Дисертації з теми "Елемент конструкції"

during to doing the qualification paper the analysis of information sources and patent information on constructive decisions and analytical study of structural members of a flexible coupling was carried out. The inspection of members of a flexible coupling. The formalized description of forming schemes, layout schemes of machine equipment for realization of technological process is executed. A set of kinematic and force calculations has been performed. Options for improving the design of a flexible muff are proposed. In work to done reviewed the methods of analysis of the stress-strain state of the object of study; identified methods and algorithms for solving the problem of studying the stress-strain state of the structural elements of the coupling in a three-dimensional system; performed a set of calculations to determine the loads in the machining process; to analyzed the shaping schemes and probable layout schemes of the machine to ensure the machining process; done kinematic calculation of the drive of the main movement of the machine; created a solid model of the elastic-compensation coupling; studied the influence of mechanical structural elements of the coupling on its operational characteristics.
При виконанні кваліфікаційної роботи проведено аналіз інформаційних джерел та патентної інформації щодо аналітичного дослідження елементів конструкції з'єднувально-компенсаційних муфт. Проведено огляд конструкцій компенсаційних муфт. Виконано формалізований опис формотворних схем, компонувальних схем верстатного обладнання для реалізації технологічного процесу. Виконано комплекс кінематичних та силових розрахунків. Запропоновано варіанти вдосконалення конструкції з'єднувально-компенсаційної муфти. В роботі проведено огляд методик аналізу напружено-деформованого стану об'єкта досліджень; встановлено методи та алгоритми для вирішення задачі з дослідження напружено-деформованого стану елементів конструкції муфти в тривимірній системі; виконано комплекс розрахунків для визначення навантажень у процесі механічної обробки; проведено аналіз схем формоутворення та ймовірних компонувальних схем верстата для забезпечення процесу механічної обробки; здійснено кінематичний розрахунок приводу головного руху верстата; створено твердотілу модель пружно-компенсаційної муфти; проведено дослідження впливу механічних конструктивних елементів муфти на її експлуатаційні характеристики.
ВСТУП...10 1.АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ...12 1.1.Огляд та аналіз проблематики дипломної роботи...12 1.2.Інформаційно-патентний пошук...13 1.2.1.Огляд конструкцій пружних і запобіжних муфт...13 1.2.2.Теоретичний базис аналізу задач напружено-деформованого стану...15 1.2.3.Огляд типових конструкцій муфт...18 1.3.Висновки по розділу, постановка мети та задач дослідження...21 2.ДОСЛІДНО-ПРОЕКТНИЙ РОЗДІЛ...22 2.1.Розробка, обґрунтування та опис компоновки об’єкта проектування...22 2.2.Вибір та обґрунтування принципової структурно-кінематичної схеми верстату...26 2.3.Кінематичний розрахунок приводу головного руху...28 2.4.Характеристика приводу подач...33 2.4.1.Опис конструкції і принципу роботи приводу подач...35 2.4.1.1Структура приводу подач...36 2.4.1.2.Конструктивні параметри передачі гвинт –гайка кочення...37 2.5.Висновки по розділу 4...13. НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА...42 3.1.Використання методу кінцевих елементів та засобів САПР...42 3.2.Аналіз твердотілої моделі з'єднувальної муфти...43 3.3.Алгоритм дослідження НДС твердотілої комп'ютерної...47 моделі півмуфти пружно-компенсаційної муфти 3.4.Аналіз результатів досліджень...52 3.5.Висновки та рекомендації...56 3.6.Дослідження динамічної моделі пружно-компенсаційної муфти...57 3.6.1.Зірочка з рівномірним кутовим кроком і жорсткістю...57 3.6.1.1.Комп’ютерне моделювання...57 3.6.1.2.Зірочка із змінними кутовим кроком і жорсткістю...61 4.ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХСИТУАЦІЯХ...67 4.1.Охорона праці...67 4.1.1.Вплив шуму на організм людини і розробка заходів щодо зниження рівня шуму...67 4.1.2.Будівельно-акустичні заходи при боротьбі з шумом...68 4.1.3.Заходи щодо зниження рівня механічного шуму...69 4.2.Безпека у надзвичайних ситуаціях...70 4.2.1.Оцінка стійкості роботи промислового підприємства до впливу вражаючих факторів...70 4.2.2.Оцінка стійкості об'єкта до впливу світлового випромінювання...72 4.2.3.Оцінка стійкості роботи об'єкта до впливу хімічного і бактеріологічного ураження...75 Загальні висновки...76 Бібліографія...77 Додатки...81

Для аналізу складних механічних конструкцій, побудованих на стрижневих системах в будівельній механіці широко використовується метод кінцевого елемента (МКЕ). Ключова ідея полягає в розбитті складної механічної конструкції на кінцеві елементи, кожен з яких описується набором функцій, що зв’язують зусилля деформації. Кінцевим елементом конструкції ланки механізму вважається елемент конструкції, для котрого параметри, що характеризують його поведінку (жорсткість, маса, момент інерції відносно осей) можна прийняти постійними. В данному випадку в якості САПР був використаний Autodesk Inventor Professional.

Станкевич, О. Т. Застосування адитивних технологій при виготовленні елементів титанових конструкцій : дипломна робота : 131 «Прикладна механіка» / О. Т. Станкевич ; керівник роботи В. М. Гречка ; НУ "Чернігівська політехніка", кафедра технологій зварювання та будівництва. – Чернігів, 2021. – 70 с.
В даній роботі буде розглянуто види адитивних технологій, як застосувати технології в медицині, а саме в краніопластиці черепа, як змоделювати череп і, як найкраще це все зробити.
This paper will consider the types of additive technologies, how to apply technologies in medicine, namely in cranioplasty of the skull, how to model the skull and how best to do it all.

Роботу виконано на кафедрі конструювання верстатів, інструментів та машин Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України Захист відбудеться 24 грудня 2019 р. о 11.00 годині на засіданні екзаменаційної комісії №10 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, навчальний корпус №4, ауд. 101
У дипломній роботі проведено аналіз конструктивних особливостей базової моделі верстату, а також верстатів-аналогів. Здійснено аналіз загальних структур приводів головного руху вертикально-фрезерних верстатів. Проведено обґрунтування компонувальної схеми та технологічних параметрів для модернізації верстата. Здійснено розробку структури модернізованого приводу на основі морфологічної матриці. На основі проведено аналізу вибрано оптимальну компонувальну схему шпиндельного вузла та проведено дослідження впливу кількості підшипників в передній опорі на жорсткість шпиндельного вузла. Проведено кінематичний і силовий розрахунок ступеневої та безступеневої частин приводу, на основі яких розроблено конструкції коробки швидкостей, шпиндельного вузла, а також системи переключення між ступеневою і безступеневою частинами приводу головного руху вертикально-фрезерного верстату. Проведено розрахунок вартості модернізації приводу головного руху верстата. Розроблені технічні рішення обґрунтовано на основі вимог охорони праці, безпеки життєдіяльності та охорони навколишнього середовища.
Analysis of the structural features of the machine-tool basic model, as well as similar machine-tool, has been carried out in the diploma paper. Analysis of the general structures of the vertical-milling machine main feed drive was performed. The component scheme and technological parameters for the updating of the machine were interpreted. The structure of the improved drive basing on the morphological matrix was developed. The optimal compiling scheme of the spindle unit was chosen basing on it and investigation of the effect of the bearings number in the initial support on the spindle unit rigidity was performed. Kinematic and strength calculations of the speed drive and variable-speed drive part were done, basing on which the design of the gear-box, spindle unit and the system of gearing between speed drive and variable-speed drive of the main feed drive of the vertical-milling machine have been carried out. The calculation of the expenditures for the updating of the main feed of the machine-tool was done. The developed engineering solutions were interpreted to meet the requirements of the health and safety program and the program of the environment protection.
Вступ, Аналітичний розділ, Аналіз формоутворення, Обґрунтування компонувальної схеми верстату, Технологічний розділ, Науково-дослідний розділ, Конструкторський розділ, Спеціальний розділ, Охорона праці та БЖД, Екологія, Обґрунтування економічної ефективності, Висновки, перелік посилань

Об’єктом розробки є канатні блоки, вживані у поліспастних системах металургійних кранів. Мета роботи – збільшення коефіцієнту використання металу, зниження металоємкості і зменшення собівартості виготовлення, що досягається розробкою нової конструкції зварновалькованих канатних блоків замість литих. Розглянуті питання розрахунку і проектування зварновальцованих канатних блоків, взаємозамінних з литих [1].

Лазарєв, І.В. Розробка та вдосконалення методів розрахунку міцності елементів конструкції силових трансформаторів [Текст]: дис. … канд. техн. наук: 01.02.04 /Лазарєв Іван Вікторович. – Запоріжжя, 2016. – 243 с.
UK: Створено узагальнені методи визначення критичних напружень радіальної стійкості та розрахунку на міцність при дії радіальних і осьових сил гнучкого кругового кільця круглого та прямокутного з заокругленнями кутів перерізу, яке моделює провідники обмоток трансформаторів. Визначено осьові зусилля в деформівних елементах механічної системи, утвореної двома простими осциляторами з розташованими на одній осі безінерційними пружинами і твердими тілами, звязаними паралельними стержнями, на які діють відмінні у часі зосереджені аперіодичні осьові сили, що виникають при коротких замиканнях в обмотках різних фаз трансформатора, розміщених на одному стрижні магнітної системи. Розроблено методи визначення осьових зусиль в деформівних компонентах складної механічної системи, яку утворіють обмотки та конструкція їх пресування, при дії сил, що виникають у процесі виготовлення, транспортування, та експлуатації трансформаторів. EN: Transformer winding conductors were simulated by a flexible circular ring with round and rectangular (filleted and non-filleted) cross-section. For such a ring there were created generalised methods for determining critical stresses of radial stability and for strength analysis under the action of radial an axial forces. There were determined axial internal forces in deformable elements of the mechanical system comprising two simple oscillators with inertialess springs and rigid bodies located on the same axis and connected by parallel rods with the latter being loaded by concentrated aperiodic axial forces that change in time by distinct time functions and originate in windings of different transformer phases installed on the same magnetic system leg. There were developed methods for determining axial internal forces in deformable components of a complex mechanical system comprising windings and their clamping structure under the action of forces occurring in the process of transformer manufacture, shipment and in service. RU: Разработаны обобщенные методы определения критических напряжений радиальной устойчивости и расчета прочности при действии радиальных и осевых сил гибкого кругового кольца круглого и прямоугольного с закруглениями углов сечения, которое моделирует проводники обмоток трансформаторов. Определены осевые усилия в деформируемых элементах механической системы, образованной двумя простыми осцилляторами с расположенными на одной оси безынерционными пружинами и твердыми телами, связанными параллельными стержнями, на которые действуют сосредоточенные апериодические осевые силы, которые изменяются во времени по различающимся функциям, и возникают в обмотках разных фаз трансформатора, расположенных на одном стержне магнитной системы. Разработаны методы определения осевых усилий в деформируемых компонентах сложной механической системы, которую образуют обмотки и конструкция для их прессовки, при действии сил, которые возникают в процессе изготовления, транспортирования и эксплуатации трансформаторов.

Метою роботи є дослідження впливу гідродинамічних факторів та конструкції масообмінно-сепараційних елементів на режими роботи абсорбера колонного типу, який працює із застосуванням принципів вихрових високотурбулізованих потоків. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/25251
Целью работы является исследование влияния гидродинамических факторов и конструкции массообменно-сепарационных элементов на режимы работы абсорбера колонного типа, работающего с применением принципов вихревих вісокотурбулизированных потоков. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/25251
The objective is to study the influence of hydrodynamic factors and design mass-transfer and separation elements in the modes of absorber column type, which operates using the principles of high turbulized vortex flows. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/25251

Єфімов О.Ю. Обґрунтування технологічного процесу контактного точкового зварювання тонких елементів конструкцій. – Рукопис. Дипломна робота на присвоєння кваліфікації магістр за спеціальністю 8.05050401 – технологія та устаткування зварювання. – Тернопіль- ський національний технічний університет імені Івана Пулюя, м. Тернопіль, 2017. Магістерська робота присвячена вирішенню наукової задачі підвищення технологічної ефективності зварювання пластин шляхом застосування способу двоконтактного точкового зварювання з обтисненням периферійної зони зварювання обтискними втулками, під час якого зварювальні деталі стискають струмопровідними електродами, а навколо них за допомогою обтискних втулок прикладають автономне додаткове стискуюче зусилля (зусилля обтиску). На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень обґрунтовано основні силові параметри термодинамічних ефектів контактного точкового зварювання. Ключові слова: технологія, контактне зварювання, силова рівновага, ядро металу, обтискні втулки, силові параметри.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено створенню нових методів опису та моделювання анізотропної в'язкопружності композиційних елементів конструкцій і машин. На підставі аналізу актуальних методик встановлено, що на даний момент не існує комплексного підходу до встановлення параметрів анізотропної в'язкопружності полімерних армованих композиційних матеріалів, а також моделювання їхньої механічної поведінки. З метою визначення властивостей в'язкопружного композиту був розроблений чисельний метод гомогенізації ядер ортотропної в'язкопружності ортогонально армованого композиційного матеріалу. Спланований та реалізований експеримент зі знаходження параметрів анізотропної в'язкопружності склотекстоліту кількісно та якісно підтвердив результати чисельних розрахунків, що продемонструвало необхідність врахування в'язкопружних властивостей із загальним ступенем анізотропії при моделюванні механіки елементів конструкцій і машин, виконаних із полімерних армованих композиційних матеріалів. Запропонований в роботі метод накладених сіток надав до цього моменту відсутні можливості моделювання будь якого ступеня анізотропії в'язкопружних властивостей в програмних комплексах скінченно-елементного. Цей метод в роботі був застосований до моделювання контакту ділянки пружного трубопроводу із ортотропним в'язкопружним ремонтним бандажем за допомогою тривимірної в'язкопружної скінченно-елементної моделі, що в порівнянні із розробленими аналітичною та чисельно-аналітичною моделями плоского вісесиметричного напружено-деформованого стану такої конструкції показало його адекватність та високу точність.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines. – National Technical University "Kharkiv Politechnical Institute", 2018. The thesis is dedicated to a creation of new methods for describing and modeling the anisotropic viscoelasticity of composite structural elements. Basing on an analysis of actual methods it is established that at the moment there is no a complex approach for determining anisotropic viscoelastic parameters of polymer reinforced composite materials and modeling their mechanical behavior. With a purpose of finding the quantitative and qualitative properties of a viscoelastic composite, a numerical method for homogenizing orthotropic viscoelastic kernels of orthogonally reinforced composite material, that are dependent on a fiber volume fraction, time and temperature, was developed. The time dependencies of these kernels were approximated by Prony series, whereas the temperature ones were approximated by Williams-Landel-Ferry shift function. This approach allowed to indicate that the viscoelasticity of fiber reinforced polymeric composite materials is of orthotropic nature for an orthogonal reinforcement scheme, that the relaxation curves of viscoelastic parameters are not similar to each other, which contradicts the classical engineering viscoelastic models, and that the temperature dependency of these properties coincide with the ones of the composite polymeric matrix. The planned and realized experiment on finding the parameters of anisotropic viscoelasticity of a fiber-glass with a woven reinforcement scheme has confirmed the results of numerical calculations, which demonstrated the need to take into account viscoelastic properties with a general degree of anisotropy when modeling the mechanics of structural elements and machines made of fiber reinforced polymeric composite materials. The experiment rig was improved during the research in order to satisfy the requirements for carrying out tests on plane polymeric composite samples. The method of super-imposed meshes proposed in the work provided the possibilities of modeling any degree of anisotropy of viscoelastic properties in commercial finite-element codes without a necessity to create additional material user subroutines using only the standard tools of these codes. The convergence of the method was also proved in the work. This method was applied to modeling a contact behavior of an elastic pipeline section with an orthotropic viscoelastic repair bandage using a three-dimensional viscoelastic finite element model that in comparison with the developed analytical and numerical-analytical models of a plane axisymmetric stress-strain state of such a design showed its adequacy and accuracy. In addition, proposed analytical and numerical-analytical methods allowed to take into account mounting features of repair band-age assembled on unloaded or loaded pipeline with or without tension, that enabled to indicate a relaxation of contact stresses for different repair regimes.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 В дисертації вирішена актуальна науково-технічна задача визначення динамічного напружено-деформованого стану захисних елементів машинобудівних конструкцій при імпульсному та ударному навантаженнях для забезпечення їх міцності та ефективного використання при експлуатації. На основі тривимірної моделі швидкісного деформування елементів конструкцій, з урахуванням пружно-пластичних скінченних деформацій і динамічних властивостей матеріалів отримані залежності розподілу напружень від швидкості удару за просторовими та часовими координатами в елементах конструкцій. Виявлені нові особливості процесу швидкісного деформування елементів при локальних навантаженнях, що відрізняються визначенням розмірів обмеженої зони напружень з великими градієнтами, утворенням кратерів тощо. Отримані залежності між напруженнями та швидкостями удару в тришаровому елементі для окремих шарів та деформаціями в шарах в залежності від швидкості ударника.
The thesis for a candidate of technical science degree in speciality 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines (engineering sciences) – Kharkov National University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkiv, 2017. In the thesis, the actual scientific and technical problem of determining the dynamic stress-strain state of the protective elements of machine-building structures under impulse and shock loads solved to ensure their strength and effective use during operation. The thesis proposes an improved three-dimensional model of high-rate deformation of structural elements, which is different by taking into account elastic-plastic finite deformations and dynamic properties of materials. Based on the proposed model, the dependences of the distribution of stresses on the speed of impact on spatial and temporal coordinates in structural elements made of various materials obtained. New features of the process of high-rate deformation of elements under local loads detected, differing in the definition of the size of a restricted stress zone with large gradients, the formation of craters and the process of unloading with the appearance of residual stresses and damages. Dependencies between stresses and impact speeds in a three-layer element for individual layers and deformations in layers depending on the speed of the impactor obtained. The dynamic stress-strain state changes significantly both in space coordinates and in time. Therefore, even for thin-walled constructions, the use of the theory of plates and shells is undesirable, since in this case the law of stress distribution over the thickness is preliminarily assumed, and part of the stresses perpendicular to the middle surface are not taken into account at all. The processes of high-speed deformation occur both in the elastic and in the plastic stage and partially accompanied by rather large deformations. Therefore, the work uses three-dimensional models, even for thin-walled structures. From a mathematical point of view, such problems are essentially non-linear and require analysis of a three-dimensional dynamic stress-strain state. The problems of high-rate elastic-plastic deformation of elements of cylindrical structures are considered. It is shown, that the largest displacements and stresses develop in local zones and in the case when the speed is increase up to V ≥ 150 m/s, the area of intense displacements and stresses is R ≤ (10-12) r, where r is the radius of the zone load. These features of the dynamic stress-strain state make it possible to isolate the corresponding region of the element and to make refined calculations for it using a denser grid. A number of practical problems of analyzing the stress-strain state of the elements of the gas turbine engine corps under shock loading considered which differ in the purpose, geometric characteristics and properties of the materials. It is shown, that the largest displacements and stresses develop in bounded zones and rapidly decrease in spatial coordinates both in time and in unloading. It is shown, that when the blade fragment is detached, as well as the foreign particles fall into the flow at the working speeds of the gas turbine engine rotation, the stress intensities do not exceed the prescribed boundaries. In some cases, preference is given to two-layer structures, since they resist shock loads better, than single-layer ones with a larger thickness of the same material.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено створенню нових методів опису та моделювання анізотропної в'язкопружності композиційних елементів конструкцій і машин. На підставі аналізу актуальних методик встановлено, що на даний момент не існує комплексного підходу до встановлення параметрів анізотропної в'язкопружності полімерних армованих композиційних матеріалів, а також моделювання їхньої механічної поведінки. З метою визначення властивостей в'язкопружного композиту був розроблений чисельний метод гомогенізації ядер ортотропної в'язкопружності ортогонально армованого композиційного матеріалу. Спланований та реалізований експеримент зі знаходження параметрів анізотропної в'язкопружності склотекстоліту кількісно та якісно підтвердив результати чисельних розрахунків, що продемонструвало необхідність врахування в'язкопружних властивостей із загальним ступенем анізотропії при моделюванні механіки елементів конструкцій і машин, виконаних із полімерних армованих композиційних матеріалів. Запропонований в роботі метод накладених сіток надав до цього моменту відсутні можливості моделювання будь якого ступеня анізотропії в'язкопружних властивостей в програмних комплексах скінченно-елементного. Цей метод в роботі був застосований до моделювання контакту ділянки пружного трубопроводу із ортотропним в'язкопружним ремонтним бандажем за допомогою тривимірної в'язкопружної скінченно-елементної моделі, що в порівнянні із розробленими аналітичною та чисельно-аналітичною моделями плоского вісесиметричного напружено-деформованого стану такої конструкції показало його адекватність та високу точність.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines. – National Technical University "Kharkiv Politechnical Institute", 2018. The thesis is dedicated to a creation of new methods for describing and modeling the anisotropic viscoelasticity of composite structural elements. Basing on an analysis of actual methods it is established that at the moment there is no a complex approach for determining anisotropic viscoelastic parameters of polymer reinforced composite materials and modeling their mechanical behavior. With a purpose of finding the quantitative and qualitative properties of a viscoelastic composite, a numerical method for homogenizing orthotropic viscoelastic kernels of orthogonally reinforced composite material, that are dependent on a fiber volume fraction, time and temperature, was developed. The time dependencies of these kernels were approximated by Prony series, whereas the temperature ones were approximated by Williams-Landel-Ferry shift function. This approach allowed to indicate that the viscoelasticity of fiber reinforced polymeric composite materials is of orthotropic nature for an orthogonal reinforcement scheme, that the relaxation curves of viscoelastic parameters are not similar to each other, which contradicts the classical engineering viscoelastic models, and that the temperature dependency of these properties coincide with the ones of the composite polymeric matrix. The planned and realized experiment on finding the parameters of anisotropic viscoelasticity of a fiber-glass with a woven reinforcement scheme has confirmed the results of numerical calculations, which demonstrated the need to take into account viscoelastic properties with a general degree of anisotropy when modeling the mechanics of structural elements and machines made of fiber reinforced polymeric composite materials. The experiment rig was improved during the research in order to satisfy the requirements for carrying out tests on plane polymeric composite samples. The method of super-imposed meshes proposed in the work provided the possibilities of modeling any degree of anisotropy of viscoelastic properties in commercial finite-element codes without a necessity to create additional material user subroutines using only the standard tools of these codes. The convergence of the method was also proved in the work. This method was applied to modeling a contact behavior of an elastic pipeline section with an orthotropic viscoelastic repair bandage using a three-dimensional viscoelastic finite element model that in comparison with the developed analytical and numerical-analytical models of a plane axisymmetric stress-strain state of such a design showed its adequacy and accuracy. In addition, proposed analytical and numerical-analytical methods allowed to take into account mounting features of repair band-age assembled on unloaded or loaded pipeline with or without tension, that enabled to indicate a relaxation of contact stresses for different repair regimes.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 В дисертації вирішена актуальна науково-технічна задача визначення динамічного напружено-деформованого стану захисних елементів машинобудівних конструкцій при імпульсному та ударному навантаженнях для забезпечення їх міцності та ефективного використання при експлуатації. На основі тривимірної моделі швидкісного деформування елементів конструкцій, з урахуванням пружно-пластичних скінченних деформацій і динамічних властивостей матеріалів отримані залежності розподілу напружень від швидкості удару за просторовими та часовими координатами в елементах конструкцій. Виявлені нові особливості процесу швидкісного деформування елементів при локальних навантаженнях, що відрізняються визначенням розмірів обмеженої зони напружень з великими градієнтами, утворенням кратерів тощо. Отримані залежності між напруженнями та швидкостями удару в тришаровому елементі для окремих шарів та деформаціями в шарах в залежності від швидкості ударника.
The thesis for a candidate of technical science degree in speciality 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines (engineering sciences) – Kharkov National University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkiv, 2017. In the thesis, the actual scientific and technical problem of determining the dynamic stress-strain state of the protective elements of machine-building structures under impulse and shock loads solved to ensure their strength and effective use during operation. The thesis proposes an improved three-dimensional model of high-rate deformation of structural elements, which is different by taking into account elastic-plastic finite deformations and dynamic properties of materials. Based on the proposed model, the dependences of the distribution of stresses on the speed of impact on spatial and temporal coordinates in structural elements made of various materials obtained. New features of the process of high-rate deformation of elements under local loads detected, differing in the definition of the size of a restricted stress zone with large gradients, the formation of craters and the process of unloading with the appearance of residual stresses and damages. Dependencies between stresses and impact speeds in a three-layer element for individual layers and deformations in layers depending on the speed of the impactor obtained. The dynamic stress-strain state changes significantly both in space coordinates and in time. Therefore, even for thin-walled constructions, the use of the theory of plates and shells is undesirable, since in this case the law of stress distribution over the thickness is preliminarily assumed, and part of the stresses perpendicular to the middle surface are not taken into account at all. The processes of high-speed deformation occur both in the elastic and in the plastic stage and partially accompanied by rather large deformations. Therefore, the work uses three-dimensional models, even for thin-walled structures. From a mathematical point of view, such problems are essentially non-linear and require analysis of a three-dimensional dynamic stress-strain state. The problems of high-rate elastic-plastic deformation of elements of cylindrical structures are considered. It is shown, that the largest displacements and stresses develop in local zones and in the case when the speed is increase up to V ≥ 150 m/s, the area of intense displacements and stresses is R ≤ (10-12) r, where r is the radius of the zone load. These features of the dynamic stress-strain state make it possible to isolate the corresponding region of the element and to make refined calculations for it using a denser grid. A number of practical problems of analyzing the stress-strain state of the elements of the gas turbine engine corps under shock loading considered which differ in the purpose, geometric characteristics and properties of the materials. It is shown, that the largest displacements and stresses develop in bounded zones and rapidly decrease in spatial coordinates both in time and in unloading. It is shown, that when the blade fragment is detached, as well as the foreign particles fall into the flow at the working speeds of the gas turbine engine rotation, the stress intensities do not exceed the prescribed boundaries. In some cases, preference is given to two-layer structures, since they resist shock loads better, than single-layer ones with a larger thickness of the same material.

Дослідження впливу рухомих навантажень, як механічних, так і теплових викликана питанням міцності конструкції та її елементів. Це пов’язано в першу чергу з розвитком новітніх технологій і створенням потужних випромінювачів енергії. Дана проблема є дуже актуальною та традиційною у сфері машинобудування та обробки матеріалів і конструкцій.

Магістерська дисертація містить 112 листа, 25 рисунків, 23 таблиць, 18 джерел за переліком посилань. У дисертації приведений аналіз елементів конструкцій, як об’єкта НК контролю. Підтверджена доцільність використання вихрострумового неруйнівного контролю для виявлення дефектів типу поверхневих та підповерхневих утомних тріщин та оцінки їх параметрів. Проведений огляд можливих методів опрацювання прийнятих сигналів за наявними годографами відносної внесеної напруги. Розглянуто типи накладних та прохідних вихрострумових перетворювачів. Проведений аналіз підтвердив доцільність використання вихрострумового перетворювача трансформаторного типу з диференційно з’єднаними вимірювальними котушками. Підчас аналізу годографів внесеної напруги від дефекту було виявлено можливості більш детального кількісного оцінювання параметрів дефекту за вихідним сигналом ВСП. Отримані за годографом внесеної напруги від дефекту орієнтовні градуювальні характеристики для параметрів дефектів дали змогу прослідкувати особливості зміни фази та амплітуди прийнятого сигналу ВСП від глибини залягання та глибини дефекту. . Запропоновані технічні рішення дають змогу автоматизувати процес контролю щодо прийняття рішення про наявність дефекту та оцінювання числових показників дефектів.
The master's dissertation contains 82 letters, 25 figures, 23 tables, 18 sources according to the list of references. The dissertation presents an analysis of structural elements as an object of NC control. The expediency of using eddy current non-destructive testing to detect defects such as surface and subsurface fatigue cracks and evaluate their parameters has been confirmed. A review of possible methods of processing the received signals according to the available hodographs of the relative applied voltage. Types of overhead and through-flow eddy current converters are considered. The analysis confirmed the feasibility of using an eddy current transducer of the transformer type with differentially connected measuring coils. During the analysis of hodographs of the applied stress from the defect, the possibilities of a more detailed quantitative assessment of the defect parameters according to the VSP output signal were revealed. The approximate calibration characteristics for the defect parameters obtained from the hodograph of the applied stress from the defect made it possible to trace the peculiarities of the phase and amplitude change of the received GSP signal from the depth and depth of the defect. . The proposed technical solutions make it possible to automate the process of control over the decision on the presence of a defect and the evaluation of numerical indicators of defects.

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.

Захист відбудеться 24 грудня 2019 р. о 11.00 годині на засіданні екзаменаційної комісії № 11 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, навчальний корпус №4, ауд. 4-101
При виконанні магістерської дипломної роботи проведено аналіз конструкції приводу головного руху шліцефрезерного верстата. Розраховано екстремальні значення режимів різання з метою визначення граничних навантажень на елементи приводу головного руху у процесі експлуатації верстата. Проведено конструктивний розрахунок елементів конструкції приводу головного руху. Сформовані комп'ютерні твердотілі моделі елементів конструкції шпиндельної бабки шліцефрезерного верстата. Здійснено процес 3D моделювання шпиндельного вузла шпиндельної бабки верстата. Проведено дослідження напружено-деформованого стану вала шпинделя. Здійснено економічне обґрунтування прийнятих інженерних рішень. Виконані економічні розрахунки по розробці технічної документації та організаційно-підготовчих заходів щодо впровадження елементів модернізації верстатного обладнання. Проведено аналіз дій та правил, які необхідно виконувати при виникненні надзвичайних ситуацій. Розроблено питання охорони навколишнього середовища.
In the course of the master's thesis the analysis of the design of the drive of the main movement of the spline milling machine was carried out. Extreme values of cutting modes have been calculated in order to determine the limit loads on the elements of the drive of the main movement during the operation of the machine. The structural calculation of the elements of the design of the drive of the main movement is carried out. Computer-aided solid-state models of design elements of a spindle grandmother of a spline milling machine are formed. The process of 3D modeling of the spindle assembly of the machine's spindle head was performed. The stress-strain state of the spindle shaft was investigated. The economic substantiation of the made engineering decisions is made. The economic calculations for the development of technical documentation and organizational and preparatory measures for the implementation of elements of modernization of machine equipment were made. An analysis of the actions and rules to be followed in the event of an emergency. Environmental issues have been developed.
Вступ, Аналітичний розділ, Другий розділ "Інформаційно-патентне дослідження", "Оптимізація схем формоутворення", Третій розділ "Оптимізація схем формоутворення на проектованому верстаті і оптимізація його компонувальної схеми", Четвертий розділ "Вибір та обгрунтування вихідних даних на розробку верстатного обладнання", П'ятий розділ "Проектування конструкції проектного обладнання", Шостий розділ "Науково-дослідна частина", Сьомий розділ "Обгрунтування економічної ефективності", Восьмий розділ "Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях", Дев'ятий розділ "Екологія", Висновки, Додатки

У роботі запропоновано новий підхід до вивчення навчальної дисципліни «Будівельні матеріали і конструкції та їх поведінка в умовах пожежі». Запропоновано широке використання методів математичного та комп’ютерного моделювання при проведенні практичних занять з визначення межі вогнестійкості будівельних конструкцій розрахунковим методом. Даний підхід значно спрощує об’єм розрахунків у порівнянні з іншими існуючими методами та методами вогневих натурних випробувань. Побудова графічних залежностей забезпечує наочність та покращує засвоєння курсантами, студентами та слухачами навчального матеріалу.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі визначення співвідношень між висотою та радіусами округлень кромок елементів конструкцій об'єктів електричних систем для зниження на них процесів коронування. У дисертаційній роботі описано вдосконалений метод оцінки величини струму корони по розрахованому електричному полі і знайденому об'єму зон, в яких рівні напруженості електричного поля перевищують або дорівнюють пробивній напруженості. У роботі запропонований метод врахування криволінійної границі розділу провідного та непровідного середовищ при накладенні прямокутної розрахункової сітки, заснований на знаходженні площин криволінійних поверхонь, які знаходяться всередині комірок розрахункової сітки, а також відстаней між криволінійною поверхнею і вузлами сітки. Отримано вираз, що дозволяє розрахувати величини критичної напруженості електричного поля, при прикладенні якого на стрижнях певної висоти і радіусу округлення вершин виникають коронні розряди. Визначені співвідношення між радіусами округлення вершин стрижневих електродів і їх висотою, при яких коронні розряди відсутні або їх інтенсивність суттєво знижується (на порядок і більше).
Thesis for scientific degree of candidate of technical sciences, specialty 05.14.02 – Еlectrical power stations, nets and systems. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2016. Dissertation work is devoted to the solution of an actual scientific and applied research problem of development of methods of mathematical and physical model operation of the electromagnetic processes accompanying formation of a crown on sharp edges of elements of electrical power systems, and a choice with their help of geometrical parameters of the objects providing suppression or decrease in intensity of a corona process. In dissertation work the advanced method of an assessment of size of current of a crown on the calculated electric field and the found volume of zones in which levels of an electric intensity exceed is described or are equal to penetrative strength. In work the method of the accounting of a curvilinear demarcation of conductive and nonconducting environments when imposing a rectangular calculated grid based on finding of lengths of the curvilinear surfaces concluded in cells of a calculated grid, and also distances between a curvilinear surface and clusters of a grid is offered. The expression allowing to calculate sizes of a critical electric intensity at which appendix on rod stock of a particular height and radius of a rounding off of tops there are corona discharges is received. Ratios between diameters of a rounding off of tops of rod electrodes and their height with which corona discharges do not arise are defined.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі визначення співвідношень між висотою та радіусами округлень кромок елементів конструкцій об'єктів електричних систем для зниження на них процесів коронування. У дисертаційній роботі описано вдосконалений метод оцінки величини струму корони по розрахованому електричному полі і знайденому об'єму зон, в яких рівні напруженості електричного поля перевищують або дорівнюють пробивній напруженості. У роботі запропонований метод врахування криволінійної границі розділу провідного та непровідного середовищ при накладенні прямокутної розрахункової сітки, заснований на знаходженні площин криволінійних поверхонь, які знаходяться всередині комірок розрахункової сітки, а також відстаней між криволінійною поверхнею і вузлами сітки. Отримано вираз, що дозволяє розрахувати величини критичної напруженості електричного поля, при прикладенні якого на стрижнях певної висоти і радіусу округлення вершин виникають коронні розряди. Визначені співвідношення між радіусами округлення вершин стрижневих електродів і їх висотою, при яких коронні розряди відсутні або їх інтенсивність суттєво знижується (на порядок і більше).
Thesis for scientific degree of candidate of technical sciences, specialty 05.14.02 – Еlectrical power stations, nets and systems. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2016. Dissertation work is devoted to the solution of an actual scientific and applied research problem of development of methods of mathematical and physical model operation of the electromagnetic processes accompanying formation of a crown on sharp edges of elements of electrical power systems, and a choice with their help of geometrical parameters of the objects providing suppression or decrease in intensity of a corona process. In dissertation work the advanced method of an assessment of size of current of a crown on the calculated electric field and the found volume of zones in which levels of an electric intensity exceed is described or are equal to penetrative strength. In work the method of the accounting of a curvilinear demarcation of conductive and nonconducting environments when imposing a rectangular calculated grid based on finding of lengths of the curvilinear surfaces concluded in cells of a calculated grid, and also distances between a curvilinear surface and clusters of a grid is offered. The expression allowing to calculate sizes of a critical electric intensity at which appendix on rod stock of a particular height and radius of a rounding off of tops there are corona discharges is received. Ratios between diameters of a rounding off of tops of rod electrodes and their height with which corona discharges do not arise are defined.

Роботу виконано на кафедрі конструювання верстатів, інструментів та машин Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки УкраїниЗахист відбудеться 24 грудня 2019 р. на засіданні екзаменаційної комісії №11 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, навчальний корпус №4, ауд. 4-1
В дипломній роботі здійснено розрахунок та конструювання основних виконавчих вузлів спеціального вертикально-свердлильного верстата.
In the diploma work the calculation and design of the main executive units of a special vertical-boring machine was made.
Вступ; Перший розділ «Загальний розділ»; Другий розділ «Оптимізація схеми формоутворення на проектованому верстаті»; Третій розділ «Оптимізація компоновочної схеми проектованого верстата»; Четвертий розділ «Технологічний розділ»; П’ятий розділ «Проектування конструкції верстатного обладнання»; Шостий розділ «Науково-дослідна частина»; Сьомий розділ «Обґрунтування економічної ефективності»; Восьмий розділ «Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях»; Восьмий розділ «Екологія»; Дев’ятий розділ «Спеціальний розділ. САПР»; Висновки

Дипломна робота присвячена розвитку та удосконаленню методів моделювання таймерних сигнальних конструкцій для збільшення пропускної здатності каналу зв’язку в умовах дії завад при заданій якості прийому інформації.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти та науки Харків, 2019. Актуальність. Машинобудівні конструкції, що застосовуються в енергетиці, працюють в умовах інтенсивних циклічних навантажень та дії агресивних зовнішніх або робочих середовищ. Тривала експлуатація конструкцій у таких умовах призводить до корозійного зношення або формування об’ємних дефектів на робочих поверхнях, стоншення стінок корпусних деталей тощо. Це призводить до появи зон додаткової набутої локалізації напружено-деформованого стану (НДС) у елементах конструкцій, що здатні суттєво відрізнятись від проектних значень, та разом із циклічним характером навантаження призводить до інтенсивного накопичення втоми матеріалу і викликає відмову. Несвоєчасне їх виявлення може стати причиною виникнення аварійних ситуацій, екологічних катастроф, завдати суттєвих споживчих збитків. Прогнозування показників надійності елементів таких конструкцій є актуальною проблемою, вирішення якої дає можливість попередити їх раптові відмови, спланувати ремонтні роботи, оцінити експлуатаційні ризики тощо. Метою дослідження є розробка розрахункових підходів до прогнозування надійності та оцінки залишкового ресурсу елементів конструкцій, що використовуються в транспортуванні енергоносіїв та в енергетичному машинобудуванні, та які мають набуті пошкодження корозійної природи на основі статистичної оцінки концентрації напружено-деформованого стану і процесів накопичення втоми. При розв’язанні сформульованих на основі вказаної мети завдань було удосконалено підхід до оцінки надійності елементів конструкцій, які використовуються в транспортуванні енергоносіїв та енергетичному машинобудуванні з корозійно пошкодженими ділянками, які дозволяють спрогнозувати можливий розвиток корозійних пошкоджень процеси накопичення втоми, що мають наступну наукову новизну: Отримані нові закономірності, щодо впливу об’ємних дефектів корозійної природи на концентрацію напружень в елементах конструкцій, які використовуються при транспортуванні енергоносіїв та в енергетичному машинобудуванні за різних параметрів цих дефектів на криволінійних ділянках конструкцій; 1. Вперше отримані статистичні оцінки щодо можливої варіації концентрації напружень в елементах конструкцій, які використовуються при транспортуванні енергоносіїв та в енергетичному машинобудуванні в умовах прогнозу можливого стохастичного розвитку корозії у часі та з урахуванням експлуатаційної варіації циклічного навантаження. 2. Знайшли подальший розвиток статистичні моделі та методи оцінки процесу розвитку пошкоджуваності при багато- та мало-цикловій втомі, що на відміну від існуючих моделей враховують випадкову зміну параметрів НДС в часі, яка викликана формуванням концентрації напружень навколо об’ємних поверхневих дефектів. 3. Вперше встановлено закономірності впливу наявності корозійних дефектів різного ступеня розвитку на прогноз надійності залишкового ресурсу елементів конструкційна основі удосконалених статистичних моделей оцінки процесу накопичення втомних пошкоджень. З використанням розробленого підходу до прогнозування надійності елементів конструкцій були вирішені наступні практичні задачі: 1. Визначено параметри пошкоджуваності та кількість циклів до відмови коліна трубопроводу з тривимірним поверхневим дефектом середніх розмірів з урахуванням експлуатаційної варіації навантаження, які мають значення в межах від 1 до 50 циклів (до 1,5 років) при максимально можливому навантажені та від 70 до 470 циклів (від 2 до 10 років) при мінімальному навантажені у трубопроводі з дефектом середніх розмірів, А у випадку дефекту, що стохастично розвивається кількість циклів до відмови складає від 42 до 700 (від 14 місяців до 20 років) при максимально можливому навантаженні. 2. Досліджено вплив композиційного бандажу на ресурс трубопроводу з дефектом середніх розмірів. Проведені розрахунки для визначення раціональних розмірів композиційного бандажу для криволінійної частини трубопроводу з дефектом із середніми розмірами. Визначено значення внутрішнього тиску, при якому еквівалентні напруження досягають границі міцності у трубопроводі з бандажем різної товщини (від 25 мм до 175 мм). Встановлено, що при наявності бандажу 75 мм при глибині дефекту менше ніж 40 % від товщини трубопроводу еквівалентні напруження зменшуються на 10 % та при максимально можливому навантаженні не виникають пластичні деформації. У випадку глибини дефекту більше ніж 40 % від товщини трубопроводу у трубопроводі еквівалентні напруження зменшуються від 25% до 50% при різних розмірах дефекту відповідно та дорівнюють границі плинності Кількість циклів до відмови при використанні композиційного бандажу збільшилась у 100 разів, що робить можливою подальшу експлуатацію трубопроводу. 3. Проведено оцінку залишкової міцності насоса, який використовується в енергетичному машинобудуванні з урахуванням зменшення товщини стінок корпусних деталей від ерозійно-корозійного зносу. Визначено НДС конструкції при стоншенні стінок корпусу від 10% до 30%, яке можливо при тривалій експлуатації. Отримані значення кількості циклів до відмови при урахуванні накопичення втомних пошкоджень та впливу експлуатаційного зносу конструкції. Об’єктом дослідження є процеси накопичення нелокалізованої втомної пошкоджуваності, а також вплив наявності та розвитку у часі локалізованих корозійних дефектів на міцність та надійність елементів конструкцій, які використовуються при транспортуванні енергоносіїв та в енергетичному машинобудуванні. Предмет дослідження – показники надійності, а також ймовірнісні характеристики параметрів НДС та втомної пошкоджуваності, які накопичуються в елементах конструкцій, що досліджуються, з урахуванням наявності та прогнозу стохастичного розвитку корозійних дефектів в них. Основна частина дисертації включає Вступ, Розділ 1 – "Аналіз сучасних підходів до вирішення задач надійності елементів конструкцій з набутими пошкодженнями", Розділ 2 – "Теоретичні основи моделювання елементів конструкцій з дефектами корозійного типу", Розділ 3 – "Імовірнісне оцінювання міцності та надійності трубопроводів із корозійними дефектами та прогноз їх залишкового ресурсу", Розділ 4 – "Аналіз можливості підвищення надійності конструкції шляхом використання композитних ремонтних накладок", Розділ 5 – "Оцінка залишкового ресурсу корпусних елементів насосів енергетичної системи" та Висновки, а також містить 72 рисунки та 18 таблиць. У Вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано її мету і задачі, визначено об’єкт, предмет і методи дослідження, наукову новизну та практичну значущість роботи. У Розділі 1 представлено аналіз робіт, які спрямовані на прогнозування надійності елементів конструкцій у машинобудуванні, здійснено аналіз науково-технічної літератури щодо дослідження корозійно пошкоджених елементів конструкцій, що використовуються в транспортуванні енергоносіїв та в енергетичному машинобудуванні. Виділено основні методи для визначення залишкового ресурсу конструкцій, які використовуються в транспортуванні енергоносіїв та енергетичному машинобудуванні та мають набуті в експлуатації дефекти. Проаналізовано підходи до оцінки накопичення втомної пошкоджуваності. У Розділі 2 представлено теоретичні основи розв’язання задачі статистичної оцінки елементів конструкцій із пошкодженнями, зокрема, оцінка прогнозованих габаритних розмірів дефектів при статистичному моделюванні та визначено методологію дослідження. Наведено вирішення задачі пружно-пластичного деформування з кінематичним зміцненням при кусково-лінійній діаграмі деформування. Визначено залежності кінетики росту розмірів корозійного дефекту у трьох напрямах у часі, а також, що його габаритні розміри у фіксований момент часу, випадкові та підпорядковуються лог-нормальному закону розподілення. В рамках континуальної механіки пошкоджуваності удосконалені методи оцінки надійності та прогнозу залишкового ресурсу пошкоджених ділянок елементів конструкцій. У Розділі 3 розроблено параметричні математичні моделі визначення напружено-деформованого стану криволінійної частини трубопроводу за наявності тривимірного поверхневого дефекту корозійного характеру. Здійснено дослідження особливостей формування концентрації напружень в пошкоджених ділянках елементів конструкцій із урахуванням експлуатаційної варіації навантаження та стохастичного характеру розвитку корозійного пошкодження. З використанням розробленого підходу до прогнозування надійності елементів конструкцій визначено параметри пошкоджуваності та кількість циклів до відмови коліна трубопроводу з тривимірним поверхневим дефектом, що розвивається у часі із урахуванням експлуатаційної варіації навантаження. У Розділі 4 досліджено вплив композиційного бандажу на ресурс трубопроводу з дефектом. Для визначення раціональних розмірів композиційного бандажу проведено розрахунки криволінійної частини трубопроводу з дефектом з розмірами, які були отримані під час діагностики трубопроводу, що знаходиться в експлуатації. Здійснені розрахунки для визначення раціональних розмірів композиційного бандажу для криволінійної частини трубопроводу з дефектом із середніми розмірами. Відповідно до розробленої математичної моделі накопичення втомних пошкоджень визначено кількість циклів до відмови при використанні композиційного бандажу на криволінійній частині трубопроводу з дефектом середніх розмірів. У Розділі 5 здійснено оцінку залишкової міцності насоса, який використовується в енергетичному машинобудуванні з урахуванням зменшення товщини стінок корпусних деталей від ерозійно-корозійного зносу. На основі розробленої математичної моделі накопичення втомних пошкоджень та з використання отриманих результатів об НДС конструкції визначено параметр пошкоджуваності для усіх можливих рівнів стоншення стінки конструкції. Проведено дослідження щодо оцінки надійності даних конструкцій з урахуванням ерозійно-корозійного зносу. У Висновках зазначено науково-практичні задачі, що були розвязані в роботі, викладені найбільш важливі наукові та практичні результати, надані рекомендації щодо впровадження результатів дослідження.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines (13 – Mechanical Engineering). – National Technical University, "Kharkiv Polytechnical Institute", 2019. Machine-building structures used in power engineering are worked under conditions of intense cyclic loading and the action of aggressive external or working environments. Long-term using of structures in such conditions is led to corrosion or formation of volumetric defects on working surfaces, thinning of the walls of hull parts and other. It can have led to the appearance of additional zones of localization of deformed state in structural elements that can be differ significantly from the design values, and together with the cyclic nature of the load can led to an intensive accumulation of fatigue of the material and failure. Untimely detection of that defects caused of emergencies, environmental disasters, and cause significant consumer losses. Predicting the reliability of elements of such structurals is an urgent problem whose solution makes it possible to prevent them from sudden failures, to plan repair work, to evaluate operational risks, and so on. The aim of the work is to develop computational approaches to predicting the reliability and estimation of the residual life of structural elements used in energy transportation and power engineering, which have acquired corrosive nature defects based on a statistical evaluation of the stress-strain concentration and fatigue accumulation processes. For solving the tasks formulated on the basis of the stated aim, the approaches to the estimation of the reliability of structural elements used in transportation of energy carriers and power engineering with corrosion-damaged areas has been improved, which are allowed to predict the possible development of corrosion damages and the processes of accumulation of fatigue, which have the follow scientific novelty: 1. New regularities have been obtained concerning the effect of volumetric defects of corrosive nature on the concentration of stresses in structural elements used in the transport of energy carriers and in power engineering under different parameters of these defects in curvilinear sections of structures. 2. For the first time, statistical estimate has been obtained regarding the possible variation of stress concentration in structural elements used in energy transportation and in power engineering in the conditions of forecast of possible stochastic development of corrosion in time and taking into account operational variation of cyclic loading. 3. The statistical models and methods of estimating the process of development of damage in multi- and small-cycle fatigue have been developed, which, unlike the existing models, are taken into account the random change of the deformed state parameters over time, which is caused by the formation of stress concentrations around volumetric surface defects. 4. For the first time have been established the regularities of the influence of corrosion defects of various degrees of development on the prediction of the reliability of the residual life of structural elements based on the improved statistical models of the estimation of the process of fatigue damage accumulation. Using the developed approach to predict the reliability of structural elements, the following practical problems were solved: 1. The parameters of damage and the number of cycles to failure of the elbow of the pipeline with three-dimensional surface defect of the average sizes were defined, with taking into account operational variation of load, which have values in the range from 1 to 50 cycles (up to 1.5 years) at the maximum possible load and from 70 to 470 cycles (2 to 10 years) at minimum load in the pipeline with a defect of medium size, And in the case of a defect stochastically developing number of cycles to failure is from 42 to 700 (from 14 months to 20 years) at the maximum possible load. 2. The effect of composite bandage on the mean-sized pipeline resource was investigated. Calculations have been made for determine the rational dimensions of the composite bandage for the curved portion pipeline with the mean-sized defect. The value of the internal pressure at which equivalent stresses reach the strength limits in the pipeline with a bandage of different thickness (from 25 mm to 175 mm) was determined. It is established that in the presence of a 75 mm bandage with a defect depth of less than 40% of the thickness of the pipeline, the equivalent stresses are reduced by 10% and plastic deformation does not occur at the maximum load. In the case of a defect depth is greater than 40% of the pipeline thickness in the pipeline, the equivalent stresses are reduced from 25% to 50% at different defect sizes, respectively, and equal to the yield strength. The number of cycles to failure when using a composite bandage has increased 100 times, which is making possible for the pipeline to be operated further. 3. Estimation of the residual strength of the pump used in power engineering has been made, taking into account the reduction of the wall thickness of the body parts in consequence from erosion-corrosion wear. The design deformed state was determined when the walls of the housing are thinned from 10% to 30%, which is possible for long-term operation. The values of the number of cycles to failure were obtained with taking into account the accumulation of fatigue damage and the impact of operational wear of the structure. The object of the study is the processes of accumulation of non-localized fatigue damage, as well as the influence of the presence of localized corrosion defects which is development over time on the strength and reliability of structural elements used in energy transportation and in power engineering. The subject of the study is the reliability indicators, as well as the probabilistic characteristics of the parameters of the deformed state and fatigue damage, which are accumulated in the elements of the investigated structures, taking into account the presence and prediction of stochastic development of corrosion defects in it. The main part of the dissertation includes Introduction, Section 1 – "Analysis of modern approaches to solving the problems of reliability of structural elements with acquired damage", Section 2 – "Theoretical bases of modeling elements of structures with corrosion defects", Section 3 – "Probability assessment of strength and reliability of pipeline with corrosion defects and the prediction of their residual life-time", Section 4 – "Analysis of the possibility of improving the reliability of the structure by using composite bandage", Section 5 – "Assessment of the residual life-time of the housing elements of pumps of the energy system" and Conclusions, and also contains 74 figures and 18 tables. The introduction substantiates the relevance of the dissertation topic, formulates its aim and objectives, defines the object, subject and methods of research, scientific novelty and practical significance of the work. Section 1 is presented the analysis of works aimed at predicting the reliability of structural elements in mechanical engineering, the analysis of scientific and technical literature on the study of corrosion-damaged structural elements used in energy transportation and in power engineering. The main methods for determining the residual life-time of structures used in energy transportation and power engineering and which have acquired defects were identified. Approaches to the estimation of fatigue accumulation were analyzed. Section 2 is presented the theoretical foundations for solving the problem of statistical estimation of structural elements with defects, in particular, the estimation of the predicted overall defect sizes in statistical modeling, and a research methodology is defined. The solution of the problem of elastic-plastic deformation with kinematic hardening at a multi-linear deformation diagram is presented. The dependences of the kinetics of growth of the corrosion defect sizes in three directions in time are determined, and also that its overall dimensions at a fixed moment of time are random and obey the log-normal distribution law. Within the framework of continuous damage mechanics, methods of reliability estimation and prediction of residual life-time of damaged sections of structural elements have been improved. In Section 3 the parametric mathematical models for determining the stress-strain state of the curved part of the pipeline in the presence of a three-dimensional surface defect of corrosive character are developed. The peculiarities of stress concentration formation in the damaged parts of structural elements were studied, taking into account the operational variation of the load and the stochastic nature of the development of corrosion defect. Using the developed approach to predicting the reliability of structural elements, the parameters of damage and the number of cycles to failure of the pipeline elbow with volumetric defect, which develops over time with taking into account the operational variation of the load, were determined. Section 4 is investigated the effect of composite bandage on a life-time of pipeline with defect. In order to determine the rational dimensions of the composite bandage, calculations of the curved part of the pipeline with defect with the dimensions obtained during the diagnostics of the pipeline in operation were performed. Calculations were made to determine the rational dimensions of the composite bandage for the curved portion of the mean-sized defect pipeline. According to the developed mathematical model of accumulation of fatigue damage, the number of cycles to failure using a composite bandage on a curved part of a pipeline with a defect of medium size was determined. Section 5 is assessed the residual strength of the pump used in power engineering with taking into account the reduction of the wall thickness of the body parts from erosion-corrosion wear. On the basis of the developed mathematical model of accumulation of fatigue damage and using the results obtained on the deformed state of the structure, the parameter of damage for all possible levels of thinning of the wall of the pump was determined. Research to evaluation the reliability of these structures, taking into account erosion-corrosion wear has been carried out. The conclusions are summared the scientific and practical problems that have been solved in the paper, outlined the most important scientific and practical results, and provided recommendations for the implementation of the research results.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної науково-прикладної задачі, яка полягає у розвитку методів комп’ютерного аналізу залишкової міцності та прогнозування надійності елементів конструкцій енергетичного машинобудування, які за час тривалої експлуатації отримали корозійне зношення чи локальні пошкодження. Дослідження здійснені в рамках статистичних методів моделювання, а оцінка характеристик напружено-деформованого стану пошкоджених елементів конструкцій проводилась на основі методу скінчених елементів у тривимірній постановці. Розроблено підхід для теоретичної статистичної оцінки процесів накопичення втоми, який покладено в основу розрахункового методу прогнозу надійності елементів конструкцій, які мають набуті пошкодження корозійної природи на основі статистичної оцінки концентрації напружено-деформованого стану і процесів накопичення втоми. Здійснено комплексні дослідження можливих рівнів концентрації напружень у пошкоджених ділянках конструкцій з урахуванням експлуатаційної варіації навантаження та стохастичного характеру розвитку пошкодження корозійної природи. Виконано практичні розрахункові дослідження надійності елементів конструкцій, які використовуються у транспортуванні енергоносіїв та енергетичному машинобудуванні, що дало можливість розробити рекомендації щодо можливого подовження строку їхньої роботи та можливості відновлення працездатності.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines. – National Technical University, "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2019. The thesis is devoted to the solution of the actual scientific and applied task, which consists in the development of methods of computer analysis of residual durability and the prediction of reliability of elements of power engineering structures, which have been corrosive wear or local damage during long operation. The studies were performed within the framework of statistical modeling methods, and the evaluation of the characteristics of the deformed state of damaged structural elements was performed on the basis of the finite element method (FEM) in three-dimensional formulation. With the use of conceptual approaches for the theoretical assessment of fatigue accumulation processes within the framework of continual damage mechanics, improved methods for assessing the reliability and prediction of the residual life of damaged sections of structural elements, which, unlike known ones, are allowed to taken into account the statistical prediction of possible corrosion sizes. Complex researches of possible levels of stress concentration in the damaged sections of structures are made taking into account the operational variation of load and the stochastic nature of the development of corrosion damage. A statistical analysis and generalization of the obtained results were conducted. The investigation peculiarities of the stress concentration in the damaged areas of structural elements taking into account the operational load variations and the stochastic nature of the corrosion damage. The estimation of its effect on the residual strength is based on the Monte Carlo statistical simulation, taking into account the operational load and the statistical prediction of the possible variation in the size of the corrosion defects. An approach for theoretical statistical estimation of processes of fatigue accumulation is developed, which is the basis of the calculated method of predicting the reliability of structural elements, which will be determined by the simultaneous course of processes of fatigue accumulation and the development of corrosion defect. A set of practical calculation studies aimed at assessing the reliability of structural elements used in energy transportation and power engineering has been carried out and recommendations have been developed on the basis of the conducted research on the possible extension of their life and the possibility of restoration of efficiency. The parameters of damage and the number of cycles to failure of the elbow of the pipeline with a three-dimensional surface defect of mean size were determined taking into account the operational variation of load. The influence of composite bandage on the mean-sized pipeline resource is investigated. Calculations were made to determine the rational dimensions of the composite bandage for the curved portion of the mean-sized defect pipeline. The value of the internal pressure at which the equivalent stresses reach the strength limits in the pipeline with a bandage of different thickness is determined. The residual strength of the pump used in power engineering has been evaluated, taking into account the reduction of the wall thickness of the body parts from erosion-corrosion wear.