2024 № 6
Із використанням рівнянь градієнтної теорії пружності Тупіна–Міндліна отримано розрахункові дані про вплив масштабного ефекту мікроструктури матеріалу на оцінку опору крихкому руйнуванню корпусу реактора ВВЕР-1000. Наведено результати визначення температурної залежності коефіцієнта інтенсивності напружень у вершині постульованих тріщин за умови аварійного охолодження активної зони реактора. Розрахунки виконано на основі змішаного методу скінченних елементів в осесиметричній постановці з використанням двох типів постульованих кільцевих тріщин, розташованих у циліндричній частині корпусу реактора на рівні зварювального шва № 4. Отримано дані з визначення коефіцієнта інтенсивності напружень для поверхневої тріщини глибиною 22 мм від внутрішньої поверхні корпусу з наплавленням та піднаплавної тріщини глибиною 15 мм від поверхні розділу наплавлення й основного металу корпусу. Розрахункові значення коефіцієнта інтенсивності напружень обчислено за формулою, що застосовується в лінійній механіці руйнування і методичних документах для оцінки міцності корпусів реакторів, з використанням швидкості вивільнення пружної енергії у вершині тріщини. Для розрахунку швидкості вивільнення енергії за умови віртуального просування тріщини прийнято концепцію енергетичного балансу, згідно з якою приріст потенціальної енергії пружного тіла визначається з урахуванням додаткового вкладу від градієнтів деформацій і напружень. За даними розрахунку побудовано температурні залежності коефіцієнта інтенсивності напружень для поверхневої та піднаплавної тріщини за різних значень масштабного параметра, пов’язаного з лінійним розміром мікроструктури матеріалу. Основна особливість отриманих результатів, що враховують вплив мікроструктури за рівняннями градієнтної теорії пружності, полягає у зниженні розрахункових значень коефіцієнта інтенсивності напружень порівняно з розв’язками, що ґрунтуються на класичній теорії пружності, яка є основою лінійної механіки руйнування. Для піднаплавної тріщини вплив масштабу мікроструктури є суттєвішим порівняно з поверхневою тріщиною. Зміцнюючі ефекти, що виникають через градієнт деформації, призводять до менш консервативної оцінки опору крихкому руйнування, що дає змогу обґрунтувати додатковий резерв міцності корпусу реактора.
Ключові слова:корпус реактора, градієнтна теорія пружності, метод скінченних елементів, швидкість вивільнення енергії, коефіцієнт інтенсивності напружень, постульована тріщина.
Отримано кореляційні характеристики деформаційних дефектів лабораторних зразків із конструкційної сталі, сформовані за багатоциклового навантаження. Обґрунтовано методичний підхід до оцінки характеристик фізико-механічного стану пошкодженості, що передує локальному руйнуванню матеріалу, методом фотометричного аналізу неоднорідності мікропластичної деформації поверхні металу. Досліджено втомну пошкодженість зразків сталі розрахунково-експериментальним методом аналізу параметрів нелокалізованого пошкодження, згідно з яким для визначення граничного стану оцінюють циклічно здеформовану поверхню зразка. Використано спекл-інтерференційні зображення здеформованої поверхні металу, що характеризують розподіл дискретних властивостей поверхні після циклічного деформування. Запропоновано методологічний підхід до аналізу стану пошкодженості конструкційної сталі у діапазоні мікропластичних деформацій поверхні, що дає змогу враховувати вплив групи чинників (конструкційні, технологічні, експлуатаційні) на процес руйнування металів, зумовлений пружно-пластичним деформуванням за циклічного навантаження.
Ключові слова:втома металів і сплавів, кореляційний аналіз, мікропластичне деформування поверхні, деформаційний мікрорельєф, фотометричне сканування.
Ґрунтуючись на даних літературних джерел проаналізовано вплив широкого спектра чинників різної природи на характеристики міцності високотемпературних композиційних матеріалів та роботоздатність елементів конструкцій аерокосмічної техніки в умовах експлуатації. Наведено загальні підходи до особливостей моделювання умов експлуатації елементів конструкцій на газодинамічних стендах. Для дослідження застосовувалися підходи, які забезпечували моделювання зовнішнього впливу на конструкційний елемент і еквівалентність процесів пошкодження матеріалу в модельних і натурних умовах. Підґрунтям цих підходів є класичні теорії подібності і розмірностей, основні положення яких трансформовані й адаптовані до завдань дослідження міцності композиційних матеріалів і кінетики пошкодження елементів конструкцій з них у високотемпературних газових потоках. Для таких елементів конструкцій, як кромки повітрозабірників прямоточних повітряно-реактивних двигунів, реалізовано базові засади методології та відповідні методики досліджень їхньої роботоздатності. Як базове обладнання використано випробувальний комплекс газодинамічних стендів, особливості конструкції якого і методичні рішення забезпечують повний цикл стендових випробувань для розв’язання поставлених задач. За даними експериментального й аналітичного узагальнення граничних умов теплообміну в стендових умовах проведено чисельне моделювання залежності термонапруженого стану моделей від геометричних параметрів і тепло-фізичних характеристик досліджених матеріалів. Показано, що такі порівняння даних випробувань декількох матеріалів необхідно проводити на моделях, які мають однакову форму і геометричні розміри, оскільки відмінність між ними істотно впливає на напружений стан конструкційних елементів.
Ключові слова:аерокосмічна техніка, високотемпературні композиційні матеріали, роботоздатність, моделювання, кромки повітрозабірників, газодинамічні стенди.
Покриття використовуються в різних галузях промисловості та медицині. Визначення концентрації напружень в елементах конструкцій та зразках із покриттям є актуальним завданням. Концентрація дотичних напружень поблизу вільного краю покриття впливає на виникнення і розвиток тріщини в зоні адгезійного контакту та подальше його відшаровування. Розроблено нову модель визначення дотичних напружень у плоских зразках із покриттям, що знаходяться під дією зусиль розтягу. Розглянуто зразок, на верхню та нижню поверхню якого нанесено покриття однакової товщини. Запропонована розрахункова модель враховує деформації згину, які виникають у покритті внаслідок розтягування основи. Під час навантаження основи зусилля розтягу, паралельні поверхні адгезійного контакту основи та покриття, передаються до останнього і створюють у ньому також зусилля розтягу. Навантаження в покриття передаються через зсув уздовж поверхні адгезійного контакту. Врахування згинального моменту дає змогу отримувати точніші результати під час визначення дотичних напружень порівняно з іншими аналітичними методами. Розв'язано диференціальне рівняння для визначення розподілу дотичних напружень у площині адгезійного контакту між основою та покриттям. Проведено порівняльний аналіз напружень, отриманих за розробленою моделлю, з іншими аналітичними підходами до визначення дотичних напружень у площині адгезійного контакту. Використання цієї моделі дає змогу визначати максимальні дотичні напруження в площині адгезійного контакту, які викликають відшарування покриття та характеризують його адгезійну міцність. Зважаючи на це, можна розробляти ефективніші покриття для різних галузей промисловості з урахуванням критеріїв міцності. Показано, що модель можна використовувати для дослідження адгезійної міцності покриттів різного функціонального призначення після випробування на розтяг плоских зразків із покриттями.
Ключові слова:покриття, дотичні напруження, характеристики пружності, адгезійна міцність, випробування на розтяг.
Наведено результати експериментальних досліджень кінетики накопичення пошкоджень у різних зонах поверхні зразка. Розглянуто основні стадії накопичення розсіяних пошкоджень у матеріалі в процесі циклічного навантаження та окреслено основні механізми їхнього накопичення на кожному з етапів навантаження. Розглянуто способи оцінки стану структури конструкційних матеріалів, зокрема, за допомогою неруйнівних методів контролю. Перспективним напрямом вирішення цього є використання параметрів пошкоджуваності, які ґрунтуються на статистичній обробці деякої вибірки значень характеристик механічних властивостей матеріалу. До таких параметрів належать характеристики гомогенності структури матеріалу, визначення яких покладено в основу методу LM-твердості. За допомогою цього методу досліджували розподіл розсіяних пошкоджень по бічній поверхні зруйнованих трубчастих зразків сталі 10ГН2МФА відносно зони руйнування. Зразки піддавалися циклічному навантаженню при різних співвідношеннях головних напружень. Показано, що при різних видах циклічного навантаження зразків спостерігається чітко виражена закономірність значного збільшення рівня розсіяних пошкоджень при наближенні до зони руйнування, що також відповідає зростанню рівня залишкової деформації при руйнуванні. Значення параметрів гомогенності, визначені на циліндричній поверхні у взаємно ортогональних напрямах, добре корелюють між собою. Конфігурація області визначення параметрів гомогенності структури на поверхні елемента конструкції може значно впливати на значення цих параметрів через різну віддаленість точок вимірювання твердості від зони локалізації пластичних деформацій.
Ключові слова:пошкоджуваність, циклічне навантаження, гомогенність, твердість, метод LM-твердості.
Приведено результати експериментальних досліджень особливостей реагування коерцитивної сили парамагнітних та феромагнітних сталей на статичні й циклічні навантаження. Установлено суттєві відмінності між фізичною природою реагування коерцитивної сили на механічні навантаження парамагнітних та феромагнітних сталей. Експериментально обґрунтовано можливості застосування неруйнівного методу коерцитиметричного контролю для оцінки пошкодження металу конструкцій з парамагнітних та феромагнітних сталей в умовах механічного навантаження. Для парамагнітних сталей встановлено стадійність процесу накопичення пошкоджень. Зростання значень коерцитивної сили в процесі навантаження пов’язано зі зміною співвідношення феромагнітних та парамагнітних фаз металу і відповідає пружному і пружно-пластичному деформуванню (стадія зародження тріщин), а їхнє зниження – з втратою суцільності металу при появі пор або тріщин (стадія розвитку тріщин). По зміні напряму кінетичної залежності коерцитивної сили від навантаження з’явилась можливість визначати умовну границю текучості металу, значно спростити процедури встановлення границі витривалості та побудови лінії незворотної пошкоджуваності (за Френчем). Застосування коерцитиметричного контролю дало змогу визначати напрям головних напружень і виявляти появу поверхневих та підповерхневих тріщин, а також оцінити рівень отриманих пошкоджень незалежно від їхнього походження на кожній зі стадій одним і тим же приладом. Для феромагнітних сталей зміна значень коерцитивної сили при статичному й циклічному деформуванні пов’язана з упорядкуванням орієнтації доменної структури металу (від хаотичної до направленої). При навантаженні феромагнітних сталей відбувається зростання значень коерцитивної сили, а при розвантаженні після дії напружень, які перевищували умовну границю текучості металу, – поворот на 900 доменів, який викликає зміну напряму її максимальних значень. При циклічному навантаженні з перевищенням напружень умовної границі текучості процес зміни напряму коерцитивної сили при розвантаженні носить реверсивний характер. При пружному навантаженні зміни напряму максимальних значень коерцитивної сили при розвантаженні не відбувається. Така поведінка орієнтації напряму коерцитивної сили відносно напряму навантаження є особливістю феромагнітних сталей реагування орієнтації доменів на навантаження. Установлено, що для феромагнітних сталей отримані пошкодження у процесі навантаження необхідно оцінювати не за змінами абсолютних значень коерцитивної сили, а за змінами кінетичної залежності анізотропії структурного стану металу, визначеної як відношення значень коерцитивної сили у двох взаємно перпендикулярних напрямах. Зміна напряму кінетичної залежності коефіцієнта анізотропії структурного стану металу при пружному та пружно-пластичному деформуванні дає змогу визначати безпечний діапазон механічного навантаження, зумовленого зворотними процесами пошкодження, а також діапазони з ризиками накопичення незворотних багато- та малоциклових втомних і квазістатичних пошкоджень, які викликають відповідні види руйнування. Використання неруйнівного методу коерцитиметричного контролю дозволяє встановлювати границю витривалості металу, умовну границю текучості, напруження переходу від малоциклового втомного до малоциклового квазістатичного руйнування. При оцінці технічного стану конструкцій з феромагнітних та парамагнітних сталей з використанням коерцитиметричного контролю завдяки ефекту різкої зміни напряму кінетичної залежності коерцитивної сили від напружень при перевищенні останніми напружень умовної границі текучості немає необхідності у визначенні механічних характеристик металу, оскільки діагностування відносної навантаженості проводиться відносно умовної границі текучості.
Ключові слова:структуроскоп, коерцитивна сила, навантаження, напруження, деформація, пошкодження, анізотропія, структурний стан.
Експериментально обґрунтовано вибір конструкційно-технологічних параметрів нероз’ємного з’єднання лопатки з диском робочого колеса відцентрового компресора. Перевірено можливість підвищення довговічності зварного з’єднання шляхом використання у цій конструкції мартенситної сталі замість аустенітно-мартенситної. Для розв’язання поставлених задач розроблено методику випробувань на циклічний згин плоских зразків із ввареним різними методами ребром, які моделюють таке з’єднання (таврові зразки), за температур експлуатації. Напруження визначали експериментально-розрахунковим методом, а температуру – за результатам динамічного термометрування зразків. В експериментальних дослідженнях використано три партії зразків, виготовлених із високоміцної сталі мартенситного класу, із різними варіантами підготовки під зварне з’єднання. Для порівняння отриманих характеристик опору втомі зразків зі сталі мартенситного класу ще одну партію зразків виготовляли зі сталі аустенітно-мартенситного класу, що зазвичай використовується для виробів вищезазначеного типу. Випробування на втому виконано на електродинамічному вібростенді при резонансних згинальних коливаннях консольного зразка за 1-ю формою та температурі нагріву 200°С. Одержані результати дають змогу надати рекомендації з підготовки і виконання нероз’ємного з’єднання лопатки з диском робочого колеса, які можуть забезпечити підвищення його опору втомі.
Ключові слова:відцентровий компресор, зварне з’єднання, паяне з’єднання, циклічне навантаження, втомна довговічність.
Під час проведення заводських ремонтів електровозів усіх серій та індексів ВЛ8, ВЛ10, ВЛ60, ВЛ40, ВЛ80, ВЛ82М (далі – електровози серії ВЛв/і) у середині 20-х років одночасно на різних вітчизняних заводах було зареєстровано непередбачуване збільшення кількості литих центрів коліс із тріщинами. Максимальна кількість вилучених з експлуатації осей колісних пар із різних причин спостерігалась протягом 16…20 років експлуатації. При цьому тривалість експлуатації більшої загальної кількості центрів коліс становила понад 30 років. Зареєстровано випадки виникнення тріщин у литих центрах маточин, шпицях. Існує необхідність 100%-ного контролю тріщин маточин у колісних центрах електровозів серії ВЛв/і. Найбільш розповсюдженою причиною відмов литих колісних центрів у експлуатації є їхня підвищена схильність до тріщиноутворення, зумовлена дефектами литва. Підвищення надійності роботи колісних центрів досягається за рахунок застосування на локомотивах катаних центрів, що мають більш високу якість матеріалу й однорідну структуру. У колісних парах локомотивів на сьогодні відсутні вимоги до граничного значення ймовірності виникнення тріщин у маточинах центрів, що не дозволяє прогнозувати їхній строк служби. Натепер недостатньо вивчено особливості виникнення в маточинах втомних тріщин литих та катаних локомотивних центрів коліс, які працюють при гігацикловому навантаженні. Актуальною задачею є обробка статистичних даних про встановлення пробігів колісних пар, зокрема, електровозів серії ВЛв/і із заданою ймовірністю виникнення втомних тріщин. Нами прийнято, що ймовірність безпечного пробігу колісних центрів повинна бути 0,001% при допустимій ймовірності експлуатації всієї колісної пари 0,991. Задана ймовірність безпечної експлуатації центрів колісних пар електровозів дає змогу здійснювати статистичний аналіз розподілу ймовірності пробігу відремонтованих центрів коліс кожної серії електровозів. Оцінено інтегральну ймовірність безвідмовної роботи центрів коліс із використанням центральної теореми, згідно з якою функція розподілу суми великої кількості незалежних випадкових величин із кінцевим значенням математичного очікування та дисперсії зводиться до функції нормального розподілу ймовірностей появи непридатних до ремонту центрів коліс електровозів цієї серії. Аналіз нормального розподілу втомної довговічності гігациклового навантаження центрів коліс електровозів кожної серії дозволяє визначати ідентичність надійності їхньої роботи. Вирішено важливе питання усунення нестабільної роботи локомотиворемонтних заводів без виявлення вилучених з експлуатації центрів колісних пар.
Ключові слова:строк служби, колісні пари, центр, маточина, статистична ймовірність, пробіг.
Досліджено механічні характеристики вибраних рівнів легування (нижній, середній та вищий) нової штампової сталі марочного складу 4Х3Н3Г7М7Ф, рекомендованої для експлуатації при температурах, вищих за 700С. Сталь відноситься до групи з регульованим аустенітним перетворенням при експлуатації (РАПЕ), що суміщує опір високотемпературному знеміцненню на рівні аустенітних сталей із задовільною обробкою різанням таких, які мають феритну основу. Особливістю нової сталі є здатність до дисперсійного твердіння з максимальним зміцненням після гартування від температури 1150С та старіння при 725С. Чутливість її хімічного складу, як сталі з РАПЕ, до збереження структурного стану та необхідної високотемпературної міцності потребує визначення допустимого граничного вмісту в ній компонентів. Установлено, що за значенням критичних точок усі рівні легування запропонованої сталі відповідають таким сталі з РАПЕ, а після гартування вона зберігає, згідно з отриманими у роботі даними, переважно аустенітну структуру, що необхідно для реалізації дисперсійного твердіння в сталі такого типу. За характеристиками високотемпературної (750…850С) міцності усі рівні легування в 1,5…3 рази вищі за характеристики серійних високотеплостійких штампових сталей мартенситного класу типу 5Х3В3МФС (ДИ23). Особливо значні переваги забезпечуються при температурі випробувань 850С: значення , знаходяться в інтервалі 367…413 МПа, а в – 399…461 МПа проти 135 МПа та 179 МПа відповідно для серійної сталі. Переваги нової сталі зберігаються також після циклічного охолодження від високих температур до кімнатної. Важливо, що і за кімнатної досягається навіть для найбільш високолегованих жароміцних сталей та сплавів із дисперсійним твердінням. За результатами досліджень визначено граничний вміст компонентів для збереження переваг порівняно з серійними штамповими сталями високої теплостійкості.
Ключові слова:штампова сталь із РАПЕ, рівні легування, термічна обробка, структура, високотемпературна міцність, циклічне нагрівання, збереження переваг.
Дисковий різак є важливим елементом тунелебурильних машин (TБM), які використовуються для виїмки гірських порід, причому підшипник фрези є основною частиною дискового різака. Продуктивність фрези безпосередньо впливає на термін служби ТБМ та істотно впливає на ефективність інженерного прогресу. Тому практичне застосування висуває високі вимоги до дискових фрез. Дослідження контактної напруги та розподілу навантаження підшипників фрез має важливе значення для підвищення їхньої продуктивності. У підшипниках дискових різців зазвичай використовуються дворядні конічні роликові підшипники, які є типом радіальних роликових підшипників, зокрема, розроблених для підтримки як радіальних навантажень, так і осьових комбінованих навантажень. Ці підшипники мають високу несучу здатність та точність обертання, завдяки чому широко використовуються в машинобудуванні. Досліджується підшипник фрези ТБМ із використанням програмного забезпечення LS-DYNA, яке базується на методі скінченних елементів. Показано, що найвища напруга припадає на ролик, при цьому зовнішня доріжка кочення несе найбільше навантаження і сприйнятлива до пошкоджень. На кінцях ролика мають місце значні вібрації.
Ключові слова:програмне забезпечення LS-DYNA, дисковий різак, аналіз стресу, конічні роликові підшипники
Приведено чисельне дослідження поширення тріщин у змішаному режимі в функціонально градуйованих матеріалах (ФГМ) при непропорційному навантаженні. Для прогнозування траєкторії тріщини в балках ФГМ, що піддаються навантаженням на розтяг, три- і чотириточковий згин, прийнято критерій мінімальної густини деформації (S-критерій) і метод екстраполяції зміщення. При визначенні параметрів матеріалу в центроїді кожного скінченного елемента враховують безперервну зміну властивостей з використанням спеціально розробленого алгоритму. Три конфігурації зразків моделюються шляхом визначення джерела розвитку тріщини, паралельної та перпендикулярної градієнту матеріалу. Траєкторії тріщин, отримані за допомогою розробленого підходу, порівнюють із чисельними та експериментальними результатами, наведеними в літературних джерелах. Показано, що за допомогою такої методики ремешингу можна мінімізувати вартість обчислень із необхідною точністю.
Ключові слова:функціонально градуйовані матеріали, щільність енергії деформації, фактори інтенсивності стресу, поширення тріщин, завантаження в змішаному режимі.
Досліджується поведінка при чистої міді при гарячій деформації за допомогою серії експериментів зі стисненням, проведених із використанням термомеханічного симулятора Gleeble 1500, за температур 500…900°С та швидкості деформації (srs) 0,001…1 с–1. Щільність дислокації використовується як змінна внутрішнього стану для аналізу поведінки динамічної рекристалізації (DRX), динамічного відновлення (DRV) та вторинного зміцнення (SWH). Установлено, що коефіцієнти чутливості до деформації для критичних і стаціонарних умов залишаються постійними (~1/6). Карти еволюції дислокацій (DEM), карти розсіювання потужності (PDM) та металографічний аналіз було використано для з’ясування впливу параметрів деформації на процеси DRX і DRV. Оптимальну технологічність і бажану мікроструктуру було досягнуто за низьких СР і помірних температур.
Ключові слова:чиста мідь, щільність дислокацій, динамічне відновлення, динамічна рекристалізація, гаряча деформація.
Досліджено вплив термічної обробки після відпалу на мікроструктуру й експлуатаційні властивості зварних з’єднань титанового сплаву TC4 при лазерному зварюванні заповненням дротом із криволінійною траєкторією. Показано, що в необробленому з’єднанні основний метал має пластинчасту структуру , зона зварювання містить голчастий мартенсит ′, а зона термічного впливу (ЗТВ) має змішану структуру і ′. Після відпалу відбувається огрубіння структури ′ мартенситу, а підвищення температури і тривалості призводить до зростання зерна. Мікротвердість зменшується від зони зварювання до ЗТВ і основного металу. Після термічної обробки мікротвердість зони зварювання збільшується на 12,2 HV, а ЗТВ – на 10,8 HV. Руйнування при розтягуванні в необроблених з’єднаннях відбувається в основному металі, при цьому міцність з’єднання вища за міцність основного матеріалу. При 650°C через 2 години міцність при розриві термообробленого з’єднання покращується порівняно з необробленим станом, при цьому спостерігається в’язке руйнування. Однак збільшення часу витримки до 3 годин призводить до збільшення розміру зерна і зниження границі міцності при розриві.
Ключові слова:термічна обробка, криволінійна траєкторія, мікротвердість, границя міцності при розтягу, в’язке руйнування.
Вивчено характеристики індукційного зміцнення та зносостійкість вуглецевої 45C8 та пружинної EN47 сталей. Оптичні мікроструктури загартованих сталей показали, що мартенсит утворився внаслідок гартування (швидшого, ніж критичне охолодження), яке застосовується при індукційному гартуванні. Розмір зерна загартованої сталі EN47 був дрібнішим, а твердість вищою, ніж вуглецевої, завдяки вищому вмісту вуглецю та легуючих елементів. Глибина загартованого шару в обох сталях була майже однаковою (~1,1 мм). Випробування на ерозійне зношування в суспензії проводили за допомогою випробувача для шламу, щоб охарактеризувати індукційне зміцнення сталі. Стійкість до ерозії в суспензії, оцінена за кумулятивною втратою маси, у загартованої пружинної сталі EN47 була вищою, ніж у вуглецевої, завдяки високій твердості та в’язкості. Переважно кратери, мікрорізання й борозенки розмивали матеріал незагартованих сталей, тоді як вдавлення та витягування також були відповідальними за видалення матеріалу із загартованих сталей. На основі фрактографічного аналізу можна встановити в’язкий режим ерозії для незагартованої сталі та змішаний (в’язкий + крихкий) для загартованої сталі.
Ключові слова:сталь, індукційне зміцнення, зношування, мікроструктура, фрактографія.
Текстури лінійного та ямкового масивів було виготовлено на поверхні карбіду вольфраму WC- 8Co за допомогою технології лазерної обробки. Досліджено вплив текстур поверхні на адгезійні та фрикційні властивості WC-8Co з покриттям TiCrAlSiN. Показано, що введення текстур значно покращило зчеплення покриття TiCrAlSiN з підкладкою WC-8Co. Адгезія зразка з текстурою ямкового масиву збільшується на 43,3% порівняно з такою зразка без текстури. При різних швидкостях ковзання зразки з текстурами демонстрували нижчі коефіцієнти тертя порівняно зі зразками без текстури. При швидкості ковзання 500 об/хв середній коефіцієнт тертя зразка з ямковим масивом становив лише 0,389, що на 19,6% менше, ніж для зразка без текстури. Покращення характеристик тертя в першу чергу пояснюється поліпшеною адгезією між підкладкою та покриттям, а також здатністю текстур зберігати залишки зносу, що призводить до більш гладких поверхонь тертя.
Ключові слова:WC-8Co, текстура, посилення механізму зчеплення, підвищення фрикційної властивості, механізм зменшення зносу.
Титановий сплав широко використовується в аерокосмічній галузі, наприклад, для виготовлення лопаток двигунів і компресорних дисків, але при обробці лопаток виникають такі проблеми, як деформація, низька якість поверхні і складний контроль глибини обробки. Для притирання титанового сплаву TC4 було розроблено і застосовано сферичну фіксовану абразивну головку. Вплив кроку притирання, радіальної швидкості, швидкості подачі та швидкості обертання головки на швидкість зняття матеріалу, шорсткість поверхні і площинність заготовки було досліджено шляхом проведення ортогонального експерименту. Показано, що оптимальними параметрами процесу притирання є крок притирання 2 мм, радіальна швидкість 600 мм/хв, подача притирання 0,15 мм і швидкість обертання головки 2000 об/хв. За цих умов швидкість зняття матеріалу становить 0,67 мг/с, шорсткість поверхні – 149 нм, а площинність – 2,28 мкм. Технологія фіксованого абразивного притирання дає змогу значно покращити якість поверхні заготовки, що закладає основу для обробки складних криволінійних поверхонь титанових сплавів.
Ключові слова:фіксоване абразивне притирання, сферична притиральна головка, ортогональний експеримент, титановий сплав.
Під час експлуатації ліній електропередач надвисокої напруги вібрація виникає під дією вітрового і піщаного навантаження, що призводить до порушення жорсткості та міцності повітряних ліній, спричиняючи обриви проводів або навіть аварії через їхній обрив, що серйозно впливає на безпечну й стабільну роботу ліній. Із метою дослідження динамічної реакції лінії електропередачі при вітро-піщаному навантаженні й ефективного придушення реакції створено математичну модель, розроблено схему та імітаційну модель. Чисельно розв’язано й отримано динамічну характеристику лінії електропередач під дією вітро-піщаного навантаження та проведено порівняльний імітаційний аналіз до і після впровадження схеми придушення. Порівняння й аналіз даних моделювання вертикальних переміщень, бокових переміщень та напружень у точці підвісу ліній електропередач під дією вітро-піщаних навантажень із різною об’ємною часткою піску при різних швидкостях вітру до і після оптимізації розташування розпірок свідчать, що ступінь зменшення динамічної реакції вітро- піщаних навантажень на лінії електропередач різний залежно від схеми розташування розпірок. При однаковій швидкості вітру зі збільшенням об’ємної частки піску ефект придушення також зростає. Ефект придушення зміщення на лінії електропередачі поліпшено; вітро-піщане навантаження зі швидкістю вітру 30 м/с й об’ємною часткою піщаної фази 10% має найкращий ефект придушення, а вертикальне зміщення провідника зменшується на 27,15%. Підтверджено, що динамічний відгук вітро-піщаного навантаження можна придушити шляхом оптимізації розташування розпірок на лінії електропередач.
Ключові слова:лінії електропередач, вітро-піщане навантаження, динамічна реакція навантаження, піщаний вітер, опора лінії електропередач.
У холодних регіонах з екстремально низькими температурами гідротехнічні об’єкти здебільшого піддаються дії наднизьких температур замерзання–відтавання та зчеплення навантаження (UFT-L), тому гідротехнічні бетонні конструкції стикаються з проблемами недостатньої морозостійкості. Досліджується еволюція експлуатаційних характеристик типового високопористого під дією UFT-L, зокрема довговічність, механічні властивості та мікроструктура. Результати випробувань на макрорівні показують, що дія зчеплення призводить до зниження цілісності зразка і виникнення явища руйнування, що в кінцевому підсумку зумовлює неможливість досягнення початкового рівня морозостійкості й міцності проєктного рівня. Мікроскопічні випробування свідчать, що дія зчеплення UFT-L прискорює деградацію мікроскопічної порової структури, на що вказує збільшення коефіцієнтів інтервалу і пористості. За допомогою кореляційного аналізу сірої ентропії отримано кількісну характеристику взаємозв’язку між механічними властивостями та мікроструктурою після сполучної дії UFT-L. Результати дослідження можуть стати теоретичним підґрунтям для проєктування довговічності типових високопористих гідротехнічних бетонних конструкцій в холодних регіонах.
Ключові слова:низькотемпературне замерзання–відтавання, зчеплення, гідротехнічний бетон, кореляція сірої ентропії.
М’які породи широко розповсюджені по всьому світу, буріння в них широко використовується у висотних будівлях і мостобудуванні з високими навантаженнями та високими вимогами до осідання. Буріння в м’яких породах відрізняється від буріння в твердих породах і ґрунтах за режимом руйнування та характеристиками поверхні розділу, зокрема характеристиками ковзання при розширенні і нормальною постійною жорсткістю. Прямий зсув більше відповідає реальному випадку, ніж прямий зсув за напруженням і деформацією. На основі цього розроблено новий тип установки прямого зсуву з постійною жорсткістю для дослідження інтерфейсу бур–м’яка порода. Проведено випробування на зсув м’якої породи та межі розділу бур–м’яка порода з різною шорсткістю і продемонстровано раціональність методу випробувань. У поєднанні з обґрунтованим узагальненням шорсткості поверхні розділу можна запропонувати метод випробувань у приміщенні для отримання величини тертя буру в м’якій породі.
Ключові слова:прямий простий зсув, постійна жорсткість, випробування межі розділу фаз, буріння в м’якій породі, тертя буру.
Проведено порівняльну оцінку мікротвердлості та вивільнення мономерів через різні часові інтервали смоляних інфільтратів, двох текучих композитів та двох герметиків для фісур, що широко використовуються в малоінвазивній стоматології. Дископодібні зразки було підготовлено з використанням інфільтрату (ICON), двох текучих композитів (Grandio So Heavy, Filtek Ultimate) і двох герметиків для фісур (Clinpro Fissure Sealant, Grandio Seal), а потім полімеризовано за допомогою Elipar S10. Твердість за Віккерсом кожного матеріалу оцінювали через 24 год мікротвердоміром HMV-G (Shimadzu). Вивільнення мономерів визначали шляхом зберігання зразків у 75…25%-ному водно-етанольному розчині при 37°C і вимірювання кумулятивних концентрацій мономерів через 10 хв, 1 год, 24 год і 7 діб із використанням системи Agilent 1100. Статистичний аналіз проводили методом повторних вимірювань ANOVA за допомогою SPSS 20.0V, мономер вивільнявся з усіх досліджуваних матеріалів у всі часові інтервали. Найвищий рівень вивільнення спостерігався в ICON, що значно вище, ніж в інших матеріалах ( 0,05), тоді як найнижчий рівень – у Filtek Ultimate ( 0,05). Текучі композити виділяли менше мономер, ніж герметики для фісур. Не було виявлено суттєвих відмінностей між групами Filtek Ultimate, Grandio So Heavy, Clinpro Fissure Sealant та Grandio Seal. Найнижчі значення мікротвердості було отримано в групі ICON. Усі протестовані стоматологічні матеріали на основі смол виділяли мономер TEGDMA. Для оцінки безпечності та клінічної значущості цих матеріалів необхідні подальші дослідження.
Ключові слова:герметик для фісур, мікротвердість, залишковий мономер, інфільтрація смоли.