Academic literature on the topic 'Конструкція тонкостінна'

Мета. Проаналізувати існуючі види хімічно активних та механічних добавок, що сьогодні представлені на ринку будівельних матеріалів України. Охарактеризувати їх недоліки та переваги. Особливу увагу приділити матеріалам, що збільшують міцність бетонів, у тому числі сталевим фібрам, що значно підвищують деформативність та тріщиностійкість тонкостінних конструкцій покриття у формі гіперболічного параболоїда. Методика. Під час проведення дослідження використовувались передбачені діючими державними стандартами методи, які дозволяють визначити механічні властивості залізобетонних та сталефібробетонних оболонок для тонкостінних покриттів у формі гіперболічного параболоїда. Результати. Встановлено, що сьогодні на ринку будівельних матеріалів України представлена значна кількість різноманітних хімічно активних добавок, пластифікаторів, пігментів для забарвлення, деактиваторів, сповільнювачів та прискорювачів для бетонної суміші, протиморозних добавок. Під час проведення досліджень встановлено, що при введені в бетон сталевих фібр, значно збільшується його жорсткість, що в свою чергу призводить до підвищення деформативності від дії навантажень та тріщиностійкості сталефібробетону, як матеріалу. Відповідно, тонкостінні оболонки покриттів зі сталефібробетону у формі гіперболічного параболоїда мають кращі фізико-механічні характеристики в порівнянні з аналогічними оболонками з класичних бетонів. Тому термін їх експлуатації значно підвищується. Наукова новизна. Встановлено вплив сталевої фібри на тріщиностійкість, деформативність та несучу здатність тонкостінних оболонкових покриттів у формі гіперболічного параболоїда. Практична значимість. Розроблена конструкція тонкостінної оболонки покриття у формі гіперболічного параболоїда, що виготовлена зі сталефібробетону, може використовуватися під час проектування та будівництва великопролітних об’єктів з меншими затратами матеріалів і коштів.

Стаття присвячена процесу моделювання конструктивних схем оправок для виготовлення тонкостінних оболонок з композиційних матеріалів. При розробці деталей з композитів проектування конструкції, створення матеріалу і технологія його виготовлення є невід’ємною частиною одна одного. Враховуючи цю особливість композитів, вибір технології виготовлення та технологічної підготовки є одним із найважливіших аспектів, що визначають облік усієї конструкції. На початкових етапах проектування розглядається питання обґрунтованого вибору технологічного обладнання для виготовлення конструкцій із композиційних матеріалів, у тому числі паливні баки. Сучасним напрямом розвитку цього напрямку є моделювання розрахункових схем за допомогою програмних засобів. Їх використання дозволяє не тільки спростити розуміння процесу створення деталей з композитів, а й при високій автоматизації обробляти велику кількість конструктивно-технологічних реалізацій обладнання та конструктивних компонування. Крім того, моделювання дозволяє попередньо оцінити можливі недосконалості деталей, визначені технологічними обмеженнями. Це дозволяє ефективно розробляти обладнання та технологію виготовлення на етапі проектування з урахуванням технологічних і конструктивних особливостей. Розглянуто процес наукового обґрунтування вибору та реалізації різних варіантів конструкції оправок. Велику увагу приділяли розгляду конкретних реалізацій та використанню різноманітних структурних схем обладнання. Визначено раціональний шлях створення нових складних елементів ракетно-космічної техніки, таких як тонкостінні безлейнерні паливні баки із композиційних матеріалів з урахуванням вимог по технологічності і ефективності використання технологічного оснащення що застосовується. Представлено оцінку отриманих ре-зультатів та висновки про проведену роботу.

У статті розглядаються області несучих здатностей для поперечних перерізів тонкостінних стержневих елементів конструкцій із холодногнутих профілів. Звертається увага на важливу властивість області несучої здатності – її випуклість. У статті представлений випадок, коли внутрішні зусилля зі значеннями, меншими за розрахункові, можуть бути більш несприятливими для невипуклої області несучої здатності стержневих елементів із холодногнутих профілів. Представлено алгоритм автоматизованої побудови областей несучої здатності для перерізів стержневих елементів конструкцій та його програмну реалізацію в обчислювальному комплексі SCAD Office. Побудова області несучої здатності поперечного перерізу разом із випуклою оболонкою заданих комбінацій внутрішніх зусиль є гнучким інструментом для аналізу умов навантажень. Виконані дослідження області несучої здатності для перерізів стержневих конструкцій із холодногнутих профілів слугують засобом критичного аналізу вимог норм проектування для досліджуваного класу конструкцій. Засвідчена невипуклість та стрибкоподібна зміна межі області несучої здатності, що обумовлена не- узгодженостями окремих положень нормативного документу [1]. Зокрема, такий характер області спостерігається при переході від однієї розрахункової ситуації (закритична стадія роботи елемента конструкції після досягнення явища втрати місцевої стійкості) до іншої (робота в межах пружніх деформацій сталі).

У статті висвітлено проблему використання методів оптимізації конструкцій інженерами, які практикують. Розглянуто сфери ефективного застосування методів оптимізації під час проєктування будівельних конструкцій: розробку будівельних конструкцій принципово нового типу, проєктування споруд для використання у незвичайних умовах, удосконалення багатосерійних конструкцій, а також проєктування об’єктів дуже високої одиничної вартості. Обґрунтовано доцільність постановки та розв’язку задач оптимального проєктування металевих конструкцій, виготовлених із холодногнутих профілів. Для металевих конструкцій, що виготовляються з застосуванням тонкостінних холодногнутих профілів, основним сенсом рішення задач оптимізації є їхня висока повторюваність. Такі конструкції стали популярними у будівництві малоповерхових комерційних, легких промислових та сільськогосподарських споруд з невеликими прольотами, а їх виробництво побудовано на принципах виготовлення масового індустріального продукту. Наведено постановки задач пошуку оптимальних проєктних рішень стержневих конструкцій із холодногнутих профілів. Сформульовано задачу оптимізації розмірів поперечних перерізів стержневих елементів із холодногнутих профілів, задачу пошуку оптимальної форми холодногнутого профілю, задачу побудови оптимального сортаментного ряду холодногнутих профілів заданого типу, а також задачу пошуку оптимальних параметрів стержневих конструкцій каркасів будівель, виготовлених із холодногнутих профілів. Запропоновано генетичні алгоритми як метод розв’язку задач оптимального проєктування конструкцій із холодногнутих профілів. Наведено огляд праць у галузі оптимального проєктування стержневих конструкцій із холодногнутих профілів.

У статті розглянуто конструкції покриттів та споруд, у вигляді бескаркасних аркових систем, виконаних із тонкостінних холоднодеформованих профілів. Проведено уточнення геометричних характеристик основного несучого елемента цих систем. Здійснено чисельне моделювання та аналіз напружено-деформованого стану зазначених споруд від різних навантажень та їх поєднань. Дослідження проведено на базі створеної скінченно-елементної моделі, що верифікована натурним експериментом, та відображає конструктивну ортотропію тришарової оболонки спеціального призначення. Фізико-механічні характеристики ортотропії визначено за спеціально розробленим алгоритмом. На підставі виконаних розрахунків та їх аналізу визначено критичні сили втрати стійкості рівноваги (згинально-крутильна форма) і критичні навантаження втрати стійкості плоскої форми вигину, а також критерії міцності конструкції з урахуванням послідовності її зведення, тобто за умови роботи конструкції як одно- так і тришарової системи. Запропоновано алгоритм оцінювання напруженодеформованого стану великопрольотних бескаркасних аркових споруд.

В роботі запропоновано підвищення ефективності інформаційної технології параметричної оптимізації режимів автоматизованого лазерного зварювання тонкостінних конструкцій зі сталі в умовах невизначеності шляхом розробки інформаційної спеціалізованої бази даних за результатами експериментальних параметричних досліджень, створення інформаційної технології аналітичного опису функціональних залежностей між шириною зварного шва, швидкістю переміщення лазерного випромінювання щодо оброблюваної заготовки і потужністю лазерного випромінювання. Запропоновано принцип прийняття рішення параметричної оптимізації в умовах невизначеності на базі розробленого графоаналітичного методу. Метод використовує графічне зображення сплайн-функцій, побудованих в єдиному квадранті із загальною абсцисою, значення якої відповідає величинам зварного шва. Координати точки перетину функціональних залежностей визначають відповідні оптимальні параметри режиму автоматизованого лазерного зварювання тонкостінних конструкцій зі сталі. Візуалізація принципу параметричної оптимізації в умовах невизначеності прискорює процес технологічної підготовки виробництва, що сприяє підвищенню продуктивності підприємства.

У роботі представлено обґрунтування вибору методів розрахунку досліджуваної типової суднової балки зі зламом стінки та пояску шляхом аналізу різних моделей, що застосовуються для розрахунку тонкостінних конструкцій. Проаналізовано теорії розрахунку тонкостінних стержнів з метою можливості їх застосування до досліджуваної балки та показана неможливість застосування цих теорій по причині складної депланації пояску в місцях його зламу та на похилій частині суднової балки. Доведено необхідність застосування по крайній мірі оболонкових, а краще об’ємних моделей теорії пружності. Розглянута проблема ефективної ширини вільного пояску викликаної зсувною затримкою та місцевою втратою стійкості. Показано необхідність врахування депланації пояску при визначенні ефективної ширини. Зроблено огляд публікацій присвячених зсувній затримці і ефективній ширині та виявлені основні тенденції в цьому напрямі. Коротко оглянуті основні методи розрахунку стійкості. Захоплені проблеми зварного шва і оптимального проекту-вання тонкостінних зварних балок стосовно досліджуваної балки.

До створення підприємств для зберігання та переробки зерна в Україні із застосуванням тонкостінних металевих силосів, крім вітчизняних, залучені закордонні виробники, розрахункові передумови яких, щодо розроблення конструкції та проектування металевих силосів, не є загально доступними. При експлуатації мають місце не поодинокі значні осідання та крени фундаментів силосів, що не були передбачені проектом. Особливості проектування основ та фундаментів силосів з металевих конструкцій недостатньо відображені в чинних нормативних документах. За розрахунком, методом еквівалентного шару осідання варіантів фундаментів циліндричного силосу СМВУ 220, показано, що при кільцевому фундаменті в не завантаженому зерном силосі підлога корпусу силосу відокремлюється від фундаменту. За аналізом геометричних характеристик показано, що круглий фундамент сприяє зменшенню крену фундаменту та корпусу силосу в 1.3 рази порівняно із кільцевим фундаментом, а в залежності від грунтових умов може і більше. Розрахунком осадки фундаменту силосу СМВУ 220 показано, що при наявністі в основі суглинків м’якопластичних необхідні заходи щодо збільшення жорсткості фундаменту та жорсткості грунтів з проведенням розрахунків взаємного впливу поряд розташованих силосів та спільної роботи фундаментів і основи. Інженерно-геологічні вишукування мають включати обов’язкові лабораторні випробування модуля деформації грунтів, враховуючи циклічне навантаження та динамічний вплив. Фундаменти циліндричних силосів слід проектувати на круглій плиті, з розрахунковим армуванням кільцевої арматури у верхній зоні фундаменту та розраховувати як просторову систему «корпус силосу – фундамент – основа». В проектах силосів мають бути вказані допустимі осідання та крени силосів, а також режим первісного експлуатаційного навантаження і розвантаження силосів.

При визначені концентрації напружень в тонкостінних конструкціях з отворами, використання скінчено-елементного підходу приводить до труднощів в отриманні результатів з потрібною точністю, викликані швидкозмінним характером змінення напружень. Пропонується алгоритм, оснований на властивості геометричного параметру А. І. Лурьє безпосередньо визначати коефіцієнт концентрації напружень для оболонок великої довжини, котрий дозволяє контролювати точність розв’язку. Пропонується уточнення скінченно-елементної сітки дробленням Quad-елементів у зоні концентрації напружень і включення Tria-елементів на границю отвору.

Збільшення рівня форсування суднових дизелів наддуванням та їх агрегатної потужності привело до росту прокачування моторного мастила через систему змащення. Крім того, у зв’язку з використанням у підшипниках форсованих дизелів тонкостінних багатошарових вкладишів із твердою основою та достатньо тонкого шару полуди, вимоги до тонкості відсівання мастилоочисником зросли до 20-50мкм. Абразивні частки механічних домішок вище даних розмірів при впровадженні в полуду будутьвикликати порушення структури поверхні шийок колінчатого вала та сприяти їх підвищеному зношуванню. Проведений аналіз систем мастилопідготовки на суднах показав перспективність застосування саморегенеруючих фільтрів для повнопотокового тонкого очищення моторного мастила у суднових дизелях. Цим агрегатам немає альтернативи при повній автоматизації суднової енергетичної установки, форсуванні двигунів внутрішнього згоряння наддувом вище 1,6МПа, особливо з агрегатною потужністю більш 5тис. кВт та використанні в них низькосортних палив. Виконана класифікація саморегенеруючих фільтрів, яка підтверджує можливість використання в судновій енергетичній установці конструкцій як з безперервним, так і з періодичним циклом автоматизованого (механізованого) видалення відкладень з фільтрувального елементу для збереження протягом тривалого часу їх функціональних характеристик. На суднах в основному використовуються саморегенеруючі фільтри з протитоковою регенерацією шляхом створення протитоку фільтруємої рідини, яка подається на елементи за рахунок нагнітання, витиснення, створення розрядження в зоні очищення. Утилізація змиваних відкладень здійснюється фільтруванням у фильтрах-брудонакопичувачах, центрифугуванням (сепаруванням) та відстоєм (гравітаційним осадженням) у стічній цистерні.Ключові слова: експлуатаційні характеристики, мастилопідготовка, система змащування, судновий дизель, саморегенеруючий фільтр, фільтрувальний елемент.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.02.09 "Динаміка та міцність машин" (13 – Механічна інженерія). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. Потреби сучасної промисловості, транспорту і сфери послуг у інноваційних виробах із підвищеними техніко-економічними характеристиками останнім часом різко зростають. При цьому велику частку серед такої продукції займають тонкостінні машинобудівні конструкції, у яких раціонально поєднуються масові і характеристики міцності. У той же час на багато виробів (літаки, судна, рухомий склад залізниць, крани, перевантажувачі, ємності високого тиску, апарати хімічної промисловості, устаткування агропромислового комплексу) поширюються суворі офіційні правила і норми, спрямовані, у першу чергу, на забезпечення безпеки експлуатації. Відповідно, при проектних дослідженнях використовуються усталені методики розрахунку, а також традиційні технічні рішення. Незважаючи на тиск сталої практики, що схиляється до створення виробів у вигляді «клонів» давно створених аналогів, діє також протилежна тенденція. Вона породжується загальним прагненням до прогресу, навіть у консервативних областях діяльності, а також економічними міркуваннями. Більш того, багато споживачів інноваційних виробів установлюють свої додаткові вимоги до продукції, що спрямовані на продовження терміну служби конструкцій, підвищення їхньої продуктивності, інтенсивності експлуатаційних режимів або навантажувальної здатності. У цих обставинах, окрім нормативних обмежень, з’являються додаткові, що ускладнює виконання вимог до проектованих конструкцій. Таким чином, виникла і посилюється у своїй актуальності та важливості науково-практична задача розробки методів забезпечення міцності інноваційних тонкостінних машинобудівних конструкцій при дії комплексу експлуатаційних навантажень. Її постановка, розв’язання та впровадження у практику проектних досліджень склала мету, зміст і напрями дисертаційних досліджень. У дисертаційній роботі розв’язана науково-технічна задача, яка полягає в удосконалення методів і моделей для проектного забезпечення міцності тонкостінних машинобудівних конструкцій при дії комплексу експлуатаційних навантажень. У роботі для аналізу напружено-деформованого стану тонкостінних машинобудівних конструкцій застосовуються співвідношення теорії пружності і методу скінченних елементів. Формування геометричної форми досліджуваних конструкцій здійснювалося методами твердотільного і поверхневого моделювання. Для варіативної зміни структури і розмірів досліджуваних об’єктів адаптовано і розвинено метод узагальненого параметричного моделювання стосовно інноваційних тонкостінних машинобудівних конструкцій. Експериментальні дослідження здійснювалися методами тензометрії та акселерометрії. У ході виконання дисертаційного дослідження отримано наступні наукові результати: 1) проведено аналіз умов експлуатації, нормативних вимог, а також методів розрахунку тонкостінних машинобудівних конструкцій з урахуванням обмежень на міцність, і на цій основі визначені напрями дисертаційних досліджень; 2) удосконалено методи і моделі для обґрунтування проектних параметрів інноваційних тонкостінних машинобудівних конструкцій за критеріями міцності при дії комплексу експлуатаційних навантажень із урахуванням нормативних обмежень; 3) здійснено розв’язання низки прикладних задач проектного обґрунтування технічних рішень для тонкостінних машинобудівних конструкцій за критеріями міцності та довговічності; 4) здійснено розрахунково-експериментальні дослідження напружено- деформованого стану інноваційних тонкостінних машинобудівних конструкцій, які спроектовано на основі рекомендацій із застосуванням результатів дисертаційних досліджень; 5) впроваджено результати досліджень у виробництво.
Тhesis for candidate of technical science degree (Philosophy Doctor) in speciality 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines (13 – mechanical engineering). – National Тechnical University «Kharkov Polytechnic Institute», Kharkiv, 2019. The needs of modern industry, transport and services in innovative products with increased technical and economic characteristics have recently been increasing dramatically. Large proportion of such products are thin-walled engineering structures, which rationally combine mass and strength characteristics. At the same time, strict rules and regulations are applied to many products (aircraft, ships, rolling stock, cranes, reloaders, high-pressure vessels, chemical industry equipment, agricultural equipment) for ensure the operation safety. Accordingly, design studies use established computational methods, as well as traditional technical solutions. In spite of pressure of established practice, which tends to create products as "clones" of long-created analogues, opposite trend also applies. It is generated by general aspiration for progress, even in conservative areas of activity, as well as economic considerations. Moreover, many consumers of innovative products set their additional requirements for products aimed at extending service life of structures, increasing their productivity, intensity of operating modes or load capacity. In these circumstances, in addition to regulatory restrictions, there are additional ones, which complicates the requirements fulfillment for projected designs. Thus, the scientific and practical task of developing methods for strength ensuring of innovative thin-walled engineering structures under action of operating loads complex has appeared and is intensified in its urgency and importance. Its formulation, solution and implementation to design studies practice is goal, content and directions of dissertation research. In the dissertation work the scientific and technical problem is solved, which consists in methods and models improvement for strength ensurance of thin-walled engineering structures under action of operational loads complex. In the work for stress-strain state analysis of thin-walled engineering structures the theory of elasticity ratios and the finite element method are used. Geometric shape formation of investigated structures was carried out by methods of solid state and surface modeling. For structure and size variation of studied objects, the method of generalized parametric modeling for innovative thin-walled engineering structures is adapted and developed. Experimental studies were carried out using strain gauge and accelerometer methods. In course of dissertation research the following scientific results were obtained: 1) an analysis of operating conditions, regulatory requirements, as well as analysis methods of thin-walled engineering structures taking into account the constrains on durability, and on this basis, the dissertation research directions were determined; 2) methods and models for design parameters justification of innovative thin-walled engineering structures according to strength criteria under action of operational loads complex, taking into account regulatory constraints are improved; 3) solution of a number of applied tasks of technical solutions substantiation for the thin-walled engineering structures according to strength and durability criteria; 4) computational and experimental studies of stress-strain state of innovative thin-walled engineering structures that are designed on the basis of recommendations with application of dissertation research results; 5) research results are introduced into production.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка таміцність машин. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Міністерство освіти і науки України, Харків, 2019. Дисертація присвячена удосконаленню методів і моделей для проектного забезпечення міцності тонкостінних машинобудівних конструкцій при дії комплексу експлуатаційних навантажень. Обґрунтування раціональних параметрів і конструктивних рішень ТСМБК здійснюється за критеріями мінімізації маси, зниження напружень, підвищення терміну експлуатації. Ураховуються апроксимації залежностей критеріальних величин, що поступово локалізуються, від варійованих параметрів. Узагальненими параметрами виступають структура, проектно-технологічні рішення ТСМБК, конструктивні параметри і експлуатаційні режими. При цьому забезпечується розв’язання задач одиничного аналізу, багатоваріантних досліджень, а також обґрунтування раціональних проектно-технологічних рішень. На розвиток відомих підходів розглянуті наступні узагальнення: уніфікація, доцільність, ефективності, ідентифікація навантажень, верифікація, прогнозування, відлаштування. Здійснена також алгоритмізація запропонованих методів розрахунку НДС тонкостінних машинобудівних конструкцій на основі поєднання переваг універсальних і спеціальних систем. Проведено розв’язання низки прикладних задач. Обґрунтовано раціональні проектні параметри інноваційних ТСМБК. Представлено результати експериментальних досліджень інноваційних вагону-цистерни, вагону-платформи і крана-перевантажувача, які спроектовано і виготовлено на основі впровадження рекомендацій за підсумками дисертаційних досліджень.
Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences in specialty 05.02.09 – Dynamics and strength of machines. National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2019. The thesis is devoted to the improvement of methods and models for the design ensuring of the strength of thin-walled engineering structures under the action of operational loadings complex. The justification for rational parameters and design solutions for thin-walled engineering structures is carried out according to the criteria of mass minimizing, stresses reducing, and service life increasing. Various additional criteria such as cost, manufacturability, economy, energy efficiency, can be taken into account in the formation of the quality function. The dependences approximations of criterion values, which are gradually localized, from variable parameters are taken into account. The structure, design and technological solutions of thin-walled engineering structures, structural parameters and operating modes are the generalized parameters. This provides a solution to the problems of a single analysis, multivariate studies, as well as the justification for rational design and technological solutions. The following generalizations are considered: unification, expediency, efficiency, loading identification, verification, forecasting, tune-up in development of known approach. The algorithmization of proposed methods for calculating of the stress strain state of thin-walled engineering structures has also been carried out based on a combination of the advantages of universal and special systems. A number of applied problems are solved. Parametric finite element models of researched objects have been developed based on a set of studies of the stress-strain state of the power elements. The rational design parameters of innovative thin-walled engineering structures are determined. The results of experimental studies of innovative tank cars, platform cars and loading cranes, which are designed and manufactured based on the implementation of recommendations from dissertation research, are presented. Comparative experimental and computational studies of the structures stress-strain state were carried out. They are combined with certification tests, during which the stresses in the power elements were recorded. The operational loadings are determined which are acting on thin-walled structures. During the tests, regularities were established that determine the dependence of the loadings components on the structure from various factors. Verification of the numerical models parameters of thin-walled engineering constructions elements was carried out. Designed on the basis of researches innovative structures have improved technical and economic characteristics compared with similar ones.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2018. Дисертація присвячена розробці підходу і моделей для забезпечення конструкційної міцності складних тонкостінних машинобудівних конструкцій, що працюють в умовах геометрично та фізично нелінійної поведінки матеріалу, шляхом обґрунтування проектних рішень. Розроблений підхід базується на використанні математичної моделі напружено-деформованого стану з урахуванням геометричної та фізичної нелінійностей, а також – методів апроксимації для побудови функцій, що описують оцінювані характеристики досліджуваного об'єкта. Різні критерії, за якими проводиться пошук проектних рішень (включаючи характеристики міцності, жорсткості, технологічні та економічні чинники), вносяться до цільової функції. У процесі пошуку проектних рішень запропоновано послідовно використовувати апроксимаційні моделі різного ступеня точності. До них застосовується розроблений алгоритм пошуку раціональних параметрів, який враховує особливості форми поверхонь відгуку, що спостерігаються при розв'язанні прикладних задач. Розроблені алгоритми і моделі застосовані для розв'язання тестових та прикладних задач. Зокрема, розроблені рекомендації для каркасу кузова автобуса, вантажного напіввагона, каркасу кабіни трактора, корпусів БТР-80 та тягача МТ-Л. Проведена розрахунково-експериментальна верифікація розроблених скінченно-елементних моделей.
The thesis in qualification for a scientific degree of Candidate of Technical Science in speciality 05.02.09 ‒ dynamics and strength of machines, National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2018. The dissertation deals with the development of approach and models for providing of structural strength of complicated thin-walled machine-building structures, which operate in the conditions of geometric and physical nonlinearities using design solution validation. The developed approach is based on the use of mathematical model for stress-strain state taking into account geometric and physical nonlinearities and methods of approximation for constructing functions describing the evaluated characteristics of the object under study. The various factors behind the search for design solutions (including characteristics of strength, rigidity, technological and economic factors), are being added into this function. During searching for design solutions it is proposed to successively use approximation models of various accuracy degrees. The developed algorithm for rational parameters search, which takes into account the peculiarities of the response surface shape observed in solving applied problems, is applied to them. In this case, the solution is sought over the whole range of parameter changes. Thus, in the search process, global trends of changes in design decisions are taken into account, and not local ones, as in other approaches. This allows obtain a rational solution that is stable to changes in parameters, which are possible in course of design work and production conditions. The developed algorithms and models are used for solving test and applied problems. In particular, recommendations for the body framing of the bus, freight car, the frame of the tractor cabin, the BTR-80 and MT-L hulls are developed. Computational and experimental verification of developed finite-element models was carried out. The research was carried out at three objects: on the upper part of BTR-80 armored personnel carrier mock-up, and on the prototypes of BTR-3E hull and covered railcar. During frequency characteristics studies, the oscillations excitation of the hull mock-up was effected by rubberized drummer influence at certain points of structure. With use of verified finite element models, the BTR-3E hull prototype was investigated. The experimental research technique provided impulsive action on the hull at a number of points, and fixation of time distributions of accelerations at these points by accelerometers. The results difference is in range of 8-12% for frequencies of free oscillations and for damping logarithmic decrement. Computational studies, and then full-scale tests are also subject to the covered railcar prototype made with recommended settings. Average difference for displacement and stress is 15%.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2018. Дисертація присвячена розробці підходу і моделей для забезпечення конструкційної міцності складних тонкостінних машинобудівних конструкцій, що працюють в умовах геометрично та фізично нелінійної поведінки матеріалу, шляхом обґрунтування проектних рішень. Розроблений підхід базується на використанні математичної моделі напружено-деформованого стану з урахуванням геометричної та фізичної нелінійностей, а також – методів апроксимації для побудови функцій, що описують оцінювані характеристики досліджуваного об'єкта. Різні критерії, за якими проводиться пошук проектних рішень (включаючи характеристики міцності, жорсткості, технологічні та економічні чинники), вносяться до цільової функції. У процесі пошуку проектних рішень запропоновано послідовно використовувати апроксимаційні моделі різного ступеня точності. До них застосовується розроблений алгоритм пошуку раціональних параметрів, який враховує особливості форми поверхонь відгуку, що спостерігаються при розв'язанні прикладних задач. Розроблені алгоритми і моделі застосовані для розв'язання тестових та прикладних задач. Зокрема, розроблені рекомендації для каркасу кузова автобуса, вантажного напіввагона, каркасу кабіни трактора, корпусів БТР-80 та тягача МТ-Л. Проведена розрахунково-експериментальна верифікація розроблених скінченно-елементних моделей.
The thesis in qualification for a scientific degree of Candidate of Technical Science in speciality 05.02.09 ‒ dynamics and strength of machines, National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2018. The dissertation deals with the development of approach and models for providing of structural strength of complicated thin-walled machine-building structures, which operate in the conditions of geometric and physical nonlinearities using design solution validation. The developed approach is based on the use of mathematical model for stress-strain state taking into account geometric and physical nonlinearities and methods of approximation for constructing functions describing the evaluated characteristics of the object under study. The various factors behind the search for design solutions (including characteristics of strength, rigidity, technological and economic factors), are being added into this function. During searching for design solutions it is proposed to successively use approximation models of various accuracy degrees. The developed algorithm for rational parameters search, which takes into account the peculiarities of the response surface shape observed in solving applied problems, is applied to them. In this case, the solution is sought over the whole range of parameter changes. Thus, in the search process, global trends of changes in design decisions are taken into account, and not local ones, as in other approaches. This allows obtain a rational solution that is stable to changes in parameters, which are possible in course of design work and production conditions. The developed algorithms and models are used for solving test and applied problems. In particular, recommendations for the body framing of the bus, freight car, the frame of the tractor cabin, the BTR-80 and MT-L hulls are developed. Computational and experimental verification of developed finite-element models was carried out. The research was carried out at three objects: on the upper part of BTR-80 armored personnel carrier mock-up, and on the prototypes of BTR-3E hull and covered railcar. During frequency characteristics studies, the oscillations excitation of the hull mock-up was effected by rubberized drummer influence at certain points of structure. With use of verified finite element models, the BTR-3E hull prototype was investigated. The experimental research technique provided impulsive action on the hull at a number of points, and fixation of time distributions of accelerations at these points by accelerometers. The results difference is in range of 8-12% for frequencies of free oscillations and for damping logarithmic decrement. Computational studies, and then full-scale tests are also subject to the covered railcar prototype made with recommended settings. Average difference for displacement and stress is 15%.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2016. Дисертація присвячена розробці підходів, методів і моделей для дослідження конструкційної міцності складених тонкостінних машинобудівних конструкцій з болтовим з'єднанням елементів. У роботі розв'язана задача аналізу напружено-деформованого стану складених тонкостінних машинобудівних конструкцій з болтовим з'єднанням елементів, а також його реалізація і визначення закономірностей розподілу прогинів, зміщень і поздовжніх зусиль. Також в даній постановці ураховувались наступні важливі чинники: зазор у болтовому з'єднанні, сили тертя між контактуючими поверхнями, попереднє затягуванням болтових з'єднань, наявністю полімерних матеріалів, а також урахування гофрованої форми застосованих панелей. На основі математичних моделей напружено-деформованого стану оболонкових, стрижневих та пластинчатих конструкцій, в роботі розроблена математична модель, яка ураховує вплив поздовжніх сил і геометричної нелінійності в цілому на НДС складених тонкостінних конструкцій. Отримані результати розв'язання низки прикладних задач. Установленні закономірності зміни напружено-деформованого стану тонкостінних машинобудівних конструкцій при варіюванні проектно-технологічних параметрів.
Thesis for the degree of Candidate of technical Sciences in specialty 05.02.09 – dynamics and strength of machines. National technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to the development of approaches, methods and models to study structural strength of composite thin-walled engineering structures with bolted elements. This work is solves the problem of analysis of the stress-strain state of composite thin-walled engineering structures with bolted elements, as well as its implementation and determination of the distribution of deflections, displacements and longitudinal efforts. Also in this formulation the following important factors were taken into account: the gap in bolted joints, friction force between the contacting surfaces, the pre-tightening of bolted connections, the presence of polymeric materials, as well as consideration of the corrugated shape of panels used. On the basis of mathematical models of the stress-strain state of the shell, the rod and plate structures, a mathematical model that takes into consideration the influence of axial forces and geometric nonlinearity in general on stress-strain state of composed thin-walled structures was elaborated in this thesis. The results of solving some applied problems were obtained. The regularities of changes of stress-strain state of thin-walled engineering structures at variation of design and process parameters were defined.

Проаналізовано технологічні процеси і оснащення для виготовлення деталей типу «тонкостінний циліндр». Відзначено, що однією з причин відхилен від циліндричності є похибки базування та затиску заготовки. Показано, що при обробленні глибоких отворів циліндрів використовують два способи розточування, при яких в корпусі інструмента можуть виникати напруження розтягу, або стиску і при цьому в кожному із способів може обертатися як заготовка так і інструмент. Встановлено, що найвища точність забезпечується при реалізації способу, коли інструмент працює «на розтяг», а заготовка обертається. В результаті аналізу існуючого технологічного обладнання для закріплення заготовок із співвідношенням їх довжини l до діаметра d l/d=5-10, виявлено, що в основному використовуються кулачкові та цангові патрони, які не забезпечують необхідної якості оброблення.

Тонкі оболонки, виготовлені з металевих і композитних матеріалів, як елементи сучасних конструкцій знаходять широке застосування в інженерній практиці. В багатьох випадках в цих елементах по конструктивним або технологічним міркуванням мають місце концентратори напружень (отвори і вирізи). При розв’язанні питань оптимального проектування вказаних тонкостінних конструкцій контури отворів і вирізів підкріплюють, частіше всього, різного виду ребрами жорсткості (стержнями, кільцями).