічні конструкції, що використовуються у стоматології. Визначено напруження, що призводять до руйнування керамічних конструкцій, не зв’язаних і зв’язаних із матеріалом-аналогом дентину (G10), на основі смоляного цементу подвійного твердіння (C) з низькою (L) і високою (UH) в’язкістю. Фарфорові диски (P) протестовано як з’єднані, так і не з’єднані з G10, у такий спосіб: P – контрольна група; PHF – протравлені кислотою; P-CL-HF і покриті CL; P-CUH-HF і покриті CUH; P-CL-G10-HF і з’єднані з G10 за допомогою CL; P-CUH-G10-HF і з’єднані з G10 за допомогою CUH. Групи, з’єднані з G10, зберігалися в деіонізованій воді протягом 24 годин, 1, 3 і 6 місяців. Напруження, що призводять до руйнування, досліджували статистичним методом Вейбулла. Модуль Вейбулла (m) для групи P аналогічний модулю PHF і значно вищий, ніж для P-CL і P-CUH. Група P-CL мала більш високий рівень m, ніж P-CUH. Що стосується характерних навантажень руйнування (F0), групи P і PHF показали статистично схожі значення, які були значно вищими, ніж для груп P-CL і P-CUH. Для P-CUH-G10 час витримки не вплинув на F0 і m, водночас для P-CL-G10 значно змінив тільки параметр F0. Після старіння механічна поведінка фарфорових структур, з’єднаних із G10 за допомогою CUH, не змінилася. При використанні CL спостерігалося поступове зниження F0. Ці результати показують, що в’язкість смоляного цементу відіграє важливу роль у механічній поведінці склеєних фарфорових конструкцій. У цілому керамічні конструкції, з’єднані за допомогою високов’язкого смоляного цементу подвійного твердіння, з часом поліпшують механічні характеристики.
Ключові слова: фарфор, адгезія, смоляний цемент, в’язкість, напруження руйнування.
М. Факур, С. Сотоудех “Вплив членів вищого порядку в коефіцієнті інтенсивності термічного перехідного напруження для тріщинуватого напівнескінченного середовища при термошоці” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 118-118 (2022).
Скачати PDF Досліджується проблема перехідного термічного руйнування напівнескінченного середовища, що містить крайову тріщину, з використанням теорії теплопровідності Фур’є. Для прогнозування градієнта температури середовища, що отримує термошок (тепловий удар) на кромці, пропонується модель із двофазним запізненням, що враховує вплив членів вищого порядку (так звана модель X-DPL). Градієнт температури і відповідні термічні напруження отримано за допомогою методу перетворення Лапласа при ігноруванні термопружного зв’язку та інерційних ефектів за відсутності тріщини для напівнескінченного середовища. За такої умови задача про тріщину типу I формулюється в області Лапласа з використанням методу суперпозиції. Чисельні результати термічних напружень і коефіцієнта інтенсивності напружень типу I розраховуються за допомогою методу Дурбіна в тимчасовій області. Досліджено й обговорено вплив членів вищого порядку на осьове термічне напруження та коефіцієнт інтенсивності напружень. Установлено, що модель із двофазним запізненням з урахуванням членів вищого порядку є більш консервативною, ніж без їх урахування.
Ключові слова: термічне руйнування, модель із двофазним запізненням, термічні напруження, тріщина типу І, метод Дурбіна.
М. Дінг, Ч. Кс. Лі, Ж. М. Ліанг, Дж. С. Джу “Дослідження характеристик руйнування сферичного підшипника” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 119-119 (2022).
Скачати PDF Для вивчення процесу руйнування великогабаритного сферичного підшипника використано метод скінченноелементного моделювання з метою створення його повномасштабної скінченноелементної моделі за допомогою програмного забезпечення ABAQUS. Змодельовано всі процеси руйнування підшипника при розтягу та розтягу зрізі, коли його верхня пластина мала різний початковий кут нахилу. Проаналізовано загальний механізм руйнування підшипника, обговорено вплив положення клиноподібної частини, початкового кута нахилу та напрямку зрушення на локальне руйнування клиноподібної частини. Отримано характеристики руйнування локальних клиноподібних частин. Результати дослідження показують, що клиноподібна частина верхньої опорної пластини сферичного підшипника руйнується першою при розтягу або розтягу зрізі. Причому на піднятій стороні уздовж початкового напрямку нахилу вона руйнується першою, а на втопленій стороні останньою. По мірі збільшення початкового кута нахилу загальна несуча здатність клиноподібної частини і підшипника зменшуються. Під дією розтягувальної сили, що зрушує сили в тому ж напрямку, що й напрямок початкового нахилу, загальна несуча здатність клиноподібної частини і підшипника зменшуються порівняно з такими при дії тільки розтягувальної сили. Під дією розтягувальної сили в напрямку дії, протилежному початковому напрямку нахилу, загальна несуча здатність клиноподібної частини й підшипника поліпшуються в порівнянні з такими при дії тільки розтягувальної сили. Напрямок сили, що зрізує, впливає на місцеву несучу здатність клиноподібних частин, що діють перпендикулярно напрямку початкового нахилу. Сила, що зрізує, зменшує локальну несучу здатність клиноподібної частини, на яку вона спрямована, і збільшує її, якщо спрямована протилежно їй.
Ключові слова: сферичний підшипник, початковий кут нахилу, напрямок сили, контактна сила в режимі руйнування.
Х. П. Охеда, І. Т. Мерканте “Міцність при стиску експериментальних пористих будівельних розчинів із легкими заповнювачами з поліетилентерефталата” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 120-120 (2022).
Скачати PDF Використання пластика як легкого заповнювача або волокон у бетоні вивчено значно більше, ніж пористих будівельних розчинах. Вивчено зміни щільності, міцності при стиску і пористості у пористих розчинах із заповнювачами з поліетилентерефталата. Виготовлено 15 пористих будівельних сумішей з пористістю від 1 до 50% як із пластиковими заповнювачами, так і без них. Поліетилентерефталат використовувався як легкий заповнювач з часткою до 340 кг/м3. Виявлено, що основними параметрами, які позитивно впливають на міцність при стиску, є щільність і частка цементу, незалежно від того, використовувався поліетилентерефталат чи ні. З іншого боку, пористість мала пропорційно зворотну залежність від щільності та негативну експонентну залежність від частки цементу. Раніше розроблена лінійна модель для прогнозування міцності при стиску не була точною для оцінки отриманих результатів. Рекомендуються подальші дослідження для поліпшення дозування додатків, що сприяють піноутворенню, та включення в аналіз інших властивостей пластикових смол.
Ключові слова: пластик, композит, щільність, пористість, переробка.
Кс. Ванг, Х.-Й. Лі, Ч. Ванг, Д. Жанг “Моделювання руйнування при повзучості у зварному з’єднанні з жароміцної сталі 9%Cr на основі континуальної механіки пошкоджень” (англ. мовою),
Проблеми міцності, № 3, 121-121 (2022).
Скачати PDF Руйнування при повзучості в типовому з’єднанні зі сталі 9%Cr (зварне з’єднання T92) було змодельовано на основі континуальної механіки пошкоджень із модифікованим визначальним рівнянням Качанова-Работнова. Еволюція пошкоджень у зварному з’єднанні T92 з різним часом повзучості може бути чітко виражена у вигляді безперервного збільшення коефіцієнта пошкодження D. Після повзучості протягом 1700 год значення D для всіх елементів у зоні впливу зварювання збільшилося до 1.0, що свідчить про руйнування зварного з’єднання. Окрім того, результат моделювання ресурсу руйнування при повзучості добре узгоджується з експериментом із руйнування при повзучості, що вказує на ефективність цього методу для прогнозування ресурсу повзучості й оцінки пошкодження при повзучості зварного з’єднання зі сталі 9%Cr.
Ключові слова: континуальна механіка пошкоджень, зварне з’єднання T92, повзучість, оцінка пошкоджень.