2025 № 2

Головною особливістю полімерних композиційних матеріалів можна вважати залежність їхнього напружено-деформованого стану від температури і швидкості нагрівання. При високотемпературному опроміненні такі процеси в полімерних матеріалах називаються “абляція”. Під абляцією розуміють вигорання частини маси складових композита, під деструкцією  зміну його властивостей під впливом тепла в умовах високих температур. У рамках моделі багатофазних середовищ аналізується ефективність прогнозування характеристик пружності з урахуванням процесів абляції і термодеструкції. Залежності, що характеризують зміну відносної густини композита при високих температурах, описуються кривими термогравіметричного аналізу, отриманими при фіксованій швидкості нагрівання. Вважається, що за кімнатної температури композит складається з двох фаз: полімерної фази матриці й волокон, що армують. При дії високих температур у матриці виникають ще дві фази: піролітична і газова. Вихідну фазу волокон називають “аморфною”, за підвищених температур утворюється ще й кристалічна фаза волокон. В основу прийнятої схеми структуроутворення покладено гіпотезу про те, що всі фази існують одночасно в будь-який момент часу в кожному елементі об’єму композита.

Ключові слова:композит, армований тканиною, ефективні характеристики матеріалів, деформування міцність, високі температури, нерівномірне нагрівання композита.

Експлуатація зварних біметалічних елементів конструкцій устаткування для ядерного синтезу потребує забезпечення таких властивостей, як герметичність, вакуумна щільність, циклічна довговічність, стійкість до термоциклювання та інші спеціальні службові характеристики, які неможливо отримати при зварюванні плавленням, але можливо при зварюванні вибухом. Якісне поєднання різних металевих матеріалів при зварюванні вибухом може бути досягнуто завдяки відсутності значного нагріву і зони термічного впливу, що дає змогу зберегти характеристики міцності металів і сплавів, знизити кількість інтерметалідів. Приведено результати досліджень способу виготовлення за допомогою зварювання вибухом трубних перехідників із різнорідних матеріалів, таких як сплав міді + конструкційна сталь. Перехідник є циліндричним біметалічним патрубком, який призначений для з’єднання трубопроводів із різних металів із застосуванням зварювання плавленням. Розглянуто конструктивні особливості стикового зварного з’єднання, названого “квазістиковим”, яке отримано збиранням деталей перехідників перед зварюванням вибухом по поверхнях, що мають кутові скоси. Описано процес виготовлення перехідників методом зварювання вибухом з їхньою наступною механічною обробкою, який є перспективним до застосування для нероз’ємного з’єднання металевих матеріалів широкої номенклатури. Як вибухову речовину використовували суміш амоніту 6ЖВ з аміачною селітрою. Ініціювання вибухової речовини здійснювали за допомогою відрізка детонуючого шнура ДШЕ-12 й електродетонатора ЕД-8Е. Розроблені режими зварювання вибухом забезпечували отримання високоякісного з’єднання зі стабільною гладкою хвилею без оплавлення. Виготовлено партію натурних перехідників для реалізації міжнародного проєкту створення установки термоядерного синтезу. Механічні випробування зварних з’єднань трубних перехідників на статичну міцність при розтягу, твердість та вакуумну щільність підтвердили відповідність вимогам, що застосовуються до зварних конструкцій ядерного синтезу.

Ключові слова:зварювання вибухом, біметалічні трубопроводи, міцність з’єднання, перехідник, металографічний аналіз структури, статична міцність, мікротвердість, випробування внутрішнім тиском.

Наведено результати чисельного дослідження впливу механічних властивостей металу та характеристик системи навантаження на стрибкоподібну деформацію зразка сталі 03Х20Н16АГ6 і алюмінієвого сплаву АМг5 при їхньому розтягу підвішеним вантажем за температури 4 К у середовищі рідкого гелію. Дослідження виконано на основі локальної одновимірної багатопараметричної нелінійної математичної моделі розвитку ефекту. Результати дослідження у формі відповідних графічних залежностей порівнюються з аналогічними, отриманими для звичайної пружної системи навантаження з електричним силовим приводом. Показано, що ефект низькотемпературної стрибкоподібної деформації металів за її величиною у гравітаційній системі є набагато сильнішим. Деформація, що локалізується, сягає порядку одиниці, тому руйнування є неминучим. Незалежно від виду запасеної потенційної енергії рівень міцності матеріалу є головним механічним параметром за впливом на розвиток ефекту, а відповідні залежності – близькі до лінійних. Зменшення деформаційного зміцнення призводить до необмеженого зростання деформації, яка у пружній системі, навпаки, є кінцевою і відносно малою. Найбільш вразливими до негативних наслідків ефекту низькотемпературної стрибкоподібної деформації за гравітаційного навантаження є попередньо деформовані матеріали та такі, що мають площадку плинності. При навантаженні силою тяжіння вплив приєднаної маси як інерційного елемента на величину деформації стає незначним.

Ключові слова:стрибок деформації, рідкий гелій, чисельне дослідження, гравітаційне навантаження, механічні характеристики.

Розроблено новий чисельно-аналітичний метод розв’язання задач фізично нелінійного деформування осесиметрично навантажених тіл обертання складної форми з матеріалів із характеристиками, що залежать від виду напруженого стану. Лінеаризація задачі проводилася методом неперервного продовження за параметром. Для варіаційної постановки лінеаризованої задачі побудовано функціонал у формі Лагранжа, заданий на кінематично можливих швидкостях переміщень. Для знаходження основних невідомих задачі нелінійного деформування сформульовано задачу Коші для системи звичайних диференціальних рівнянь, яка розв’язується методом Рунґе-Кутта–Мерсона з автоматичним вибором кроку. Початкові умови встановлювалися шляхом розв'язання задачі лінійно-пружного деформування. Праві частини диференціальних рівнянь при фіксованих значеннях параметра навантаження, що відповідають схемі Рунґе-Кутта–Мерсона, обчислювалися з розв’язку варіаційної задачі для функціонала у формі Лагранжа. Варіаційні задачі ров’язувалися методом Рітца в поєднанні з методом R-функцій. Останній дає змогу подати наближений розв’язок у вигляді формули – структури розв’язку, яка точно задовольняє всі (загальна структура) або частину (часткова структура) граничних умов. Досліджено нелінійно-пружне деформування товстостінного прямого циліндра та тіла обертання складної форми. Вивчено вплив геометричної форми на напружено-деформований стан. Показано, що неврахування різної поведінки матеріалу за розтягу та стиску призводить до суттєвих похибок у результатах розрахунку параметрів напружено-деформованого стану.

Ключові слова:тіло обертання, складна форма, фізична нелінійність, метод R-функцій.

В умовах повномасштабної агресії північного сусіда різко зросла небезпека від випадкового чи навмисного ураження споруд і конструкцій цивільного й промислового призначення. Із засобів масової інформації час від часу лунають “вибухові” новини про можливість обстрілу і пошкодження об’єктів атомної енергетики. У разі значно пошкоджених гідро- і теплоелектростанцій тощо як ніколи зростає важливість сталої генерації електроенергії атомними електростанціями (АС), але й вони потенційно можуть бути ворожими цілями. І в цьому контексті важливим є оцінка міцності споруд і конструкцій на майданчику АС як від безпосереднього впливу вибухових речовин, так і від наслідків – вибухової хвилі. Тематика оцінки міцності споруд і конструкцій від вибухових навантажень не є доволі поширеною, і наявні джерела інформації не містять чітких методологічних підходів і нормативних вимог до коректного врахування вибухових навантажень й оцінок міцності споруд та конструкцій. Перехід безпосередньо до розрахунків та оцінки міцності споруд і конструкцій, розташованих на майданчику АС, потребує проведення дослідження щодо наявних емпіричних і чисельних підходів до моделювання вибухових навантажень. Згідно з вимогами нормативних документів, наприклад “ПиН АЭ-5.6 Нормы строительного проектирования АС с реакторами различного типа”, будівельні конструкції АС мають бути такими, щоб витримати вплив повітряної ударної хвилі (ПУХ), і це повинно бути продемонстровано відповідними розрахунками. Чинні в Україні державні будівельні норми, що встановлюють загальні правила визначення навантажень на будівельні конструкції, не містять у достатньому обсязі рекомендації стосовно визначення параметрів ударної хвилі. На підставі аналітичних досліджень розглядаються підходи щодо використання емпіричних співвідношень і прямого чисельного моделювання вибуху та ПУХ.

Ключові слова:захисна оболонка, вибух, вибухова хвиля, надлишковий тиск, приведена відстань, емпіричні методи, криві Kingery–Bulmash.

Прогнозування втомної довговічності металевих сплавів в умовах багатоосьового навантаження є актуальною задачею сучасного машинобудування. Усталені методи прогнозування довговічності часто не забезпечують необхідну точність. У зв’язку з цим нагальними є дослідження нових підходів, зокрема, заснованих на методах машинного навчання, які стають ключовими інструментами, що дає змогу науковцям і інженерам прискорити розробку нових матеріалів, процесів і технологій. Розглянуто такі моделі машинного навчання, як “дерево рішень”, “ансамблева модель”, “регресія гауссівського процесу” і “штучна нейронна мережа”, щодо їхнього застосування до прогнозування довговічності металевих сплавів за багатоосьової втоми. Створено базу даних, яка включає результати дослідів, отриманих для 10 металевих сплавів за різноманітними траєкторіями навантаження (226 результатів випробувань за пропорційного і непропорційного багатоосьового навантаження). Проаналізовано 31 критеріальний параметр, які традиційно застосовуються у моделях багатоосьової втоми, й інтегровано їх до моделей машинного навчання як вхідні змінні, тоді як довговічність була вихідним параметром. Обговорюється вплив різних груп змінних як вхідних параметрів моделей машинного навчання на їхню ефективність. Моделі машинного навчання порівнюються з двома моделями багатоосьової втоми, а саме: Фатемі–Сосі та модифікованої моделі Брауна–Міллера, запропонованої авторами. Установлено, що застосування методів машинного навчання, зокрема штучних нейронних мереж і регресії гауссівського процесу, дає змогу досягти більшої точності у прогнозуванні довговічності матеріалів за багатоосьового навантаження порівняно з аналітичними моделями. Показано, що впровадження машинного навчання у практику прогнозування довговічності за багатоосьового навантаження надає виняткові можливості для високонадійних розрахунків.

Ключові слова:багатоосьова втома, моделі критичної площини, прогнозування втомної довговічності, методи машинного навчання.

Розглянуто сучасний стан наукових проблем, пов’язаних із визначенням механічних характеристик інтерметалідів, середньо- та високоентропійних матеріалів, а також металоматричних композитів на їхній основі. Аналіз нормативних документів показав відсутність окремого класу міжнародних або галузевих стандартів для цих матеріалів. З огляду на це дослідники розробляють власні методики, які здебільшого ґрунтуються на методах, застосовуваних для керамічних матеріалів. Розроблено методику експериментального визначення механічних характеристик інтерметалідів NiAl, NiTi, Ni3Ti, середньо- TZN, 􀵫𝑇𝑖􀬵/􀬷𝑍𝑟􀬵/􀬷𝑁𝑏􀬵/􀬷􀵯𝑁 і високоентропійного TZCAN, 􀵫𝑇𝑖􀬵/􀬹𝑍𝑟􀬵/􀬹𝑁𝑏􀬵/􀬹𝐶𝑟􀬵/􀬹𝐴𝑙􀬵/􀬹􀵯𝑁 нітридів, яка може бути використана для металоматричних композитів на їхній основі. Методика включає випробування на стиск в атмосферному середовищі та метод мікроіндентування з визначенням модуля пружності й мікротвердості за Віккерсом і Мейєром, а також коефіцієнта тертя й зносостійкості за результатами мікротрибологічних досліджень за кімнатної температури. За розробленою методикою з використанням результатів експериментів установлено механічні характеристики інтерметалідів NiAl, NiTi, Ni3Ti, середньо- TZN і високоентропійного TZCAN нітридів. Показано, що такі характеристики, як границя міцності при стиску і згині, модуль пружності, мікротвердість та коефіцієнт тертя, різняться між собою для досліджуваних матеріалів. Виконано обчислення коефіцієнтів опору деформації. Результати свідчать, що високоентропійний нітрид TZCAN демонструє найвищі показники опору пружній деформації, тоді як середньоентропійний нітрид TZN виявив дещо кращу здатність протидіяти пластичній. Інтерметаліди, до складу яких входить титан, а саме: NiTi і Ni3Ti, за значеннями опору як пружній, так і пластичній деформації суттєво перевищують NiAl, щонайменше вдвічі. Оцінено зносостійкість і визначено коефіцієнт тертя в сухому і вологому середовищі.

Ключові слова:середньо- і високоентропійній нітриди, інтерметаліди, випробування на стиск, наноіндентування, мікро- і макротвердість.

Розроблення зносостійких наплавочних порошкових електродних матеріалів для автоматичного і ручного наплавлення є актуальною задачею. Їхнє застосування дає змогу відновлювати робочі поверхні деталей і конструкцій, що працюють в умовах інтенсивної ударно-абразивної дії з метою підвищення фізико-механічних й експлуатаційних властивостей. Проведено термодинамічне моделювання багатокомпонентної системи на основі Fe–Me–C–B із застосуванням методики CALPHAD у діапазоні концентрацій компонентів, перспективних для розроблення зносостійких електродних матеріалів і формування з них покриттів при автоматизованому й ручному наплавленні. Основними зміцнюючими фазами в такій системі є TiC і рівномірно-розподілена фаза Fe2MoB2. Установлено, що зі збільшенням вмісту Mo зростає кількість цих фаз, що призводить до отримання максимальної твердості наплавленого шару (66 HRC). Порівняно зі стандартними електродами відносна зносостійкість в умовах тертя по незакріпленому абразиву в 1,7 раза вища, а по закріпленому – в 1,3 раза. Зносостійкість відновлених розробленими порошковими електродами ножів корознімачів у 2,8 раза вища порівняно зі стандартними електродами Т-590.

Ключові слова:термодинамічне моделювання, наплавлення порошковими електродами, тріщиностійкість, твердість, зносостійкість.

Розроблено дослідницький програмний комплекс для розв’язання нестаціонарних і нелінійних крайових задач термомеханіки, а також задач механіки руйнування у тривимірній постановці. В основу розрахункового аналізу покладено змішану схему методу скінченних елементів, що забезпечує неперервність не лише переміщень, а й деформацій і напружень. Розрахунки напружено-деформованого стану враховують історію пружно-пластичного деформування, залишкову технологічну спадковість у вигляді залишкових полів деформацій, радіаційні ефекти зміцнення і розпухання опроміненого металу. До основних особливостей програмного комплексу відносяться точне виконання статичних граничних умов для напружень на поверхні тіла, наявність вбудованої процедури фрагментації і бібліотек параметризованих розрахункових моделей з вбудованими тріщинами й елементами трубопровідних систем. Розрахунки ґрунтуються на використанні запропонованих змішаних скінченних елементів, побудованих на базі шестигранної призми і тетраедра. Реалізовано сучасні розрахункові підходи до аналізу напружено-деформованого стану й опору руйнуванню критичних елементів обладнання першого контуру реакторної установки з ВВЕР-1000, а саме: корпусу ядерного реактора і парогенератора ПГВ-1000М. Результати розрахунків, що отримані на основі програмного комплексу, використано під час виконання державної експертизи робіт, пов’язаних із продовженням понадпроєктної експлуатації енергоблоків атомних електростанцій України. Програмне забезпечення включає засоби, що дають змогу проводити експрес-оцінку опору крихкому руйнуванню для визначення несприятливих режимів аварійного охолодження корпусу реактора і небезпечних місць розташування й орієнтації постульованих тріщин. Уточнений аналіз опору руйнуванню вузла приварки колектора до корпусу парогенератора ґрунтується на розрахунку напружено-деформованого стану в пружно-пластичній постановці з використанням процедури фрагментації та включенням розрахункової тріщини в скінченноелементну модель конструкції. Для оцінки опору руйнуванню вузла приварки передбачено застосування не лише поверхневої напівеліптичної тріщини, а й поверхневих дефектів у вигляді подовженої тріщини та протяжної канавки у поєднанні з постульованою напівеліптичною тріщиною. Із використанням розробленого програмного комплексу виконано аналіз міцності корпусу дослідницького ядерного реактора ВВР-М і його складових частин для обґрунтування продовження термінів безпечної експлуатації. Для оцінки міцності та довговічності деталей магістральних трубопровідних систем нафтогазової промисловості створено бібліотеку параметризованих моделей типових елементів трубопроводів. Розроблене програмне забезпечення використано для дослідження кінетики тріщин термічної втоми в елементах газотурбінних двигунів в авіаційній техніці. Програмний комплекс неперервно удосконалюється і доповнюється новітніми розробками та сучасними програмними засобами для розв’язання широкого кола актуальних науково-прикладних задач, пов’язаних з оцінкою міцності й опору руйнуванню просторових конструкцій складної форми, що знаходяться під впливом інтенсивного термосилового навантаження, тривалого нейтронного опромінення і докритичного пошкодження металу за моделями крихко-в’язкого руйнування.

Ключові слова:програмний комплекс, змішана схема методу скінченних елементів, тривимірна постановка, процедура фрагментації, опір руйнуванню, бібліотека параметризованих моделей, корпус реактора, парогенератор.

Розроблено моделі гумотросового тягового органа як механічної системи та системи електричних провідників, що утворюють мережу з дискретними і розподіленими параметрами. Доведено структурну відповідність між моделями тягового органа як механічної системи, так і системи провідників струму, що є підставою для можливості здійснення контролю його стану за змінами електричного опору у разі розриву тросів. Досліджено вплив локальних ушкоджень тросів на розподіл напружень та значення опору. Установлено залежність опору від параметрів, фізичних властивостей, конструкції тягового органа, схеми підведення напружень до тросів, наявності та місця поривів останніх. Використано комплекс методів для дослідження електричного опору. Виявлено, що локальні ушкодження тросів впливають на розподіл напружень та значення опору. Досліджено залежність опору від параметрів, фізичних властивостей, конструкції тягового органа, схеми підведення напружень до тросів, наявності та місця поривів тросів. Сформульовано вимоги до системи упередження руйнування гумотросового тягового органа. Проаналізовано вплив геометричних параметрів тросів (діаметр, кількість дротів) на загальний опір тягового органа. Розглянуто вплив температури на електричний опір та на механічні властивості останнього. Запропоновано методику визначення ступеня пошкодження тросів на основі вимірювання електричного опору. Досліджено вплив матеріалу гуми на електричні характеристики тягового органа. Результати дослідження можуть бути корисними для підвищення надійності та безпеки експлуатації гумотросових тягових органів.

Ключові слова:гумотросовий тяговий орган, система контролю, електричний опір, порив троса тягового органа.

В процесі плазмово-дугового напилення (ПДН) з використанням суміші порошків NiCrBSi, Ti та Cu в цьому дослідженні систематично вивчається вплив додавання Ti і Cu на мікроструктуру та механічні властивості наплавлених шарів. Результати показують, що in situ утворені TiC і TiB2 в межах наплавлених шарів призводять до формування загартованих, зносостійких шарів, які значно покращують мікроструктуру. Додавання Ti призводить до помітного збільшення пористості цих шарів. Проте додавання відповідної кількості Cu ефективно зменшує цю пористість. Коли рівень додавання досягає 15% Ti і 3% Cu, пористість наплавлених шарів мінімізується, досягаючи мікротвердості понад 600HV0,5 і підвищуючи зносостійкість приблизно в 1,5 рази порівняно з наплавленими шарами NiCrBSi+Ti та забезпечуючи оптимальну продуктивність.

Ключові слова:плазмово-дугове зварювання, тверді фази, мікроструктура, механічні властивості.

Для дослідження моделі вертикальної відновлювальної сили тривимірного композитного сейсмоізоляційного підшипника, що складається з дискового пружинного блока і гумового підшипника з високим коефіцієнтом демпфування, був проведений поглиблений аналіз силового механізму вертикального сейсмоізоляційного пристрою (ВСП), що складається з дискового пружинного блока. Аналіз враховував вплив тертя і дозволив отримати криві жорсткості при навантаженні і розвантаженні дискового пружинного блока. Ці результати дали змогу створити трилінійну модель відновлювальної сили зі змінною початковою жорсткістю для ВСП. Для перевірки точності моделі відновлювальної сили було розраховано криві гістерезису при різних амплітудах навантаження і різних тисках попереднього натягу, які оцінено порівнянно з експериментальними результатами ВСП. Параметр Δ в моделі відновлювальної сили був досліджений на основі уточненої моделі. Досліджено вплив геометричних дефектів чашкових пружин на механічні властивості пристрою з набором чашкових пружин. Показано, що гістерезисна крива ВСП характеризується трилінійною моделлю відновлювальної сили зі змінною початковою жорсткістю при врахуванні впливу тертя. Початкова жорсткість лінійно пов'язана з тиском попереднього натягу в певному робочому діапазоні набору дискових пружин. Основними факторами, що впливають на еквівалентний коефіцієнт тертя в моделі відновлювальної сили, є тертя між тарілчастими пружинами та між тарілчастими пружинами і навантажувальною пластиною. Запропонована трилінійна модель відновлювальної сили є ефективним засобом для моделювання механічних характеристик ВСП. Розраховані еквівалентна жорсткість та еквівалентне демпфування ВСП представлені еквівалентною моделлю, мають похибку менше ніж 7% порівняно з результатами випробувань. Уточнену модель було використано для дослідження впливу параметра Δ. Результати показують, що амплітуда навантаження і коефіцієнт тертя між конічними поверхнями чашкових пружин мають незначний вплив на ВСП.

Ключові слова:дискова пружина, трилінійна модель відновлювальної сили, змінна початкова жорсткість, вертикальна ізоляція.

Враховуючи різні температури затвердіння (–20 і 70°С), довжину склеювання (40, 60, 80 і 120 мм) і товщину клейового шару (0,5 і 1 мм) спочатку було виготовлено зразки зі сталі CFRP. Потім зразки випробовували на однократний зсув. При цьому для зняття даних про деформацію використовувалася технологія 3D-цифрової кореляції зображень (DIC). Обговорено вплив температури затвердіння, довжини зв’язку і товщини клейового шару на властивості міжфазного з’єднання. Результати показали, що температурне середовище суттєво впливає на режим пошкодження інтерфейсу та міцність з’єднання. При –20°C в режимі руйнування інтерфейсу переважало руйнування по лінії сталь-адгезив. При 70°C основним режимом руйнування було розшарування міжшарового з’єднання CFRP. Зразки з товщиною клейового шару 1 мм, короткою довжиною зв’язку та низькотемпературними умовами затвердіння демонстрували менше пікове навантаження. Високотемпературне середовище затвердіння покращило властивості міжфазного зчеплення, що сприяло підвищенню стабільності конструкції та краще забезпечило якісний ефект конструкції.

Ключові слова:сталеві конструкції, температурне середовище, затвердіння, межа розділу вуглепластик–сталь, адгезійні властивості.

У міських рейкових транспортних засобах суперконденсаторні батареї відіграють важливу роль у системі накопичення енергії та електропостачання. Незважаючи на значну кількість досліджень втомних характеристик літієвих батарей, імітаційних досліджень втомних характеристик суперконденсаторних батарей накопичувачів енергії під впливом випадкових вібраційних навантажень недостатньо. Оцінено втомні характеристики суперконденсаторних корпусів у залізничних транспортних засобах в умовах випадкових вібрацій для оптимізації конструкції й надійності. Об’єктом дослідження було вибрано блок суперконденсаторів залізничного транспортного засобу та створено його уточнену скінченноелементну модель. Розраховано перші десять режимів, частоти яких перевищували 30 Гц, що вказувало на відсутність резонансу корпусу. Аналіз випадкових коливань дав змогу виявити слабке місце, максимальне напруження в якому становило 85,17 МПа. Проаналізовано характеристики втоми в частотній області при випадковій вібрації, визначені за допомогою аналізу спектральної щільності енергії. Кількість циклів втоми до руйнування корпусу суперконденсатора, встановленого на транспортному засобі, склала приблизно 104,5 тисяч. Результати дослідження забезпечили важливу теоретичну основу для структурної оптимізації та гарантування надійності корпусів суперконденсаторних батарей для залізничних транспортних засобів.

Ключові слова:суперконденсаторна батарея, корпус, аналіз втоми, випадкові коливання, частотна характеристика.

Із розширенням міських залізничних мереж просторові зв’язки між новими тунелями й існуючими спорудами стають дедалі складнішими. Будівництво тунелів метрополітену часто перетинається з підземними станціями й іншими спорудами, що призводить до порушення ґрунту і передачі напружень, які можуть загрожувати стабільності. Проаналізовано вплив конструкції щита на деформацію будівлі автобусної компанії, розташованої над лінією метрополітену. За допомогою програмного забезпечення MIDAS GTS NX розроблено модель плоских деформацій для дослідження впливу бокового проникнення з близької відстані на існуючі будівлі. Результати показують, що жорсткість верхньої конструкції і наявність пальових фундаментів зменшують як вертикальні, так і горизонтальні зміщення поверхні землі з боку паль, а також ширину корита осідання, спричиненого будівництвом тунелю. Слід зазначити, що завдяки ефекту групи паль відбувається значне розділення передачі збурень від віддалених паль під час проходки тунелю, яке спостерігається в ближніх палях. Після завершення земляних робіт для будівлі зафіксовано одностороннє осідання 7,79 мм і максимальне горизонтальне зміщення 10,8 мм, що призводить до швидкості нахилу 0,458%.

Ключові слова:MIDAS GTS NX, тунель, модель плоских деформацій, переміщення, аналіз напружень.

Досліджено фотодеградацію шкідливого органічного барвника “рожевий бенгальський” (РББ) з використанням нанокомпозита rGO/Cu-TiO2 за допомогою УФ-спектрального аналізу, рентгенівської дифрактометрії, сканувальної і томографічної мікроскопії та морфологічного аналізу. Визначено оптимальні експериментальні умови для покращення фотокаталітичного процесу. Нанокомпозити Cu-TiO2 та rGO/Cu-TiO2 було синтезовано методом спільного осадження. Для синтезу нанокомпозита rGO/Cu-TiO2 спочатку отримували оксид графену методом Хаммера, після чого виконували його гідротермальну обробку й осадження нанокомпозита rGO/CuTiO2. Досліджували фотодеградацію РББ іншими сполуками, а саме: оксидом графену та CuTiO2. Показано, що температура 450°С забезпечує найкращу швидкість деградації РББ. Встановлено, що 30 мг нанокомпозита є достатнім для ефективного розкладу РББ з рН = 9,0 та концентрацією 10–4 М.

Ключові слова:фотокаталітична деградація, органічний барвник “рожевий бенгальський”, нанокомпозит rGO/CuTiO2, метод спільного осадження, метод Хаммера.

Повітряну індуктивно зв’язану плазму (ПІЗМ) було використано для модифікації вуглецевих волокон (ВВ) із метою покращення поверхневих характеристик міцності. Поверхневі хімічні зміни, фізичні зміни та міцність при розриві мононитки вуглецевих волокон було охарактеризовано за допомогою рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФЕС) випробуванням міцності на розрив одного волокна та методом атомно-силової мікроскопії. Результати показали, що обробка ПІЗМ призвела до зміни хімічного складу вуглецевих волокон і збільшення шорсткості поверхні. Як результат, міцність при міжшаровому зсуві композитів із бісмалеїмідної смоли (БС), армованих ВВ, покращилася після обробки вуглецевих волокон ПІЗМ, причому максимальне значення і приріст становили 131,2 МПа і 21,5% відповідно. Досліджено старіння композитів ВВ/БС шляхом витримування оброблених плазмою вуглецевих волокон на повітрі протягом різних періодів часу. Композити ВВ/БМІ показали зменшення міцності при міжшаровому зсуві та продовження терміну зберігання.

Ключові слова:бісмалеїмідна смола, вуглецеві волокна, повітряна індуктивно зв’язана плазма, міцність при міжшаровому зсуві, старіння.

Магнієво-фосфатний цемент (МФЦ) є новим екологічно чистим цементуючим матеріалом із хорошими механічними властивостями, але легко піддається впливу пропорції. Запропоновано метод багатоцільової оптимізації для визначення оптимальної пропорції суміші пасти МФЦ з використанням штучної нейронної мережі зі зворотним поширенням (BPNN) для прогнозування індексів продуктивності (ІП) та генетичного алгоритму (ГА) для оптимізації пропорції суміші. За допомогою методів ортогонального планування експерименту (OED) та дисперсійного аналізу (ANOVA) було досліджено вплив молярного співвідношення оксиду магнію до фосфатів, масової частки сповільнювача і співвідношення води до в’яжучого на міцність при стисканні і розриві та час схоплювання. Для відображення взаємозв’язку між співвідношенням компонентів суміші й експлуатаційними характеристиками пасти MФЦ було застосовано та треновано штучну нейронну мережу зі зворотним поширенням (BPNN) для прогнозування ІП пасти МФЦ для певної пропорції суміші сировини. Генетичний алгоритм у поєднанні з моделлю прогнозування було застосовано для пошуку оптимальної пропорції суміші сировини для ІП- попиту в більшому діапазоні для мінімізації похибки ОЕД. Запропонований метод дав змогу ефективно виконати розрахунок пропорції суміші сировини, що відповідає ІП-попиту. Протягом усього процесу в ГА безпосередньо використовувалася BPNN-модель, що дозволило автоматично розрахувати ІП й оптимізувати склад сировини, що сприяло подальшому її застосуванню.

Ключові слова:магнієво-фосфатний цемент, показники ефективності, ортогональний план експерименту, дисперсійний аналіз, штучна нейронна мережа зі зворотним поширенням, генетичний алгоритм.

Бетон для облицювання гідротехнічних тунелів схильний до розтріскування під час будівництва, якщо не вживати ефективних заходів контролю температури. Розтріскуванню тунелів сприяють численні фактори, серед яких властивості бетонних матеріалів, що мають важливий вплив на облицювання тунелів. Необхідно дослідити вплив бетонних матеріалів на температурні напруження в обшивці та запропонувати відповідні заходи для запобігання розтріскуванню. Метод скінченних елементів використано для розрахунку температурного поля і поля напружень бетону облицювання обвідного тунелю. Для ранжування важливості різних факторів впливу застосовано метод аналізу ієрархій. На основі результатів теоретичного аналізу проведено експеримент зі співвідношенням бетонної суміші та польові випробування. Запропоновано заходи з контролю тріщин та конструктивні пропозиції. Результати показують, що підвищення адіабатичної температури та її швидкість впливають на термічне напруження бетону футеровки. Коефіцієнт лінійного розширення демонструє найбільш виражений вплив на термічне напруження. Коли автогенна об'ємна деформація демонструє усадку, напруження розтягування бетону футеровки відповідно зростає. Чим більший кінцевий модуль пружності, тим більша теплова напруга. Польові випробування бетону футеровки проводяться шляхом поєднання високосульфатостійкого цементу і природного піску, що є корисним для контролю температури та запобігання утворенню тріщин. Рекомендується вживати заходів контролю температури, таких як використання цементу із середньою температурою нагрівання, регулювання проєктного віку співвідношення бетонної суміші та збільшення кількості летючої золи.

Ключові слова:гідравлічний тунель, чисельне моделювання, аналітична ієрархія процесу, термодинаміка бетону.

Важливим розподілом для вивчення даних про тривалість життя і моделей надійності під навантаженням є розподіл Пуассона–Надараджі–Хагігі (PNH), оскільки він є адаптивним і корисним для моделювання даних про виживання. Його частота відмов може бути зростаючою, спадною, перевернутою догори дном та у формі ванни. Обчислено середні значення, дисперсії, асиметрію й ексцес статистики 𝑟-го порядку шляхом отримання точних явних виразів для одинарного і подвійного (добутку) моментів статистики порядку з розподілу PNH. Оцінено максимальну правдоподібність невідомих параметрів і побудовано три параметричні довірчі інтервали, а саме: стандартний бутстреп, процентильний бутстреп із процентильний бутстреп із поправкою на зсув та проведено порівняння за середньою шириною і ймовірністю покриття. Отримано найкращі лінійні незміщені оцінки для параметрів розташування та масштабу для розподілу PNH з відомими параметрами форми. Два набори реальних даних використано для ілюстрації отриманих результатів.

Ключові слова:бутстреп-довірчий інтервал, оцінка максимальної правдоподібності, статистика порядку, найкращі лінійні незміщені оцінки.