2026 № 1
Запропоновано неруйнівний метод визначення залишкових зварювальних напружень (ЗЗН), який оснований на сумісному застосуванні методу ультразвукових хвиль (УЗ-метод) та електронної спекл-інтерферометрії (ЕSPІ). Наукові засади методу базуються на умові рівності площ ділянок стиску і розтягу епюри ЗЗН. Розроблено декілька варіантів реалізації методу, що можуть бути застосовні для визначення ЗЗН у зварних з’єднаннях натурних конструкцій з урахуванням особливостей напружено-деформованих станів у алюмінієвих сплавах і конструктивних сталях. Проведено апробацію методу для визначення поздовжньої (вздовж зварного шва) компоненти ЗЗН у зразках стикових з’єднань з алюмінієвого сплаву 1561 і низьковуглецевої сталі 09Г2С. Встановлено задовільну достовірність отриманих значень ЗЗН розтягу в зоні шва зварних з’єднань дослідних зразків. Метод може бути застосований для визначення ЗЗН у натурних зварних конструкціях у процесі виготовлення й експлуатації.
Ключові слова:залишкові зварювальні напруження, метод ультразвукових хвиль, електронна спекл-інтерферометрія, алюмінієвий сплав, низьковуглецева сталь.
Виконано чисельне дослідження вібронапруженого стану облопаченого диска останнього ступеня потужної парової турбіни К-1000-60/3000 циліндра низького тиску за умови дії силового гармонічного навантаження від паропотоку. Облопачений диск розглядається як система диск–лопатки з порушеною циклічною симетрію зумовленою наявністю локальних пошкоджень унаслідок ерозійного зносу верхньої третини пера окремих лопаток. Показано, що локальні зміни геометрії призводять до розладу власних частот коливань та зміни рівня еквівалентних напружень як у пошкоджених, так і в сусідніх лопатках при дії статичного навантаження на облопачений диск від дії відцентрових сил та паропотоку. За результатами проведеного аналізу власних форм та частот коливань системи диск–лопатки встановлено, що низькочастотні форми коливань є малочутливими до локальних змін геометрії, тоді як у високочастотному діапазоні відносні відхилення власних частот пошкоджених лопаток досягають 0,6…0,8%. Отримані результати дають змогу кількісно оцінити вплив локальних ерозійних пошкоджень на спектр власних частот і характер локалізації коливань у системі диск–лопатки та можуть бути використані для оцінювання залишкового ресурсу й вібраційної надійності робочих лопаток, а також у системах моніторингу їхнього технічного стану.
Ключові слова:частот коливань, порушення циклічної симетрії, ерозійні пошкодження лопаток, статичний напружений стан, власні частоти і форми коливань.
На деформацію та пошкоджуваність матеріалів впливають різні фактори, зокрема склад, структура, режим навантаження та умови навколишнього середовища. Пружні та пластичні деформації є основними формами деформації, а руйнування, як правило, є результатом кумулятивного пошкодження. Ґрунтуючись на принципі термодинамічної узгодженості, це дослідження являє собою нову модель механіки безперервного пошкодження для армованих волокнами композитів у вигляді опису процесу еволюції пошкоджень. Матриця швидкості вивільнення енергії деформації при пошкодженні визначається за допомогою функції вільної енергії, а матриця жорсткості пошкодження отримується шляхом поєднання її з принципом еквівалентності енергії деформації, що ефективно свідчить про зміни механічних властивостей матеріалу при різних станах пошкодження. Отримані результати демонструють, що модель може точно відображати анізотропні пружні властивості матеріалу та їхні ефекти зв’язку, суттєво спрощує експериментальні процедури і вимагає лише простого випробування на розтягнення для визначення ключових параметрів пошкодження. Ця модель забезпечує надійну теоретичну основу і практичну цінність для прогнозування пошкодження матеріалу, оптимізації конструкції та оцінки експлуатаційних характеристик за складних умов навантаження. Більше того, майбутні дослідження можуть вдосконалити модель, покращивши її математичне спрощення, багатомасштабну застосовність та точність прогнозування на основі отриманих даних.
Ключові слова:пошкодження матеріалів, армовані волокном композити, модель механіки пошкодження, швидкість вивільнення енергії деформації.
Запропоновано методику оцінки втомної міцності конструктивних елементів балочної та пластинчастої форм з покриттями при змінних високочастотних навантаженнях. Зазначено, що внаслідок наявності технологічних залишкових напружень в основі та покритті, після завершення процесу формування композита, напруження в останньому потребують додаткового уточнення. Для попередньої оцінки можливої міцності пластинчастого зразка при двохосьовому циклічному згинанні запропоновано аналітичний критерій граничного стану. Критерій дозволяє визначити прогнозоване вірогідне місце утворення тріщини зразка внаслідок втоми матеріалу. Крім цього, критерій відрізняється тим, що немає у своєму складі невизначених величин. Наведено способи експериментально-розрахункового визначення залишкових напружень у балочних та кругових пластинчастих зразках. Для аналітичного критерію граничного стану проведено його перевірку з даними експерименту для кругової пластинки, де основою є титановий сплав ВТ1-0 і на яку нанесено покриття TiN вакуумно- плазмовим методом осадження. Для кругової пластинки з тонкоплівковим покриттям нітридом титану при двохосьовому згині отримано експериментальні дані з опору втоми матеріалу та проведено їх порівняння з даними, які обраховано на основі наведеного аналітичного критерію граничного стану. Установлено, що при /=0,66; 0,94 розходження між експериментальними та розрахунковими значеннями межі витривалості в еквівалентних напруженнях становить відповідно 3; 1,3 %. Це, у свою чергу, дозволяє стверджувати, що за допомогою аналітичного критерію граничного стану можна досить точно оцінювати межу витривалості при розглянутому виді напруженого стану, маючи в своєму розпорядженні лише значення витривалості при простому одноосьовому навантаженні. Одночасно показано, що метод розрахунку витривалості розглянутих матеріалів із покриттями також дозволяє без проведення експериментальних випробувань визначати вплив покриття на відповідні її характеристики.
Ключові слова:покриття, межа витривалості, залишкові напруження, міцність, опір втоми, балка, кругла пластинка, аналітичний критерій.
Розглянуто методи визначення інтерламінарної в’язкості руйнування за модою I ( ) шаруватих композитів. Проведено випробування зразків DCB двох типів листового склопластику СТЕФ-1/3 і СТЕФ-1/4 завтовшки відповідно 3 і 4 мм при їх розшаруванні з різною початковою довжиною. Розраховано додаткові параметри, корегувальні коефіцієнти і значення склопластиків при розвитку розшарування згідно стандарту ASTM D5528 за звичайної теорії балок при ідеально вбудованим зразком DCB – , методом калібрування податливості (CC – Compliance Calibration) – та методом модифікованої теорії балок (MBT – Modified Beam Theory) – . Показано суттєву відмінність руйнування двох склопластиків при їх розшаруванні. Для СТЕФ-1/3 з відносно крупною структурою склотканини реєстрували значно більші стрибки на діаграмах зусилля – переміщення, а самі значення за усіма методами були нижчі ніж відповідні для СТЕФ-1/4. Для кожного набору одержаних експериментальних даних були розраховані рівняння лінійної регресії, що дало змогу порівняти результати визначення за кожним із застосованих методів. Показано, що методи CC і MBT для даних склопластиків дають більш достовірну оцінку в порівнянні із звичайною теорією балок і припущенню щодо ідеально вбудованого зразка.
Ключові слова:розшарування, склопластик, інтерламінарна в’язкість руйнування, мода I.
Феромагнітні сплави розглядають як перспективні матеріали для створення високодемпфуючих покриттів, що сприяють пригніченню резонансних коливань елементів складних механічних систем, таких як, наприклад, титанові лопатки компресора газотурбінного двигуна. Проте ефективність застосування таких покриттів залежить, значною мірою від їхніх динамічних властивостей. На прикладі феромагнітного покриття Co- Fe, осадженого на титанову пластину, досліджено амплітудно-частотні характеристики (АЧХ) системи пластина–покриття при збудженні в ній коливань першої згинальної моди. Встановлено характерні особливості нелінійності системи, які проявляються в немонотонній зміні резонансної частоти при збільшенні амплітуди вимушених коливань, у наявності ефекту “гістерезису” профілів АЧХ, при зміні напрямку частоти їхнього сканування, а також у різкій асиметрії форми. При цьому з підвищенням амплітуди коливань в області “малих” амплітуд частота резонансу зменшується (м’яка нелінійність), а в області “великих” амплітуд, більших від деякої критичної амплітуди, – збільшується (жорстка нелінійність). Співвідношення резонансної частоти й амплітуди в кожній з цих областей можна описати, в першому наближенні, моделлю Дюффінга, яка передбачає наявність квадратичного відхилення відновлювальної сили від лінійної залежності величини зміщення маятника з рівноважного положення.
Ключові слова:резонансні коливання, феромагнітні покриття, магнітомеханічне демпфування, нелінійні коливання, амплітудно-частотні характеристики.
Пошкоджуваність зварних з’єднань енергоблоків теплових електричних станцій, що експлуатуються понад 270–280 тис. год в умовах повзучості і втоми, значною мірою залежить від їхнього структурно-фазового стану. Першочергова пошкоджуваність зварних з’єднань у порівнянні з пошкоджуваністю паропроводів, які не зазнали впливу зварювального нагрівання, викликана наявністю структурної, хімічної і механічної неоднорідності, що утворилася внаслідок такого нагрівання. У процесі довготривалого напрацювання зварних з’єднань вихідна неоднорідність набуває додаткового розвитку. У металі зварних з’єднань відбуваються фізико-хімічні процеси, зокрема відпуск і рекристалізація, які загалом сприяють його пошкоджуваності. Вивчення проходження таких процесів надає можливість підвищити оцінку надійності роботи зварних з’єднань і їхнього залишкового ресурсу.
Ключові слова:зварні з’єднання паропроводів, зона термічного впливу, рекристалізація, повернення, пошкоджуваність, повзучість, структурно-фазовий стан, надійність, ресурс.
Приведено результати комплексного дослідження впливу режимів вакуумного іонно-плазмового термоциклічного модифікованого азотування (ІПТМА) на формування зміцненого поверхневого шару та на експлуатаційні властивості трубчастих елементів конструкцій з високоміцної легованої сталі 40ХН2МА. Проведено порівняльний аналіз двох режимів ІПТМА (ХТО-2 та ХТО-3) з використанням різних методів діагностики. Металографічні дослідження, проведені на інвертованому оптичному мікроскопі AXIOVERT 40MAT, виявили суттєві відмінності у структурі модифікованих шарів. Режим ХТО-3 забезпечив формування більш якісного та більш рівномірного за товщиною зміцненого шару. Дюрометричні вимірювання мікротвердості HV0.1 на приладі ПМТ-3 показали перевагу режиму ХТО-3, що підтверджується більш високими значеннями твердості в зоні обробки. Кліматичні випробування в умовах соляного туману (5%-ний розчин NaCl, 72 години) продемонстрували вищу корозійну стійкість зразків, оброблених за режимом ХТО-3. Комплексні динамічні випробування на газово-повітряному стенді ПК-30 підтвердили здатність модифікованого шару ефективно протистояти зношуванню, про що свідчать мінімальні зміни внутрішнього діаметра трубчастих зразків після імітації експлуатаційних навантажень. Отримані результати мають важливе практичне значення для розвитку методів поверхневого зміцнення відповідальних конструкційних елементів, що працюють в умовах поєднаної дії механічних навантажень та агресивних середовищ. Запропонований режим технології ІПТМА може бути рекомендований для промислового застосування з метою підвищення ресурсу трубчастих конструкцій зі сталі 40ХН2МА в оборонній, аерокосмічній та інших галузях промисловості.
Ключові слова:іонно-плазмове термоциклічне модифіковане азотування, динамічне навантаження, зносостійкість, стійкість до корозії, мікротвердість, мікроструктура, сталь 40ХН2МА.
Розглянуто методичні особливості визначення характеристик міцності низько- та середньовуглецевих сталей за результатами вимірювань твердості. Наведені результати відображають практику контролю механічних властивостей конструкційних матеріалів обладнання АЕС та становлять основу для вдосконалення неруйнівних методів визначення механічних характеристик у атомній промисловості України. Методика дослідження ґрунтувалася на зіставленні експериментально визначених характеристик міцності , ,, отриманих за випробуваннями на розтяг, із розрахунковими значеннями, визначеними за результатами вимірювань твердості з використанням кореляційних залежностей, наведених у стандартах ДСТУ EN ISO 18265 та СОУ-Н НАЕК 133:2023. Дослідження охоплювало зразки сталі 20 у різних технологічних станах (лист, пруток, труба), а також листовий прокат із різним вмістом вуглецю. Ключові результати показали, що оцінка за ДСТУ EN ISO 18265 забезпечує кращу узгодженість із фактичними даними (похибка ≤6 %) для однорідних матеріалів. Проте встановлено, що точність кореляцій суттєво знижується (похибки 13- 23 %) для виробів із градієнтом властивостей (безшовні труби) та матеріалів із високою твердістю (≥140 HBW), особливо при використанні залежностей СОУ-Н НАЕК 133:2023 для оцінки границі плинності. Для підвищення достовірності запропоновано та протестовано комбінований підхід, який поєднує вимірювання твердості та результати хімічного аналізу у багатофакторній моделі множинної регресії. Цей підхід продемонстрував значне підвищення точності прогнозування (похибка ≈0,02–0,07 %) у порівнянні з класичними одновимірними залежностями. Аналіз результатів свідчить про необхідність уточнення положень СОУ-Н НАЕК 133:2023 з метою підвищення універсальності та практичної придатності документа. Рекомендовано вдосконалити кореляційні залежності, наведені в ньому, а також сформувати репрезентативну експериментальну базу для розроблення стандартизованих багатофакторних моделей, здатних враховувати реальні структурні та хімічні особливості матеріалу.
Ключові слова:твердість за Брінеллем, границя міцності , границя плинності ,, неруйнівний контроль, конструкційні сталі, розтяг, технологічна анізотропія.
Перевага матеріалів із високою ентропією пов’язана з наявністю в них високих фізико- механічних характеристик. У високоентропійних матеріалах відсутній елемент основи, тому через ефект коктейлю (наявність різнорідних атомів у вузлах кристалічної решітки) створюються нові взаємини, що сприяють поліпшенню фізико-механічних властивостей. У таких сплавах яскраво проявляється закон самоорганізації і прагнення до мінімізації енергії. Для високоентропійних сплавів характерним є залежність фазового складу від електронної концентрації, ентальпії змішування та дисторсії. Це відкриває можливість на підставі вихідних даних визначати фізико-механічні властивості високоентропійних сплавів. Метою роботи є встановлення можливості прогнозування границі плинності та твердості однофазних високоентропійних сплавів на основі ОЦК та ГЦК ґраток методом інструментованого індентування та розрахункових підходів, що дозволить вибирати оптимальний хімічний склад з урахуванням робочої температури та питомої ваги матеріалу.
Ключові слова:високоентропійні сплави, електронна концентрація, параметр ґратки, дисторсія, ентальпія змішування, твердість, модуль пружність, границя пружності.
Як основне обладнання в тепловій енергетиці, динамічна реакція фундаментів турбінних генераторів безпосередньо впливає на безпечну та стабільну роботу агрегатів. Хоча в існуючих дослідженнях доведено вплив жорсткості турбінного генератора, жорсткості фундаменту та жорсткості паль на динамічні характеристики системи, кількісний аналіз ефектів взаємодії між цими трьома компонентами є недостатнім. На основі платформи ABAQUS створено вдосконалені моделі скінченних елементів, що враховують взаємодію між турбінним генератором, фундаментом і системою паль. Вивчається вплив різних методів спрощення жорсткості на динамічну реакцію фундаменту. Результати показують, що ігнорування жорсткості турбінного генератора призводить до значного заниження високочастотних вібраційних реакцій, причому максимальні розбіжності досягають 5–10 разів. Відмінності в жорсткості конструкції фундаменту (наприклад, фундаменти блочного типу та каркасного типу) значно впливають на власні частоти та резонансну поведінку системи, що призводить до коливань реакції більш ніж удвічі. Не можна ігнорувати ефекти взаємодії маси та жорсткості системи паля–ґрунт. Спрощення палі та ґрунту за допомогою лише пружних елементів може призвести до пропущення критичних резонансних частот, що спричинить майже двократне відхилення пікових значень реакції. Пропонується застосовувати підхід багатодисциплінарного спільного моделювання на етапі проєктування для досягнення інтегрованого динамічного аналізу й оптимізації системи турбіна-генератор–фундамент– паля. Отримані результати надають теоретичні основи та практичні рекомендації для безпечного, економічного і надійного проєктування фундаментів надвеликих турбогенераторів наступного покоління.
Ключові слова:фундамент турбінного генератора, зв’язана жорсткість, динамічна реакція, аналіз скінченних елементів, міждисциплінарне спільне проектування.
Вивчаються вібраційні характеристики двонаправленої експоненціально-градуйованої п’єзоелектричної балки (BEFGPM). Збудження здійснюється за допомогою коефіцієнта зсувного зчеплення, властивого п’єзоелектричним матеріалам. Припускається, що властивості матеріалу демонструють безперервну зміну як по довжині, так і по товщині балки, дотримуючись експоненціального закону. Ширина балки по довжині змінюється відповідно до експоненти. Для отримання компонентів деформації використовується перша теорія зсувної деформації. Застосовуючи умови плоского напруження, формулюються конститутивні рівняння для балки BEFGPM. Надійність поточного чисельного методу підтверджується порівнянням з результатами, отриманими в раніше опублікованих дослідженнях для конкретного сценарію. Принцип Гамільтона використовується для отримання рівнянь руху разом із відповідними граничними умовами. Зокрема, аналізується гранична умова “затиснутий–затиснутий” (C–C). Рівняння розв’язуються за допомогою методу узагальненої диференціальної квадратури (GDQ). Вплив ступеня експоненціальної функції, граничних умов, геометричних параметрів та експоненційних параметрів на власні частоти ретельно документується.
Ключові слова:вільна вібрація, BEFGPM, зсувне з’єднання, експоненціальна балка; узагальнена диференціальна квадратура; власна частота.
Вивчаються мікроструктура і механічні властивості стикових з’єднань у композитній сталевій пластині S31603/Q500qENH товщиною (3+16) мм в умовах плоского та вертикального зварювання. Для отримання кривих безперервного охолодження (CCT) для сталі Q500qENH та зварювальних матеріалів було використано метод фазової діаграми. Залежність енергії від часу охолодження, отриману на основі двовимірної моделі теплопровідності Рикаліна, було використано для визначення оптимального діапазону теплового впливу для зварювання основного металу та перехідного шару композитної сталевої пластини S31603/Q500qENH. Результати дослідження показують, що зменшення швидкості зварювання у вертикальному напрямку призводить до підвищення рівня теплового впливу, що, в свою чергу, спричиняє зниження загальних механічних характеристик з’єднання у порівнянні з плоским зварюванням. Під час зварювання перехідного шару в композитній сталевій пластині надмірно високий тепловий вхід збільшує міграцію C, Cr і Ni між зварним швом перехідного шару і зварним швом сталі Q500qENH, що призводить до утворення несприятливих фаз, таких як карбіди Cr23C6 і крихка σ-фаза. І навпаки, недостатній тепловий вплив зумовлює значне підвищення швидкості охолодження, тим самим збільшуючи ймовірність утворення мартенситу. Щоб уникнути утворення крихких фаз і підвищити міцність зварних з’єднань, об’єднано експерименти зі зварювання, криві CCT і модель взаємозв’язку енергії та часу охолодження, необхідно запропонувати оптимальний діапазон теплового впливу при зварюванні композитних сталевих пластин S31603/Q500qENH. Отримані результати надають важливі теоретичні рекомендації та практичні поради щодо оптимізації процесів зварювання композитних сталевих пластин.
Ключові слова:композитна сталева пластина S31603/Q500qENH, стикові з’єднання, механічні властивості, крива CCT, контроль лінійної енергії.
Вивчається вплив середовища гартування, пов’язаного зі швидкістю охолодження, міжкритичною температурою термічної обробки та часом, на об’ємну частку мартенситу в кінцевій мікроструктурі двофазної сталі, межу міцності на розрив (UTS) та добуток UTS- подовження. Темні області на мікрографіях – це мартенсит, а світлі – ферит. Для визначення кількості цих фаз за допомогою Mathlab написано оригінальний код. Підвищення температури має знижуючий вплив на UTS, тоді як збільшення часу збільшує UTS. Оптимальними параметрами для експериментів обрано експеримент 4 відповідно до добутку міцності (UTS) та пластичності (подовження), оскільки максимізація добутку забезпечить високу міцність разом із поліпшеною пластичністю за допомогою дизайну Тагучі. Крім того, для значень відгуку генеруються рівняння регресії, щоб можна було передбачити результати для різних значень параметрів, відмінних від тих, що використовувалися в експериментах. Не було виявлено значного впливу температури на ударну в'язкість, тоді як збільшення швидкості охолодження знижувало в'язкість.
Ключові слова:двофазна сталь, міжкритична термічна обробка, межа міцності при розриві, пластичність, дизайн Тагучі.
Інтегрована експериментально-чисельна програма дає змогу кількісно оцінити вплив попереднього пошкодження розтягуванням на міцність при стиску ламінатів із відкритими отворами та розрахувати допустиме попереднє навантаження розтягуванням за допомогою кусково-лінійної інтерполяції. Зразки були попередньо навантажені розтягуванням із силою 34 і 39 кН для обмеження початку та поширення пошкодження, перевірені методом термічного розшарування, а потім випробувані на стиск. Попереднє навантаження на розтяг 39 кН (≈73% граничного навантаження на розтяг) зменшило залишкову міцність при стиску на 19,4% у порівнянні з незайманими зразками з відкритими отворами. Модель скінченних елементів передбачала навантаження руйнування з похибкою 5% і пояснила взаємопов’язану роль згину волокон, пошкодження матриці та розшарування у визначенні залишкової міцності. На основі залишкової міцності при 0, 34 і 39 кН допустиме попереднє навантаження було оцінено як 34,5 кН для збереження ≥95%-ної початкової міцності (36,1 кН для ≥90%).
Ключові слова:полімер, армований вуглецевим волокном, пошкодження країв отворів при розтягуванні, міцність при стиску, змінне навантаження, відкриті отвори.
Вивчався вплив холодного різання на температуру пропилу і механічні властивості продукту на основі лазерного очищення для полегшення на місці, без розбризкування, точної, ефективної та регульованої обробки конструкцій на основі алюмінієвого сплаву 2A12 в літаках. Результати показали, що температуру пропилу можна контролювати на рівні нижче за 150°C. Міцність і відносне подовження при розриві деталей, сформованих методом холодного різання лазером, становили відповідно 439 МПа і 8,0%, що досягало 91 і 65% показників базового матеріалу (483 МПа і 12,3%). Руйнування супроводжувалося типовим розтріскуванням країв і змішаним поперечно-косим руйнуванням. Поперечний переріз характеризувався великою кількістю неглибоких ямок, невеликими смугами розривів, “квазірозщепленням” та шорсткими поверхнями розриву. Косий переріз значно звужувався вздовж напрямку товщини і характеризувався ямками різного розміру, гребенями розривів та кристалами. Втомна міцність становила 98,58 МПа, що дорівнювало 93% базового матеріалу (106 МПа). Крім того, поверхня втомного руйнування мала вигляд розщеплення, що складалося з численних сходинок і граней, а також гладких круглих пор розміром від 3 до 5 мкм; виразних втомних борозен або ямок не спостерігалося. Це свідчило про крихке поширення втомної тріщини.
Ключові слова:2A12 алюмінієвий сплав, втомна міцність, морфологія руйнування, безбризкове лазерне холодне різання, характеристики розтягування.
Американська асоціація виробників зубчастих коліс (AGMA) та Міжнародна організація зі стандартизації (ISO) розробили широко використовувані аналітичні методи для визначення напруги згину внутрішніх симетричних циліндричних зубчастих коліс. Однак у процедурах AGMA 908-B89, ISO 6336:1996 та ISO 6336:2006 немає положень щодо оцінки критичних параметрів заокруглення для внутрішніх асиметричних циліндричних зубчастих коліс. Відповідно до ISO 6336:1996 і ISO 6336:2006 критичне положення в області заокруглення внутрішніх симетричних шестерень визначається прямою дотичною лінією, яка утворює кут 30 та 60° із віссю зуба. Кут дотичної у внутрішніх асиметричних шестернях не є однаковим по обидва боки профілів заокруглення; кут дотичної з боку приводу більший за кут дотичної з боку кочення. Було розроблено рівняння для оцінки кута дотичної з боку кочення для стандартного кута дотичної з боку приводу 45 і 60° у модифікованих методах ISO. Наведено детальну аналітичну процедуру для визначення критичних параметрів в області заокруглення кореня внутрішніх асиметричних зубчастих коліс із використанням модифікованих методів ISO. Також виконано точний багатопарний аналіз контакту на основі скінченних елементів для внутрішніх асиметричних зубчастих коліс з метою оцінки критичних параметрів та відповідних безрозмірних коефіцієнтів, які порівнюються з модифікованими методами ISO. Досліджено вплив кутів тиску з боку приводу та кочення на параметри заокруглення, міцність при згині, міцність контакту й ефективність внутрішніх симетричних та асиметричних циліндричних зубчастих коліс.
Ключові слова:кут дотику, коефіцієнт напруги згину, ефективність, тертя, коефіцієнт втрати потужності, коефіцієнт форми зуба.
Виготовлені методом лазерного плавлення порошкового шару (L-PBF) сплави AlSi10Mg мають дрібну сітку, багату на кремній, і осади, а нанорозмірні частинки, багаті на Si, надають їм високу механічну міцність. Однак механізми, що лежать в основі їхнього зростання, залишаються незрозумілими. Щоб дослідити ці питання, вивчали вплив змін довжини сканування, які значно впливають на термічну реакцію, мікроструктуру і, як наслідок, на механічні властивості AlSi10Mg. Результати показують, що менша довжина сканування порушує мікроструктуру сплаву, що призводить до зниження міцності зразка з 487 до 456 МПа. Зі зменшенням довжини сканування з 15 до 1 мм багата кремнієм евтектична мережа сприяла пошкодженню та поверхневим дефектам. Це було пов’язано з накопиченням тепла, спричиненим меншим інтервалом часу між сусідніми доріжками при низькому градієнті температури. В області дрібного зерна середній діаметр нанорозмірних частинок, багатих на Si, збільшився з 17,23 до 35,96 нм, а максимальний розмір частинок наблизився до 80 нм. Частинки, що оточують газові пори, продемонстрували більш виражене зростання через накопичення тепла, спричинене низькою теплопровідністю газу, що ще більше сприяло зниженню міцності.
Ключові слова:AlSi10Mg, довжина сканування, мікроструктура, механічні властивості, нанорозмірні частинки з високим вмістом Si.
Фізичні та механічні властивості є важливими показниками використання матеріалу. В останні роки вони набули ще більшого значення у зв’язку із зростанням використання деревини в будівництві. Масивна деревина є природним матеріалом, що отримується з лісів. Однак природність надає матеріалу неоднорідності та анізотропних властивостей. Відмінності в структурі можуть виникати через регіональні відмінності; вони, як правило, визначаються за анатомічними ознаками і можуть варіюватися залежно від виду дерева. Хоча багато стандартів випробувань визначають напрямок вимірювання, в деяких випадках існує невизначеність щодо впливу напрямку згину. Оскільки більшість стандартів дозволяють дослідникам навантажувати як в радіальному, так і в тангенціальному напрямках, напрямок не був вказаний у багатьох статтях. Однак, оскільки напрямок річних кілець змінює поглинання енергії, він має властивість, яка може значно змінити вплив згину. У цій статті досліджувався вплив напрямку навантаження, регіональних та підвидових відмінностей на міцність на згин під час удару природно вирощеної турецької чорної сосни та кілікійської ялиці. Загалом для цього дослідження було використано 6156 зразків без дефектів двох видів, чотирьох підвидів та 11 регіонів. Результати показали, що, незважаючи на всі змінні, результати вигину під дією удару були вищими в радіальному напрямку, ніж у тангенціальному. При порівнянні видів не було виявлено значних відмінностей у радіальному напрямку, тоді як чорна сосна показала вищі результати в тангенціальному напрямку. Вважалося, що це могло бути пов'язано з вмістом смоли в чорній сосні. Крім того, було виявлено, що результати деяких регіонів і підвидів значно відрізнялися в обох напрямках. Наприклад, найвищі значення мали Abies cilicica з регіону Мерсін для ялиці та Pinus nigra з регіону Мугла для чорної сосни. Рекомендується дослідити лісогосподарські фактори та анатомічні особливості, щоб визначити причини цих відмінностей.
Ключові слова:анізотропія, динамічне навантаження, радіальний, регіональні відмінності, м’яка деревина, тангенціальний напрямок.
Останними роками переробка відходів та зменшення забруднення навколишнього середовища є основними цілями сталого розвитку. Сталий розвиток у галузі конструкційних матеріалів наразі привертає увагу всього світу. Використання твердих відходів, будівельного сміття та природних ресурсів, а також їхнє повторне використання є ключовою стратегією для сприяння сталому розвитку в будівельній галузі. Як волокна використовується людське волосся діаметром 80 мкм та довжиною 30-40 мм. Багато дослідників розробляють інноваційні технології в галузі бетону, використовуючи відходи як його компоненти. Це дослідження зосереджується на оцінці впливу використання людського волосся, відходу, як армуючого волокна в бетоні. Людське волосся додавали в різних пропорціях: 0, 1, 2, 3 і 4% об’єму цементу, щоб оцінити його вплив на фізичні та механічні властивості бетону. Бетонні зразки, включаючи куби, циліндри та призми, було відлито та випробувано після затвердіння протягом 7, 28, 56 та 90 днів. Результати показали, що міцність при стиску збільшилася на 8,05% при вмісті людського волосся 1% через 28 днів. Непряма міцність при розтягу і згині покращилася відповідно на 20,89 і 11,98% при вмісті людського волосся 2% через 28 днів. Щільність бетону зменшувалася зі збільшенням вмісту людського волосся, тоді як водопоглинання також зростало з підвищенням вмісту волосся через 28 днів. Усадка при висиханні помітно зменшувалася зі збільшенням часу. Однак осідання зменшувалося зі збільшенням кількості людського волосся.
Ключові слова:стійкий бетон, волокно людського волосся, повторне використання відходів, забруднення навколишнього середовища, мінімізація відходів.