2025 № 1

Запропоновано модель для оцінки кількості циклів навантаження від моменту ініціювання втомної тріщини до досягнення нею певного критичного розміру в зразках із концентратором напружень за ступінчастого режиму зміни прикладеного розмаху одновісних напружень циклу. Історія зміни розмаху напружень циклу враховується в моделі при переході від більшого розмаху до меншого з використанням впливу лінійного розміру пластичної зони попереду вістря тріщини, яка утворилась за більшого розмаху, на рівень закриття тріщини під час навантаження за меншого розмаху. Вихідними даними для цієї оцінки, окрім параметрів навантаження і геометричних розмірів поперечного перерізу зразка та концентратора, є характеристики пружності (модуль Юнга, коефіцієнт Пуассона та напруження початку макротекучості, які визначаються з випробувань на розтяг стандартних зразків) та характеристики мікроструктури (розмір зерна, фактор Тейлора, вектор Бюрґерса та кут розорієнтування між зернами, які визначаються з аналізу мікроструктури вихідного матеріалу). При цьому жодних підгоночних коефіцієнтів та експериментально встановлених характеристик опору втомі матеріалу не використовується. Розрахунки кінетики росту тріщини і втомної довговічності за запропонованою моделлю для зразків із глухим отвором зі сталі 45, які навантажувались двоступінчастим розмахом одновісних напружень за різними режимами зміни рівня і тривалості ступенів, показують добрий збіг з експериментальними результатами.

Ключові слова:ступінчасте циклічне навантаження, стадія росту короткої втомної тріщини, втомна довговічність, закриття тріщини, сталь 45.

Установлено особливості структурних трансформацій, що відбуваються на молекулярному рівні в структурі вугленосного родовища Донбасу на всіх масштабних рівнях (від макро- до мікропорушень) під дією зовнішнього тиску залежно від напружено-деформованого стану. Дослідження підтверджують генетичний зв’язок між порушеністю на макрорівні, зміною фізико-механічних властивостей на мікрорівні та структурними трансформаціями вугільної речовини на нанорівні, які відбулися після інверсії тектонічного режиму в Донбасі. Наведено результати лабораторних досліджень вугільної речовини, отримані методами ЕПР, ЯМР, ІЧ- Фур’є-спектроскопії та СКВІД-магнітометрії. Показано, що під дією зовнішнього механічного навантаження і температури відбувається структурно-функціональна реорганізація молекулярної структури вугільної речовини, і внутрішня енергія, що виникла при цьому, значною мірою впливає на властивості (магнітну сприйнятливість) та стан речовини. Методом електронної ширографії експериментально доведено, що під впливом слабих теплових потоків у вугіллі виникають структурні напруження, пов’язані з неоднорідністю та дефектністю будови речовини. Фрактальність розривних дислокацій в межах Донецького басейну (від глибинних розломів до мікродислокацій) оцінено методом Хаусдорфа–Безиковича (коміркова розмірність). Відмінність між фрактальними розмірностями розривних порушень на різних масштабних рівнях свідчить про мультифрактальність геологічного середовища. Розраховані на різних масштабних рівнях фрактальні розмірності порушеності дали змогу описати будову вуглепородного масиву Донбасу та запропонувати масштабно-ієрархічну модель. Установлено, що для структури Донбасу притаманні, з одного боку, латеральна повторюваність тектонічних структур, викликана хвильовими процесами, з іншого – ієрархічна дискретна самоподібна будова (фрактальність). Двоїстість структури свідчить про необхідність розробки і застосування нових методів для більш ефективної розробки вуглегазових родовищ Донбасу.

Ключові слова:геомеханічні процеси, геологічне середовище, природні фактори, формування структури і стану вуглепородного масиву.

Експериментально досліджено деформування сталі 20 за ступінчастого одновісного циклічного навантаження розтягом із різною асиметрією циклу (􀜴 􀵐 0). Циклічні випробування п’ятикратних циліндричних зразків, вирізаних із матеріалу трубних елементів, проведено на електрогідромеханічній установці INSTRON. Програма випробувань складалась із трьох режимів асиметричного навантаження з контролем за напруженнями. Кожен режим реалізовано у вигляді ступінчастого циклічного навантаження зі змінним значенням певного параметра циклу – амплітудного напруження за сталого значення середнього, середнього за сталого значення амплітудного та одночасно амплітудного і середнього за сталого значення максимального напруження циклу. Рівень навантажень відповідав області малоциклової втоми з вираженим пружно-пластичним деформуванням матеріалу. Проведено порівняльний аналіз отриманих діаграм одновісного ратчетингу (циклічної повзучості) сталі 20 за ступінчастого навантаження циклічним розтягом із діаграмами ратчетингу за аналогічного ступінчастого двовісного навантаження трубних елементів із цієї ж сталі циклічним внутрішнім тиском. Показано, що процес деформування зразків за ступінчастого навантаження подібний до деформування трубних елементів. Проте значення деформацій ратчетингу зразків у 1,5–2 рази вищі за деформації ратчетингу трубних елементів за подібних програм навантаження, що може бути пояснено їхньою більшою жорсткістю за двовісного навантаження внутрішнім тиском та відсутністю площадки текучості на першому півциклі. Накопичення деформацій ратчетингу зразків на першій ділянці неусталеної циклічної повзучості має монотонний характер, на відміну від деформування трубних елементів. Порівняння кінетики накопичення незворотних деформацій між собою за різних програм навантаження свідчить про найбільший вплив амплітудних напружень циклу на процес ратчетингу порівняно із середніми або максимальними напруженнями циклу.

Ключові слова:експериментальне дослідження, одновісний ратчетинг, ступінчасте навантаження, жорсткість напруженого стану.

Ресурс літаків визначається їхніми оптимальними ваговими характеристиками. Досягнення оптимального ресурсу потребує впровадження у виробництво нових методів підвищення втомної довговічності крил літаків. Для зменшення кількості авіаційного палива, яке не виробляється і не зливається, у стрингерах нижніх панелей крил широкофюзеляжних далекомагістральних літаків виконують отвори для його перетікання. Експлуатація та наземні випробування літаків показують, що такі отвори є осередками утворення втомних тріщин і можуть призвести до передчасного руйнування конструкції крила. Для підвищення витривалості нижніх панелей крила літака в зоні отворів для перетікання палива використовують різні технологічні прийоми, більшість з яких базується на місцевому глибокому пластичному деформуванні (МГПД) стрингера у зоні отвору. Ефективність різних схем МГПД отворів із застосуванням електродинамічної обробки (ЕДО) досліджували на зразках стрингера крила літака з алюмінієвого сплаву Д16. Електродинамічну дію використовували як силовий фактор, що забезпечує динамічну контактну взаємодію електрода (робочого інструмента для ЕДО) з металом у зоні отвору, який обробляється. Запропоновано три схеми МГПД методом ЕДО (МГПД ЕДО): із дорнуванням, із дорнуванням та обтисканням, з обтисканням. Максимальне значення поздовжньої (відносно напрямку навантаження металу) компоненти напружень 􀟪􀯫 стиску в зразку після МГПД ЕДО досягало –105 МПа, поперечної 􀟪􀯬 􀵌–120 МПа. Випробування зразків проводили за віднульовим циклом навантаження розтягом 􀟪􀯠􀯔􀯫 􀵌 200...203 МПа. Показано, що обробка зразків стрингера крила літака з алюмінієвого сплаву Д16 у зоні отворів підвищує опір сповільненому руйнуванню в 1,6...2,5 раза, а найбільш ефективною схемою обробки є ЕДО-обтискання.

Ключові слова:втомна довговічність, панелі крила літака, отвори для перетікання палива, сплав Д16, електродинамічна обробка, залишкові напруження.

Для прогнозування циклічного напрацювання листових конструкцій обшивки літака з втомною тріщиною пропонується модель, яку побудовано на базі степеневого закону Періса і яка описує ріст тріщини при випадкових значеннях її швидкості. Аналіз емпіричних даних із літературних джерел показав, що для широкої номенклатури конструкційних алюмінієвих сплавів існує залежність між коефіцієнтами 􀜥 і 􀝉 цього закону, а саме: значення 􀝈􀝃􀜥 лінійно зменшується зі зростанням 􀝉. При цьому дані багатьох досліджень кінетики втомного руйнування, в яких визначалися коефіцієнти закону Періса, свідчать про певну інваріантність такої залежності щодо типу матеріалу та методичних аспектів випробувань – конструкції зразків, режимів навантаження, способів визначення коефіцієнта інтенсивності напруження та ін. Точки, що відповідають даним значної кількості міжлабораторних досліджень кінетики росту тріщин і які взято з багатьох літературних джерел, утворюють загальну залежність між коефіцієнтами закону Періса з достатньо високим рівнем кореляції. Запропоновано модель росту втомних тріщин в алюмінієвих сплавах, у якій, на відміну від рівняння Періса, використовується один коефіцієнт – показник степеня 􀝉. Випадкова швидкість росту тріщини задається випадковою величиною цього коефіцієнта. На базі наявних емпіричних даних різних досліджень прийнято, що розподіл випадкової величини 􀝉 для алюмінієвих сплавів відповідає логнормальному закону, визначено числові характеристики цього розподілу. Проведено моделювання росту тріщини в листових конструкціях обшивки фюзеляжу літака й отримано прогнозні значення їхнього напрацювання до граничного значення довжини тріщини. Розподіл довговічності конструкцій з тріщинами відповідає степеневому закону Парето, параметр положення якого визначає початок руйнування і може бути прийнятий як прогнозний критерій граничного стану конструкцій з втомними тріщинами.

Ключові слова:коефіцієнти закону Періса, випадкова швидкість росту втомної тріщини, прогнозування втомної довговічності, алюмінієві сплави.

Ґрунтуючись на використанні комплексу високотемпературних газодинамічних стендів, розроблено методологію моделювання умов експлуатації та досліджено роботоздатність елементів конструкцій аерокосмічної техніки з багаторазовими й абляційними теплозахисними покриттями. Розглянуто декілька варіантів закріплення багаторазової тришарової теплозахисної конструкції на випробувальній камері. Враховуючи результати чисельних розрахунків деформованого стану цієї конструкції на випробувальній камері, вибрано її оптимальний варіант і рекомендовано для впровадження. Абляційні теплозахисні покриття досліджено на моделях конусних обтічників та імітаторах аеродинамічних направляючих у високотемпературному газовому потоці. Аналіз результатів чисельних розрахунків теплового стану елементів конструкцій з абляційними покриттями дозволив встановити базові параметри компонентів паливо-повітряної суміші, що забезпечують відтворення на поверхні покриття заданих температур у різні моменти циклу аеродинамічного теплового навантаження.

Ключові слова:аерокосмічна техніка, високотемпературні матеріали, роботоздатність, моделювання, системи теплового захисту, газодинамічні стенди.

Для забезпечення необхідного рівня надійності розроблених газотурбінних двигунів необхідно виконати низку завдань у різних областях, таких як динаміка течії рідини, теплообмін, механіка деформівного твердого тіла тощо. Окрім того, слід зазначити, що результати дослідження параметрів течії газового потоку та теплообміну між потоком і ротором є вихідними умовами для розв’язання наступних задач механіки. Виходячи зі складності фізичних процесів, що відбуваються під час роботи ротора газотурбінного двигуна, багато з цих задач не мають аналітичного розв’язання. Чисельні методи, зокрема метод скінченних елементів, є більш розповсюдженими, але розроблені на їхній основі математичні моделі завжди потребують уточнення та верифікації, особливо для таких складних геометричних поверхонь, як перо лопатки. Викладено скінченноелементну уточнену математичну модель напружено- деформованого стану ротора одновального газотурбінного двигуна, який можна використовувати на наземних або плавучих електростанціях. В основі моделі лежать спеціальні восьмивузлові скінченні елементи гексагонального типу. На її основі також визначено поля динамічних напружень і переміщень ротора турбіни. Для прийняття чіткого рішення про адекватність моделі на спеціальному експериментальному обладнанні експериментально перевірено поле динамічних напружень охолоджуваних лопаток найбільш навантаженого робочого колеса першого ступеня турбіни. Знайдено переміщення ротора турбіни, динамічні напруження для різних частот вимушених коливань та спектр частот вимушених коливань. Отримані результати разом із попередніми дослідженнями течії потоку в турбіні та теплового стану ротора можуть бути використані в подальших дослідженнях повзучості, втомної міцності лопаток і дисків ротора турбіни.

Ключові слова:ротор, метод скінченних елементів, вимушені коливання, динамічні напруження, експериментальна верифікація.

Викладено результати експериментальної оцінки впливу швидкості навантаження на деформування конструкційної сталі звичайної якості та високоміцної сталі Miilux Protection 500 при випробуваннях на ударний стиск. Динамічні випробування проведено на стенді, основою якого є пневматичний копер ПК-80,при навантаженні 45...117 м/с. У поперечному перерізі зразків спостерігалася значна трансформація мікроструктурних складових, зміна форми та розмірів зерен після навантаження, значною мірою в центральній частині конструкційної сталі звичайної якості. Установлено збільшення середнього значення мікротвердості на 20% для випробуваних зразків та неоднорідність проходження процесів деформування в їхньому перерізі. Показано, що кінетика локального деформування зразків із високоміцної сталі Miilux Protection 500 реалізується за іншими механізмами. При швидкості навантаження 48...88 м/с відмічено вплив затухання ударної хвилі на щільність розподілу дефектів у мартенситній структурі матеріалу. Утворення областей локалізованої деформації фіксується при стиску зі швидкістю навантаження 117 м/с. Ширина утвореної адіабатичної смуги зсуву становила 45 мкм та розташовувалася перпендикулярно до магістральної тріщини і площини розділення зразка. У прилеглих до тріщини областях підвищення мікротвердості сталі сягало максимуму (до 750 HV) порівняно із середнім значенням (580 HV). Отримані результати експерименту на ударний стиск даять змогу встановити взаємозв’язок між швидкістю навантаження та трансформацією мікроструктури сталей різного класу міцності, а також оцінити їхню схильність до утворення зон локального деформування.

Ключові слова:швидкість динамічного навантаження, зонa локальної деформації, смуга адіабатичного зсуву, мікротвердість, трансформація мікроструктури, високоміцна сталь.

Наведено експериментальні результати комплексного дослідження механічних властивостей технічного та кварцового скла при статичних локальних навантаженнях. Показано, що використання адаптованого для скляних зразків методу SEVNB дає змогу отримувати результати, точність та достовірність яких було верифіковано при їхньому порівнянні з літературними даними. В експериментах методом дряпання індентором Роквелла поверхні зразка до сколювання його кромки визначено характеристики пошкоджуваності й опору руйнуванню досліджуваних стекол. За допомогою фрактографічного аналізу крайових зон випробуваних зразків скла встановлено особливості процесів їхнього локального руйнування. Основним способом пошкодження кромки було утворення на боковій грані повністю сформованих “мушлеподібних” шрамів сколів із відповідними ділянками розвитку руйнівних тріщин, які мають різне походження та вигляд. Такі випадки крайового сколювання являють собою сліди поширення квазіконічних тріщин Герца асиметричної форми, спотворених близьким розташуванням вільного краю. На противагу цьому, переважно при малих значеннях прикладеного до індентора навантаження спостерігались локальні руйнування значно меншого масштабу, що вирізнялися наявністю незамкнутої поверхні шраму сколу, сітки хаотично направлених та розгалужених вторинних тріщин, а також невеликих розмірів дзеркальної зони. У таких випробуваннях визначалися відмінності у рівні вихідної дефектності окремих ділянок кромок зразків скла. Для практичного застосування в лабораторних та виробничих умовах експериментальні дані запропоновано представляти у вигляді діаграм пошкоджуваності з характерними діапазонами можливих крайових пошкоджень скла. Такий розгляд результатів сколювання може бути експрес-оцінкою пошкоджуваності скла і слугувати додатковим засобом визначення механічного стану матеріалів. У рамках дослідження обчислено твердість стекол при дряпанні індентором Роквелла й індентуванні пірамідальним індентором Віккерса та показано розбіжність між отриманими значеннями. Зіставлення значень твердості при дряпанні з відомими літературними даними свідчить, що вони є оціночними та потребують уточнення.

Ключові слова:скло, сколювання краю, пошкоджуваність, опір руйнуванню, твердість, тріщиностійкість.

На основі використання комплексної діаграми граничних напружень циклу запропоновано дві методики вибору неушкоджуючих режимів віброобробки елементів зварних металоконструкцій з метою ефективного зниження залишкових напружень без небезпеки втомного пошкодження на стадії технологічної обробки. Основна відмінність між методиками полягає в тому, що одна з них дає змогу знижувати залишкові напруження на наперед задану величину. В основу цього методу покладено зв’язок між кількісним зниженням залишкових напружень та величиною накопиченої пластичної деформації. Запропоновано метод визначення діаграм граничних напружень циклу зварних з’єднань з усталеними залишковими напруженнями за результатами випробувань малогабаритних зразків без залишкових напружень. Метод опробовано на прикладі досліджень зварних зразків зі сталей 09Г2 і 20, балок коробчастого перетину зі сталі 20, пластин із поздовжнім наплавленням зі сталі Ст3 та кінцевих пятників зі сталі 20ГФЛ з’єднувальної балки 8-вісної залізничної цистерни.

Ключові слова:діаграма граничних напружень циклу, границя витривалості, залишкове напруження, границя текучості, границя циклічної повзучості, амплітуда напруження, середнє напруження, циклічна повзучість.

Проаналізовано розподіл напружень у двовимірному пружному диску при діаметральному навантаженні з метою поглиблення розуміння механічної поведінки бетону та гірських порід. Переглянуто бразильський тест і вирішено проблему високих напружень зсуву поблизу точок навантаження шляхом вивчення кільцевого тесту, згідно з яким у диску зроблено центральний отвір. Використовуючи динамічну теорію пружності, отримано розподіл напружень у часі і поширено аналіз на статичні умови. Цей підхід розрізняє поздовжні та поперечні хвильові ефекти, забезпечуючи детальний аналіз поля напружень. Проводячи паралелі з теоріями кривих балок, показано застосовність динамічної теорії пружності до складних проблем міцності, описуючи поведінку напружень у пружних дисках.

Ключові слова:еластодинаміка, діаметральне навантаження, хвильове рівняння, різниця головних напружень.

Дослідження виявляє складність конструкцій підшипників кочення й їхню динамічну поведінку під час роботи. З огляду на складні рухи підшипників у дискових фрезах досліджується подвійне обертання ролика підшипника навколо власної осі з одночасним обертанням навколо вала. Оскільки умови роботи стають все більш вимогливими, а очікування щодо продуктивності зростають, традиційні моделі статичного аналізу виявляються недостатніми для точного прогнозування динамічних характеристик. Тому створення високоточної моделі динаміки підшипника має важливе значення. Проведено ретельний аналіз системи вал–підшипник з урахуванням радіальних та осьових сил при різних швидкостях обертання. За допомогою програмного забезпечення LS-DYNA з використанням методу скінченних елементів виконано моделювання динамічного руху моделі підшипника. Виявлено значні закономірності в контактному напруженні, еквівалентному напруженні, швидкості та прискоренні в умовах експлуатації, що дає цінну інформацію щодо підвищення безпечної роботи підшипників у складних умовах. Отримані дані вказують на те, що вертикальна сила відіграє вирішальну роль у процесі руйнування гірської породи, тоді як бічні сили та сили зубофрезерування мають мінімальний вплив. Концентрація напружень виникає на кінцях роликів під дією радіальних і осьових сил, причому вищі контактні напруження спостерігаються на зовнішній доріжці кочення. Слід зазначити, що напруження в роликах лінійно зростає у відповідь на радіальну силу.

Ключові слова:програмне забезпечення LS-DYNA, конічні підшипники кочення, динамічна поведінка, контактні напруження.

Корозія в морській воді значно підриває механічну міцність і стабільність сталевих конструкцій. Точне прогнозування кривої напруження–деформація для сталі після корозії має важливе значення при оцінці безпеки сталевих конструкцій, що експлуатуються. Це дослідження дає змогу оцінити механічні властивості низьковуглецевої сталі Q345 після корозії. Прискорену корозію проводили з використанням електрохімічних методів, що дозволило отримати модель степеневої функції, яка корелює швидкість втрати маси з часом корозії. Проведено випробування на розтяг для порівняння механічних властивостей зразків до і після корозії. Результати показують, що міцність і подовження сталі Q345 зменшуються з підвищенням швидкості втрати маси. Зі збільшенням часу корозії зростає яскраво-біла крихка область на поверхні зламу, тоді як розмір ямок зменшується без змін у мікроструктурі. Спираючись на існуючу модель кривих напруження–деформації, запропоновано нову модель, яка дає більш точні прогнози під час фази зміцнення, демонструючи сильну кореляцію з експериментальними кривими напруження–деформації і забезпечуючи значне розуміння механічної поведінки кородованої низьковуглецевої сталі Q345.

Ключові слова:сталь Q345, корозія в морській воді, механічні властивості, мікроструктура, модель напружено-деформованого стану.

Вогонь суттєво впливає на механічні властивості високоміцної сталі, що призводить до значного їхнього зниження. При вторинному використанні сталі вплив водню необхідно ретельно враховувати. У промислових середовищах із високим вмістом водню, наприклад у водневій енергетиці, хімічній та нафтопереробній промисловості, високоміцна сталь може піддаватися впливу парів водню або гідридів протягом тривалого часу. Цей вплив може сприяти дифузії та накопиченню атомів водню в сталі, що в результаті призводить до виникнення водневої крихкості. Вивчається вплив і наслідки процесу електрохімічного заряджання воднем на механічні характеристики високоміцної сталі, що піддавалася впливу змодельованих умов пожежі при точних температурах 300, 500, 700 і 800°C. Результати показують, що більша тривалість наповнення воднем асоціюється зі стійким зниженням механічних властивостей сталі, причому найбільш значне зниження спостерігається для відносного подовження після руйнування, яке падає на 11–22%. При 800°C залежність між механічними властивостями і часом наводнювання є лінійною, тоді як при температурах, нижчих за 800°C, ця залежність стає нелінійною. Морфологія руйнування переходить від в’язкої до крихкої зі збільшенням часу заряджання воднем, а поверхня зразка має різний ступінь сприйнятлівості до водневого окрихчення. Зі збільшенням часу заряджання воднем на поверхні зразків з’являються індуковані воднем тріщини та пошкодження різного ступеня важкості.

Ключові слова:високоміцна сталь, час напуску водню, термічна обробка, механічна поведінка.

Композити на основі алюмінієвої матриці 2024, армовані 20 об’ємними частками карбіду кремнію (композит SiCw/2024Al), було виготовлено методом інфільтрації під тиском у поєднанні з гарячою екструзійною деформацією. У композитах SiCw розташовувався вздовж напрямку екструзії (ВНЕ), і мала місце анізотропія механічних властивостей. Орієнтаційна поведінка композитів тісно пов’язана з температурою випробування та напруженим станом. При кімнатній температурі та температурах, вищих за 300°C, вона відносно слабка, що пов’язано з низькотемпературною крихкістю композита і розм’якшенням матриці при високих температурах. При температурах, нижчих за 250°C, композити мають очевидну перевагу в орієнтації та кращі механічні властивості при розтягу ВНЕ, ніж у напрямку, перпендикулярному до напрямку екструзії (ПНЕ). В умовах випробування при 200°C механічні властивості композитів при розтягу ВНЕ наступні: границя міцності сягає 452 МПа, границя текучості – 438 МПа і відносне подовження – 13%, що на 7,1; 7,3 і 44% вище, ніж у напрямку ПНЕ, відповідно; механічні властивості композитів при стиску були протилежними до таких при розтягу. При стиску у напрямку ПНЕ: границя міцності сягає 705 МПа, границя текучості – 458 МПа і коефіцієнт стиснення – 40%, що на 4,9; 4,5 і 100% вище, ніж у напрямку ВНЕ, відповідно. Це пов’язано зі спрямованим розташуванням армуючої фази і мікроскопічними дефектами в композитах.

Ключові слова:алюмінієві матричні композити, гаряча екструзійна деформація, механічні властивості, орієнтаційна поведінка.

Виробничі обмеження, пов’язані з критичним розміром і крихкістю при кімнатній температурі, зумовлені значними проблемами при застосуванні аморфних матеріалів. Успішне виготовлення маси композита з металевого скла (BMGC) покращить ці обмеження. У цьому дослідженні X об.% Nbp/Vit1 (X = 0, 1, 5, 10) BMGC було виготовлено за допомогою лазерного злиття шару порошку (L-PBF). Досліджено вплив різного вмісту Nb на мікроструктуру та механічні властивості композитів. Показано, що X об.% Nbp/Vit1 (X = 0, 1, 5, 10) BMGCs, отримані L-PBF, демонструє високу аморфність (>90,64%). Однак, якщо вміст Nb сягає X = 10, вміст аморфності різко знижується до 77,24%. Примітно, що частинки Nb можуть інгібувати кристалізацію навколишніх аморфних фаз. Випробування на стискання при кімнатній температурі показали, що Vit1 BMG ілюструє крихке руйнування з деформацією руйнування 3,29%. І, навпаки, інші три типи BMGC Nbp/Vit1 показали різний ступінь підвищення пластичності, а також прогресуючу поведінку руйнування, відмінну від типового крихкого руйнування під час стиснення. Зазначимо, що максимальна деформація перелому 10% Nbp/Vit1 BMGC сягала 5,78%.

Ключові слова:об’ємний металевий скляний композит, лазерне сплавлення порошкового шару, аморфна структура, механічні властивості.

Процес цементування може значно покращити кінцеву несучу здатність окремих паль, але наразі відсутній механістичний аналіз несучої здатності останніх під дією цементування. Зроблено два наступних нововведення. По-перше, на основі обґрунтованих базових припущень паля розглядається як ідеальне пружне тіло, а ґрунт навколо палі – як ідеальне пружно- пластичне тіло. Запропоновано режим руйнування ґрунту на вершині палі при вертикальному статичному її навантаженні й отримано аналітичний вираз для граничної несучої здатності ґрунту при вертикальному статичному навантаженні палі. По-друге, тіло цементного розчину навколо палі розглядається як суцільний матеріал із геометричною самоподібністю, а стискаюча дія між армованою ділянкою і навколишнім ґрунтом також враховується у припущенні про пружно-пластичну поведінку навколишнього ґрунту. Аналітичний вираз несучої здатності, що базується на тілі цементного розчину, отримано з використанням принципу віртуального переміщення. Поєднуючи режим реалізації несучої здатності одиночної палі й армованого ґрунту після цементування, визначено метод розрахунку несучої здатності цементованого ґрунту, що надає нову ідею та рішення для розв’язування практичних інженерних завдань. Порівнюючи виміряну граничну несучу здатність залізобетонної одиночної палі з експериментальною, результати показують, що запропонована розрахункова модель може бути використана для попередньої оцінки несучої здатності залізобетонних одиночних паль.

Ключові слова:постцементація, гранична несуча здатність, буронабивна паля, цементний розчин, арматурний каркас.

Наведено результати експериментальних випробувань звичайного бетону і зі сталевими волокнами (БСВ), що містять рамі та гачкоподібні сталеві волокна. Для збереження природних ресурсів замість природного річкового піску повністю використовувався М-пісок, для всіх зразків гібридного фібробетону – 50% уживаного і 50% природного крупного заповнювача, для звичайних зразків – природний крупний заповнювач. Волокна рамі – це природне волокно, що належить до родини кропив’яних (Urticaceae). У цьому дослідженні було підготовлено 17 різних сумішей, одна з яких – звичайний бетон, а решта 16 – гібридні зразки бетону, армовані фіброволокном. Фібру рамі та сталеві волокна з гачками було використано в різних пропорціях. Сталеві фібри були доступні в різних формах. Готували суміші марки М20. Використання волокна рамі – це шлях до створення екологічно чистого середовища та сталого розвитку. Для оцінки механічних властивостей звичайних зразків і зразків із БСВ проведено випробування на міцність при стиску, розриві і вигині та на удар, визначено модуль пружності. Для дослідження довговічності звичайних зразків і зразків із БСВ проведено випробування на водопоглинання, кислотну дію, сульфатну дію та випробування в умовах штучного морського середовища в різні дні твердіння. Синергетичний ефект волокон у гібридній формі призводить до підвищення міцності порівняно з простим зразком. Характеристики зразків із БСВ як з точки зору механічних характеристик, так і довговічності значно зростають порівняно зі звичайними зразками. Між цементною пастою і заповнювачами утворився новий ITZ, який спостерігався при оптичному фотографічному аналізі.

Ключові слова:фібра рамі, сталеві волокна з гачкованим кінцем, перероблений крупний заповнювач, випробування в штучному морському середовищі, оптичний аналіз фотографій.

Дослідники активно вивчають властивості природних волокон із метою розробки інноваційних та стійких матеріалів для армування легких композитних конструкцій. Особлива увага приділяється волокнам фінікової пальми з акцентом на аналізі їхніх механічних і термічних властивостей для покращення традиційних цементних матеріалів для сучасного будівництва. Оцінюється вплив термічного навантаження на цементні композиційні матеріали, армовані волокнами фінікової та думської пальм. За допомогою генетичного алгоритму досліджено пошкодження як волокон, так і матриці за різних рівнів напруження – від 25 до 37 МПа. Показано, що пошкодження інтерфейсу волокно–матриця є менш вираженим у композитах із фінікової пальми/цементу, ніж у композитах із думської пальми/цементу. Примітно, що інтерфейс волокно–матриця в композитах фінікова пальма/цемент має меншу чутливість до термічного навантаження, ніж у композитах думська пальма/цемент. Ці висновки сприяють зростанню знань про використання природних волокон у будівельних матеріалах, розширюючи їхне потенційне застосування.

Ключові слова:пальмові волокна, цементні композити, теплове навантаження, інтерфейс, будівельні матеріали.

Вивчаються питання стійкості високих уступів вугільної шахти шляхом глибокого аналізу її інженерно-геологічних характеристик та потенційних механізмів руйнування, виявлення режиму руйнування при розтягуванні–зсуві з розтягнутими тріщинами як поверхні руйнування при розтягуванні. У світлі значних переваг поліуретанових матеріалів у сфері тампонажного армування та прогалин в їхньому застосуванні для армування високопохилих укосів у відкритих вугільних шахтах актуальним є розробка високоефективного поліуретанового тампонажного матеріалу. Шляхом систематичних експериментів та аналізів визначено оптимальні параметри компонентів: міцність при зчепленні сягала 6,9 МПа, при зсуві – 7,2 МПа, при стиску – 35,6 МПа, при розтягу – 30,3 МПа за оптимальних параметрів процесу. Показано, що температура навколишнього середовища має значний вплив на міцність матеріалу, причому час гелеутворення і затвердіння значно подовжуються при зниженні температури. Для прискорення швидкості реакції в низькотемпературних середовищах проведено оптимізовані експерименти з комбінованими каталізаторами й ініціаторами. Установлено, що час гелеутворення скоротився до 9'32" із додаванням 0,4 мас. % комбінованого каталізатора і 0,1 мас.% ініціатора при температурі –20°C, що дало змогу досягти швидкого затвердіння в низькотемпературних середовищах. Це дослідження не тільки забезпечує інноваційний технічний шлях для стабілізації високоступінчастих схилів вугільної шахти, а й розширює сферу застосування поліуретанових матеріалів.

Ключові слова:тампонажні матеріали, укіс, відкриті вугільні шахти, поліуретан.