Дисертації з теми "Міцність структури"

У дисертаційній роботі вирішений ряд важливих науково-технічних завдань, які включають в себе обґрунтування моделей і методик розрахунку напружено-деформованого та термопружного стану багатошарових оболонок обертання з міжшаровими дефектами структури. Розроблені алгоритми, програми, методики досліджень та отримані на їх основі теоретикоекспериментальні результати показали наявність нових особливостей деформованого стану розглянутих конструкцій. Побудовано замкнену систему диференціальних рівнянь та відповідні крайові умови незв'язаної стаціонарної задачі термопружного деформування багатошарової композитної оболонки, що дозволяють врахувати деформації поперечного зсуву і трансверсального обтиснення, забезпечити умови механічного і теплового сполучення шарів і умови термомеханічного навантаження на лицьових поверхнях такої оболонки. На основі класичної теорії пружності анізотропного тіла розроблений чисельно-аналітичний підхід розв’язання термопружних незв’язаних крайових задач для циліндричних товстостінних оболонок за умови як ідеального, так і неідеального контакту суміжних шарів по сполученим поверхням. Встановлено вплив температурних навантажень на напружено-деформований стан ущільнення робочого колеса, виготовленого із композиційних матеріалів.
В диссертационной работе решен ряд важных научно-технических задач, которые включают в себя обоснование моделей и методик расчета напряженно-деформированного и термоупругого состояния многослойных оболочек вращения с межслойными дефектами структуры. Разработанные алгоритмы, программы, методики исследований и полученные на их основе теоретико-экспериментальные результаты показали наличие новых особенностей деформированного состояния рассматриваемых конструкций. Построено замкнутую систему дифференциальных уравнений и соответствующие краевые условия несвязанной стационарной задачи термоупругого деформирования многослойной композитной оболочки, позволяющие учесть деформации поперечного сдвига и трансверсального обжатия, обеспечить условия механического и теплового сопряжения слоев и условия термомеханической нагрузки на лицевых поверхностях такой оболочки. На основе классической теории упругости анизотропного тела разработан численно-аналитический подход решения термоупругих несвязанных краевых задач для цилиндрических толстостенных оболочек при условии как идеального, так и неидеального контакта соседних слоев по сопряженным поверхностям. Установлено влияние температурных нагрузок на напряженно-деформированное состояние уплотнения рабочего колеса, изготовленного из композиционных материалов. Решена задача прочности и получена величина граничного внутреннего давления комбинированных газовых баллонов высокого давления. Исследовано напряженно-деформированное состояние стеклопластиковых труб в зоне фланцевых соединений в зависимости от жесткости фланцев.
The thesis presents number of important scientific and technical problems, which include study models and methods of calculating the stress-strain and the thermoelastic state multilayer shells with interlayer structural defects. The algorithms, programs, research methodology, theoretical and experimental results showed the presence of new features deformed state considered structures. We construct a closed system of differential equations and appropriate boundary conditions unrelated stationary problem thermostatic deformation of the multilayer composite shell that allow for deformations of transverse shear and transversal compression, ensure conditions of mechanical and thermal connection layers and thermomechanical loading conditions on the front surface of this shell. Based on the classical theory of elasticity of an anisotropic body developed numerical-analytical approach solving of thermoelastic unrelated boundary problems for thick-walled cylindrical shells provided ideal and non-ideal contact of adjacent layers on surfaces mated. The influence of temperature loads on the stress-strain state seal rotor made from composite materials was found.

У дисертаційній роботі вирішений ряд важливих науково-технічних завдань, які включають в себе обґрунтування моделей і методик розрахунку напружено-деформованого та термопружного стану багатошарових оболонок обертання з міжшаровими дефектами структури. Розроблено та апробовано методику визначення інтегральних термопружних характеристик композитів шаруватої структури, запропоновано алгоритм визначення коефіцієнтів теплового лінійного розширення та теплопровідності багатошарового анізотропного матеріалу. Визначений термопружний деформований стан багатошарових оболонок обертання. Розв’язано задачу конструкційної міцності і створено методику визначення граничного внутрішнього тиску багатошарових циліндричних оболонок, досліджено напружений стан склопластикових труб в зоні фланцевих, бандажних та муфтових з’єднань. За допомогою модифікованого поліноміального критерію міцності отри-мані значення величин граничного тиску, при якому відбувається руйнування склопластикової труби в точках контакту її поверхні з металевими фланцями.
В диссертационной работе решен ряд важных научно-технических заданий, которые включают в себя обоснования моделей и методик расчета напряженно-деформированного и термоупругого состояния многослойных оболочек вращения с межслойными дефектами структуры. Разработана и апробирована методика определения интегральных термо-упругих характеристик композитов слоистой структуры, предложен алгоритм определения коэффициентов теплового линейного расширения и теплопро-водности многослойного анизотропного материала. Определено термоупругое деформированное состояние многослойных оболочек вращения. Решена задача конструкционной прочности и создана методика определения предельного внутреннего давления многослойных цилиндрических оболочек, изучено напряженное состояние стеклопластиковых труб в зоне фланцевых, бандажных и муфтовых соединений. При помощи модифицированного полиноминального критерия прочности получены значения предельного давления, при котором произойдет разрушение стеклопластиковой трубы в точках контакта ее поверхности с металлическими фланцами.
A number of important scientific and technical tasks has been solved in this dissertation, including the justification of the models and methods of calculation of the stressed and strained state as well as the thermoelastic state of layered rota-tion shells with interlaminar structure defects. The method of the integral thermoelastic characteristics of layered structure composite determination has been developed and tested; the algorithm of the thermal linear extention and thermal conductivity of layered anisotropic material coefficient definition was suggested. The thermoelastic strained state of multilayer rotation shells has been determined. The problem of the structural strength has been solved and the technique of determining the maximum internal pressure of multi-layered cylindrical shells has been invented; the stress state of the GRP pipes in flange, bandage and socket joint areas has been studied.Using the modified polynomial strength criterion, the critical pressure values, at which the rupture occurs at the points of GRP pipes surface contact with metal flanges, have been calculated.

Кваліфікаційна робота присвячена вивченню впливу різних наповнювачів (вуглецеве волокно/каолін) на структурні зміни, що відбуваються в ПТФЕ-матриці під впливом фізичного модифікування, а також як ці зміни в структурі композиту впливають на його триботехнічні характеристики. Встановлено закономірності взаємодії структури і властивостей композиту, визначено оптимальні концентрації запропонованих наповнювачів. В роботі також розглядається та досліджується вплив процесу механічної активації компонентів композиції на структурні та фазові зміни матеріалу, зміну його механічних та триботехнічних характеристик. Одночасне введення активованого бінарного наповнювача дозволило значно підвищити зносостійкість матеріалу при збереженні високих значень фізико-механічних властивостей. Для кожного виду наповнювачів визначена оптимальна концентрація, що забезпечує утворення більш однорідної структури композита і високих фізико-механічних та триботехнічних властивостей.

Робота присвячена дослідженню мікроструктури, механічних властивостей та характеристик сталі 12Х18Н10Т після хіміко-термічної обробки, а саме після дифузійного одночасного насичення кремнієм та хромом. Доцільність використання даного типу покриття на сталі 12Х18Н10Т підтверджена випробуваннями на розтяг. Стійкість сталі 12Х18Н10Т до міжкристалічної корозії доведена експериментом. Підтверджена перспективність даного типу покриття як зносотійкого.
The work is devoted to the study of the microstructure, mechanical properties and characteristics of steel 12Х18Н10Т (AISI 321) after chemical-heat treatment, namely after diffusion simultaneous saturation with silicon and chromium. The feasibility of using this type of coating on steel 12X18H10T (AISI 321) is confirmed by tensile tests. The resistance of steel 12Х18Н10Т to intergranular corrosion was proved experimentally. The confirmed are prospects of this type of coating as wear-resistant.

Досліджено технологічну ефективність комплексної поверхнево-активної добавки "MasterКерам" при її використанні у виробництві стінової кераміки для покращення властивостей керамічних мас і матеріалів. Встановлено водоредуційний ефект добавки та її позитивний вплив на міцність коагуляційної та конденсаційної структури мас. Визначена оптимальна кількість добавки, рекомендована для використання у виробництві стінової кераміки рядового призначення.
The technological efficiency of complex surface-active additive "MasterCeram" using to improve the properties of ceramic masses and materials in the manufacture of wall ceramics is investigated. The water-reducing effect of the additive and its positive influence on the strength of the coagulation and condensation structure of ceramic masses are established. The optimal amount of additive, which recommended for use in the manufacture of terraced wall ceramic, are established.

Высокие удельные показатели прочности и жесткости волокнистых композиционных материалов наряду с химической стойкостью, сравнительно малым весом и другими свойствами, сделали эти материалы привлекательными для изготовления трубопроводов различного назначения. Применение стеклопластиковых труб взамен металлических увеличивает срок службы трубопроводов в 5-8 раз, исключает применение антикоррозионных защитных средств, в 4-8 раз снижает массу трубопровода, исключает применение сварочных работ. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30017

Підвищення надійності роботи важконавантажених деталей і вузлів, що стикаються з вологою або морською атмосферою, або у виробах типу бак- конструкцій, досягається, насамперед, застосуванням корозійностійких сталей, які володіють підвищеною міцністю, надійністю і більш високою стійкістю при роботі в умовах кавітаційного або гідроабразивного зносу [1]. Перспективними сплавами цього призначення є сталі аустенітно- мартенситного класу, зокрема 03Х13Н5М5К9 (ВНЛ-6). Використання сталі ВНЛ-6 дозволяє підвищити ресурс роботи виробів у 2-3 рази.

Дисертаційна робота присвячена створенню композитів триботехнічного призначення з підвищеними експлуатаційними властивостями на основі механоактивованих ПТФЕ та наповнювачів різної хімічної природи. Запропоновано підхід підготовки матриці та наповнювачів різної хімічної природи для одержання ПТФЕ-композитів шляхом обґрунтованого вибору співвідношення інгредієнтів та технології їх модифікування. Встановлено оптимальні режими процесу механічної активації матричного ПТФЕ, волокнистих і дисперсних наповнювачів. Вивчено вплив технологічних параметрів процесу механічної активації на структуру, фізико-механічні та триботехнічні властивості ПТФЕ-композиту. З розробленого ПТФЕ-композиту виготовлені поршневі кільця і сальникові ущільнення поршневих компресорів 4ГМ 2,5 У–3,4/2,8–251, які успішно пройшли промислові випробування на ТОВ «Науково-впровадницьке підприємство СумиПластПолімер» і за експлуатаційними характеристиками не поступаються промисловим зразкам.
The thesis is devoted to creation of composites of tribotechnical appointment with the increased operational properties based on mechanically activated polytetrafluoroethylene and fillers of various chemical nature. An approach of preparation of a matrix and fillers of various chemical nature for obtaining PTFE-composites by the reasonable choice of a ratio of ingredients and technology of their modifying is offered. The optimum modes of process of mechanical activation of PTFE-matrix, fibrous and disperse fillers are set. Influence of technological parameters of process of mechanical activation on structure, physical and mechanical and tribotechnical properties of the PTFE-composite is studied. It is shown that under the influence of mechanical activation the ordered spherolitic supramolecular structure of matrix PTFE is formed which is characterized micro- and the nanoscale and leads to an increase in the thermal resistance of a modified polymer on (293–353) K. It is established that mechanical activation does not result in noticeable destruction of polytetrafluoroethylene molecular chain, but there are conformational changes which consist in an increase in concentration of the valent and finite CF2 groups that can lead to enhanced physical, mechanical and service properties of the polymer. It is revealed that the main factors that determine tribotechnical and physical and mechanical properties of PTFE are the time of activation and rotating speed of working organs of a mill. It is mathematically proved the practical experimental mode of mechanical activation at which operational characteristics of matrix PTFE are maximum (n = 9000 min.-1, τ = 5 min.). In comparison with non-activated polymer the level of breaking strength has grown by 2,6 times, relative elongation - by 4,3 times, wear resistances – by 1,86 times. Different technological methods of increasing the adhesive interaction between the ingredients of PTFE-composites are investigated. The prospects of using mechanical activation not only of the matrix but also fillers of various chemical nature for improving of operational characteristics of composites are shown. The determining factor of increase in a complex of operational properties of mechanically activated PTFE-composites is forming spherolitic composite structure under the influence of active particles of disperse layered fillers which playing a role of germs of crystallization and formation on a surface of fibers and coke of the interfacial layer of PTFE which contributes to the emergence of a stable spatial cluster of a filler in volume of a matrix of composition and allows to reach the maximum reinforcing effect, thereby, raising strengthening characteristics of the material and its wear resistance. It is revealed that introduction of a binary filler increases wear resistance of the developed composites by (2,6–4,1) times in comparison with two-component composites. The greatest increase in wear resistance at preservation of high values of physical and mechanical properties of PTFE-composites is watched at synergetic effect of application of mechanical activation of a matrix, fillers, their mixing by two-stage mode and use of a binary filler of various chemical nature. The feature of the developed manufacturing technology of PTFE-composites consists in preliminary separate preparation of a matrix and fillers before their mixing by mechanical activation at various modes of the equipment therefore there is an increase in level of their breaking strength by 1,4 times and wear resistances by (3,7–6,0) times in comparison with industrial analogs that increases durability of work of frictional units of the compressor by (1,8–2,3) times. Piston rings and packing seals of piston-type compressors 4ГМ 2,5 У-3,4/2,8-251 are made of developed PTFE-material that successfully passed industrial tests at LLC «Scientific and innovative enterprise SumyPlastPolymer» and they are not worse than the industry samples. Technological process of PTFE-composite production is developed.
Диссертация посвящена созданию композитов триботехнического назначения с повышенными эксплуатационными свойствами на основе механоактивированных ПТФЭ и наполнителей различной химической природы. Предложен подход подготовки матрицы и наполнителей различной химической природы для получения ПТФЭ-композитов путем обоснованного выбора соотношения ингредиентов и технологии их модифицирования. Установлены оптимальные режимы процесса механической активации матричного ПТФЭ, волокнистых и дисперсных наполнителей. Изучено влияние технологических параметров процесса механической активации на структуру, физико-механические и триботехнические свойства ПТФЭ-композита. Из разработанного ПТФЭ-композита изготовлены поршневые кольца и сальниковые уплотнения поршневых компрессоров 4ГМ 2,5 У–3,4/2,8–251, которые успешно прошли промышленные испытания на ООО «Научно-внедренческое предприятие СумыПластПолимер» и по эксплуатационным характеристикам не уступают промышленным образцам.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів". – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертацію присвячено розробці безпігментних одношарових хімічно та термічно стійких темнозабарвлених склоемалевих покриттів для захисту побутової техніки, зокрема кухонних газових та електричних плит, що отримуються за технологією POESTA. Синтезовано основи отримання покриттів вказаного типу, згідно із якими розробляється скломатриця із заданими фізико-хімічними властивостями, на основі якої отримується склоемалева фрита шляхом введення в оптимізований склад скла комплексного активатору зчеплення, одночасно виконуючий роль активного забарвлюючого комплексу, який поєднує задані міцнісні характеристики безпігментних одношарових темнозабарвлених склоемалевих покриттів. Встановлено межі значень структурних факторів, які забезпечують міцну структуру кремнекисневого каркасу скла в системі R₂O (Na₂O+K₂O+Li₂O) – RO (CaO+BaO+SrO+MgO) – TiO₂ – ZrO₂ – B₂O₃ – SiO₂ і заданий рівень її структурнозалежних експлуатаційних властивостей за рахунок встановлених співвідношень склоутворювачів і модифікаторів. Розроблено склад і співвідношення комплексного активатора зчеплення із урахуванням його впливу на характеристики міцності системи "склоемаль – сталь", корозійну здатність склорозплаву та експлуатаційні властивості покриттів, який одночасно виконує роль активного забарвлюючого комплексу. Обрано іонний механізм забарвлення та встановлено колірні координати в ККС XYZ, RGB, L*a*b. Проведено промислові та лабораторно-промислові випробування на підприємствах та розроблено практичні рекомендації щодо використання результатів.
The dissertation on competion of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.17.11 "Technology of refractory nonmetallic materials". – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2017. The dissertation is devoted to the development of pigments free direct chemically and thermally resistant dark-colored glass-enamel coatings for the protection of household appliances, in particular kitchen gas and electric plates, obtained by the technology POESTA. The bases of obtaining the coatings of this type are synthesized, according to which the glass matrix is developed with the given physicochemical properties, on the basis of which glassmelee frit is obtained by introducing into the optimized composition of the MS complex agglomer activator, simultaneously performing the role of the active coloring complex which combines the specified strength characteristics of pigments free direct glass-enamel coatings with their dark coloring. The boundaries of the values of structural factors, which provide a solid structure of the silica-oxygen glass frame in the system R₂O (Na₂O+K₂O+Li₂O) – RO (CaO+BaO+SrO+MgO) – TiO₂ – ZrO₂ – B₂O₃ – SiO₂ and the specified level of its structurally dependent performance properties due to the established ratios of glass modifiers and modifiers. The composition and ratio of the complex coupler activator have been developed taking into account its influence on the strength characteristics of the glass-enamel-steel system, the corrosion capacity of the glass-fiber alloy and the operational properties of the coatings at the firing temperatures of 800 to 830 °C. Selected the ionic mechanism of color, which was realized by the components of the filling station, and the color coordinates are established in the XYZ, RGB, L*a*b, according to RAL. Industrial and laboratory-industrial tests were carried and practical recommendations for the use of development results are developed.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів". – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертацію присвячено розробці безпігментних одношарових хімічно та термічно стійких темнозабарвлених склоемалевих покриттів для захисту побутової техніки, зокрема кухонних газових та електричних плит, що отримуються за технологією POESTA. Синтезовано основи отримання покриттів вказаного типу, згідно із якими розробляється скломатриця із заданими фізико-хімічними властивостями, на основі якої отримується склоемалева фрита шляхом введення в оптимізований склад скла комплексного активатору зчеплення, одночасно виконуючий роль активного забарвлюючого комплексу, який поєднує задані міцнісні характеристики безпігментних одношарових темнозабарвлених склоемалевих покриттів. Встановлено межі значень структурних факторів, які забезпечують міцну структуру кремнекисневого каркасу скла в системі R₂O (Na₂O+K₂O+Li₂O) – RO (CaO+BaO+SrO+MgO) – TiO₂ – ZrO₂ – B₂O₃ – SiO₂ і заданий рівень її структурнозалежних експлуатаційних властивостей за рахунок встановлених співвідношень склоутворювачів і модифікаторів. Розроблено склад і співвідношення комплексного активатора зчеплення із урахуванням його впливу на характеристики міцності системи "склоемаль – сталь", корозійну здатність склорозплаву та експлуатаційні властивості покриттів, який одночасно виконує роль активного забарвлюючого комплексу. Обрано іонний механізм забарвлення та встановлено колірні координати в ККС XYZ, RGB, L*a*b. Проведено промислові та лабораторно-промислові випробування на підприємствах та розроблено практичні рекомендації щодо використання результатів.
The dissertation on competion of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.17.11 "Technology of refractory nonmetallic materials". – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2017. The dissertation is devoted to the development of pigments free direct chemically and thermally resistant dark-colored glass-enamel coatings for the protection of household appliances, in particular kitchen gas and electric plates, obtained by the technology POESTA. The bases of obtaining the coatings of this type are synthesized, according to which the glass matrix is developed with the given physicochemical properties, on the basis of which glassmelee frit is obtained by introducing into the optimized composition of the MS complex agglomer activator, simultaneously performing the role of the active coloring complex which combines the specified strength characteristics of pigments free direct glass-enamel coatings with their dark coloring. The boundaries of the values of structural factors, which provide a solid structure of the silica-oxygen glass frame in the system R₂O (Na₂O+K₂O+Li₂O) – RO (CaO+BaO+SrO+MgO) – TiO₂ – ZrO₂ – B₂O₃ – SiO₂ and the specified level of its structurally dependent performance properties due to the established ratios of glass modifiers and modifiers. The composition and ratio of the complex coupler activator have been developed taking into account its influence on the strength characteristics of the glass-enamel-steel system, the corrosion capacity of the glass-fiber alloy and the operational properties of the coatings at the firing temperatures of 800 to 830 °C. Selected the ionic mechanism of color, which was realized by the components of the filling station, and the color coordinates are established in the XYZ, RGB, L*a*b, according to RAL. Industrial and laboratory-industrial tests were carried and practical recommendations for the use of development results are developed.

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", 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.