Дисертації (ДММОМ)
Постійне посилання зібрання
У зібранні розміщено дисертації, які захищені працівниками кафедри.
Переглянути
Перегляд Дисертації (ДММОМ) за Дата публікації
Зараз показуємо 1 - 14 з 14
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Напружено-деформований стан біомеханічних систем металлоостеосинтезу(2016) Єщенко, Віктор Олексійович; Крищук, Микола Георгійович; динаміки і міцності машин та опору матеріалів; Механіко-машинобудівний інститут; Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"Документ Відкритий доступ Малоциклова втома елементів конструкцій з урахуванням пошкоджуваності(2018) Коваль, Віктор Вікторович; Бобир, Микола ІвановичДокумент Відкритий доступ Динаміка і міцність наносупутника Polyitan-2-SAU на етапі виведення на орбіту(2018) Рибалка, Антон Олексійович; Цибенко, Олександр СергійовичДокумент Відкритий доступ Деформівність систем остеосинтезу кінцівок з врахуванням виду навантажень(2019) Димань, Маріанна Михайлівна; Шидловський, Микола СергійовичДокумент Відкритий доступ Критерій граничного стану конструкційних матеріалів з врахуванням пошкоджуваності(2019) Фам Дик Куан; Бобир, Микола ІвановичДокумент Відкритий доступ Напружено-деформований стан і міцність однозрізних болтових з’єднань елементів конструкцій із композиційних матеріалів(2019) Дифучин, Юрій Миколайович; Рудаков, Костянтин МиколайовичДокумент Відкритий доступ Малоциклова втома поверхнево зміцнених конструктивних елементів з врахуванням пошкоджуваності(2020) Бабак, Антон Миколайович; Бобир, Микола ІвановичДокумент Відкритий доступ Модель накопичення розсіяних пошкоджень в анізотропних конструкційних матеріалах при пружно-пластичному деформуванні(2021) Бондарець, Олександр Анатолійович; Бобир, Микола ІвановичДокумент Відкритий доступ Методи розрахунку коефіцієнта інтенсивності напружень з врахуванням геометричної нелінійності та довільної форми тріщини(2021) Ориняк, Андрій Ігорович; Крищук, Микола ГеоргійовичДокумент Відкритий доступ Міцність та деформівність систем остеосинтезу з урахуванням властивостей ушкодженої кісткової тканини та її штучних замінників(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Мусієнко, Ольга Станіславівна; Пискунов, Сергій ОлеговичДокумент Відкритий доступ Напружено-деформований стан тонкостінних оболонок реактора ВВЕР-1000 при максимальній проєктній аварії(КПІ ім.Ігоря Сікорського, 2023) Іщенко, Олексій Антонович; Крищук, Микола ГеоргійовичДисертація присвячена дослідженню поведінки шахти внутрішньокорпусної реактору типу ВВЕР-1000 під час протікання однієї з найбільш уразливих для внутрішньокорпусних пристроїв реактора – максимальної проєктної аварії. Створена теплогідравлічна модель реакторної установки ВВЕР-1000. Отримано розподіл тиску в часі для перших мілісекунд максимальної проектної аварії. Спрощену модель шахти представлено двовимірною циліндричною оболонкою. Для обґрунтування спрощеної моделі проведено модальний аналіз деталізованої конструкції шахти та її цифрового прототипа-аналога. Розраховано власні частоти та форми коливань цифрового прототипа-аналога конструкції шахти та деталізованої моделі конструкції шахти з визначеними граничними умовами різного типу. Отримано динамічний відгук по кожній формі коливань. Встановлено максимальні переміщення, згинні та мембранні напруження оболонки під час дії МПА. Оцінка міцності конструкції шахти проведена за двокритеріальним підходом згідно норм ПНАЕ. Зміст роботи складається з чотирьох розділів, у яких викладено та обґрунтовано основні результати дисертації. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та задачі дослідження, описано методи дослідження, надана інформація про наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. У першому розділі проведено огляд наукових джерел, що стосуються історії зафіксованих аварійних ситуацій під час експлуатації АЕС та опис дослідження недопущення таких ситуацій. Розглянуто основні типи проєктних аварій водо-водяних реакторів. Показано історію вивчення максимальної проєктної аварії та її впливу на реакторну установку в цілому. Визначено, що однією з найбільш ризикових конструкцій реактора ВВЕР-1000 під час такої аварії може бути шахта внутрішньокорпусна. Розглянуто стан вивчення і проаналізовано існуючі методи визначення навантажень, які можуть виникати під час максимальної проєктної аварії в ядерній енергетичній установці. Визначено, що найбільш консервативним інструментом для цього є CFD розрахунки, показано порівняння таких розрахунків у інших дослідників. Схематизовано шахту внутрішньокорпусну як циліндричну оболонку через її невелику товщину порівняно з довжиною та радіусом. Проведено літературний огляд вивчення коливань оболонок, показано ті теорії коливань, що найчастіше застосовували на практиці. Розглянуто основні алгоритми знаходження власних частот коливань конструкцій, показана проблема використання деяких методів з точки зору точності при їх меншій складності в реалізації. На основі цього аналізу обґрунтовані основні напрямки досліджень, що розглянуті у дисертаційній роботі. У другому розділі представлено реалізацію методики по визначенню власних частот і форм коливань конічної оболонки, описаної рівняннями на основі теорії Доннелла-Муштарі. Частковим випадком конічної оболонки є циліндрична оболонка (при відсутності кута нахилу бічної поверхні оболонки). Показано формування системи рівнянь аналітичної моделі оболонки, враховуючи рівняння рівноваги, фізичні та геометричні рівняння. Описано методику отримання звичайних диференціальних рівнянь восьмого порядку вихідних невідомих, таких як внутрішні сили, моменти, деформації за апроксимацією у тригонометричних рядах. Описано жорсткісні, силові та кінематичні граничні умови оболонки, показано збіжність результатів комбінацій граничних умов для експериментальних та літературних даних. Реалізацію алгоритмів розв’язування системи звичайних диференціальних рівнянь з поліноміальною апроксимацією шуканих функцій та використанням методу початкових параметрів виконано у програмному комплексі MATLAB, Надано опис введення кінематичних та жорсткісних граничних умов в розрахункову схему та програмний код. Для точного знаходження власних частот коливань оболонок модифіковано алгоритм Вільямса-Віттрика, що був раніше розроблений для стержневих систем та фермових систем. Такий алгоритм дозволяє знаходити точне число власних частот коливань конструкцій оболонок з різними типами граничних умов на заданому діапазоні. Реалізація цього методу передбачає вираження матриці жорсткості отриманої за методом початкових параметрів в матрицю динамічної жорсткості і перетворення у діагональну методом Гауса. Для врахування внутрішніх зусиль в оболонці, таких як внутрішній та зовнішній тиск, осьова сила, частота обертання та згинний момент, реалізовано модернізацію одного з вихідних рівнянь. Створений чисельний алгоритм для пошуку власних частот коливань оболонок порівняно з експериментальними та літературними даними. Встановлена хороша збіжність результатів розрахунків. У третьому розділі описано розроблену методику розрахунку перепадів тиску в шахті внутрішньокорпусній реактору типу ВВЕР-1000 під час протікання МПА. Для дослідження нестаціонарних процесів протікання МПА створено теплогідравлічну модель. Чисельні розв’язки нестаціонарних початково-крайових задач гідромеханіки для реакторної установки проведено із застосуванням розробленої теплогідравлічної моделі реакторної установки, геометрична конфігурація якої обмежена впускною та опускною зонами реактора ВВЕР-1000, а також його патрубками. Початкові умови для теплогідравлічної моделі реакторної установки при МПА сформовані за результатами розв’язку стаціонарної задачі гідромеханіки для типового режиму експлуатації РУ ВВЕР-1000. Описано граничні умови для стаціонарної та нестаціонарної задачі. Показано ступінь необхідної дискретизації сітки скінченних об’ємів, наведено збіжність чисельних розв’язків з контрольованими параметрами. Для коректного розв’язку задачі побудована двофазна модель турбулентності Special Phase Change Model (SPCM) в програмному коді ANSYS. За результатами розрахунку наведено динаміку розгерметизації конструкцій реактора впродовж 1 секунди, при якій криза течії не дає знизити тиск до атмосферного, створюючи «парову подушку». Найбільші перепади тиску на поверхні ШВК є протягом перших 0.1 секунд аварії і складають до кількох МПа. Просторово-часові епюри тисків необхідні для подальшого застосування при знаходженні величин сил та моментів. Визначено напружено-деформований стан циліндричної оболонки ШВК при МПА. Для динамічних розрахунків деформованого та напруженого стану оболонки ШВК при МПА використано метод модальних координат та інтеграл Дюгамеля, методика якого описана в даному розділі. Четвертий розділ роботи присвячено використанню наближеної розрахункової схеми оболонки ШВК (математичний опис якої наведено у другому розділі), що провалідована із деталізованою розрахунковою схемою (створеної в програмному коді ANSYS). Порівняння цих двох моделей показало хорошу збіжність результатів при малих частотах, які і використовуються в розрахунках НДС оболонки ШВК при дії МПА. Переміщення оболонки ШВК при дії МПА у часі отримано за методикою описаною в третьому розділі: використали розраховані перші чотири значення частот коливань, тобто тих, що забезпечують найменшу похибку; з теплогідравлічної моделі описаної в третьому розділі використано перепади тиску у часі і підставлено в якості граничних умов для оболонки ШВК. Отримано максимальні радіальні переміщення в ШВК, які було порівняно із зазором між ШВК та корпусом реактора. Показано, що максимальні переміщення складають 12.5 мм і не можуть перекрити зазор для протоку теплоносія, що становить 190 мм. Подальша оцінка НДС ШВК була виконана для двох зон ШВК – нижньої (опроміненої, через те що знаходиться навпроти активної зони реактора) і верхньої (неопроміненої). Такий умовний поділ необхідний для врахування в нижній зоні деградації матеріалу через опромінення: граничне значення тріщиностійкості, границі текучості та границі міцності. Показано розраховані екстремальні величини мембранних та згинних напружень для обох частин шахти, вказано час і переріз оболонки за просторовими координатами. Отримані величини напруження оболонки ШВК використані в подальшому розрахунку крихкої міцності та граничного пластичного стану. Згідно ПНАЕ постульовано тріщини з розмірами a=0.25 h, a/c=0.3, як в коловому так і в осьовому напрямку, на зовнішній та внутрішній поверхні оболонки шахти внутрішньокорпусної. Оцінка тріщин в шахті проведена за двокритеріальним підходом руйнування, побудовано діаграми оцінки руйнування для верхньої та нижньої частин. Показано, що вірогідне руйнування шахти при МПА для верхньої частини конструкції є в’язким, а для нижньої частини – крихким, а всі коефіцієнти запасу міцності становлять більше 1.Документ Відкритий доступ Напружено-деформований стан зварних з’єднань за електродинамічної обробки(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Устименко, Павло Романович; Сидоренко, Юрій МихайловичУстименко П.Р. Напружено-деформований стан зварних з’єднань за електродинамічної обробки. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 13 – Механічна інженерія за спеціальністю 131 – Прикладна механіка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2023. Дисертація присвячена дослідженню впливу електродинамічної обробки (ЕДО), зокрема її динамічної складової, за різних технологічних режимів на напруженодеформований стан (НДС) модельного стикового зварного з’єднання з алюмінієвого сплаву АМг6 за допомогою розроблених математичного та експериментальних методів. Чисельним методом було проведено оцінку впливу швидкості руху електрода-ударника, його форми, величини початкового розтягу модельного зварного з’єднання; використання між місцем обробки та електродом-ударником мідної підкладки-посередника та впливу підвищених температур на напруженодеформований стан з’єднання. Експериментальними методами було проведено визначення параметрів НДС модельного зварного з'єднання при застосуванні ЕДО в умовах попереднього підігріву та при застосуванні ЕДО в процесі його створення. Зміст роботи складається з чотирьох розділів, у яких викладено та обґрунтовано основні результати дисертаційної роботи. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, поставлені мета та задачі дослідження, наведені методи дослідження, сформульовані наукова новизна та практична цінність. У першому розділі показана актуальність проблеми виникнення та керування залишковими напруженнями у зварних з’єднаннях. На основі проведеного літературного огляду наведено основні методи визначення напруженодеформованого стану у машинобудівних конструкціях. Розглянуто існуючі методи регулювання напружено-деформованого стану у зварних з’єднаннях, і визначено, що одним з перспективних методів регулювання є електродинамічна обробка. Показано сучасний стан методів математичного моделювання, що дозволяють визначати напружено-деформований стан конструкцій та оцінювати ефективність методів його регулювання, зокрема електродинамічної обробки та її динамічної складової як окремої частини. На основі проведеного огляду сформульовано мету та задачі дослідження. Другий розділ присвячено опису створення методу визначення напруженодеформованого стану модельного стикового зварного з’єднання за дії динамічної складової електродинамічної обробки на основі математичної моделі процесу ударної взаємодії електрода-ударника зі з’єднанням у двовимірних та тривимірній постановках. Методом скінченних елементів у вигляді явного динамічного аналізу з використанням лагранжевого підходу розв'язувалася система рівнянь, що описує поведінку суцільного середовища під дією зовнішнього навантаження, зокрема рівняння збереження енергії, рівняння нерозривності, збереження кількості руху середовища, а також співвідношення пластичної течії Прандтля-Рейсса. Математичною моделлю матеріалів, що описує їх ударну взаємодію, було прийнято ідеально пружно-пластичну модель. Експериментально визначено механічні характеристики алюмінієвого сплаву АМг6 для задання параметрів математичної моделі матеріалу зварного з'єднання (модельних пластин). Проведено оцінку точності розробленого методу визначення НДС модельного стикового зварного з’єднання в умовах її ударної взаємодії з електродом-ударником на швидкостях до 10м/с шляхом порівняння з експериментальними даними динамічної складової електродинамічної обробки ненапруженої модельної пластини з АМг6. Встановлено, що середнє відхилення експериментальних та математичних результатів не перевищує 15%. Окремо було розглянуто питання впливу розміру скінченного елемента та геометричних розмірів модельного зварного з'єднання на точність отриманих результатів у порівнянні з даними експерименту. В третьому розділі дисертаційної роботи на основі створеного методу представлено математичну оцінку впливу на напружено-деформований стан модельного зварного з'єднання таких параметрів технологічного процесу електродинамічної обробки як початкова швидкість електрода-ударника, його форма, використання мідної підкладки-посередника, початкових напружень розтягу та температури. З метою оцінки впливу початкової швидкості електрода-ударника та його форми на НДС модельного зварного з'єднання після застосування ударної складової ЕДО розглядалася задача ударної взаємодії на швидкості від 1м/с до 10м/с зварного з'єднання з АМг6 товщиною 4мм і електрода-ударника вісесиметричної (циліндричної) форми з округлою формою торцевої поверхні та електрода-ударника у формі чотирикутної призми зі округленою боковою поверхнею. За результатами проведених досліджень встановлено математичні залежності, що описують тривалість контакту між тілами в залежності від швидкості їхньої взаємодії, встановлено особливості формування по товщині з'єднання зони ефективних пластичних деформацій і відповідно розподілу значень компонент напруженого стану σx та σy. Визначено, що ефективний вплив ударної обробки (динамічна складова ЕДО) на початкові значення компонент напружень розтягу як σx так і σy, що виникають у зварному з'єднанні, формується у випадку використання електрода-ударника вісесиметричної (циліндричної) форми з округлою формою торцевої поверхні на швидкості 5…10м/с. З метою оцінки впливу мідної підкладки-посередника, встановленої між модельним зварним з'єднанням та електродом-ударником, на НДС з'єднання після застосування ударної складової ЕДО розглядалася задача ударної взаємодії на швидкості 5м/с електрода-ударника вісесиметричної (циліндричної) форми з округлою формою торцевої поверхні, мідної підкладки-посередника товщиною 1мм та модельного зварного з'єднання з АМг6 товщиною 4мм. За результатами проведеної роботи набула подальшого розвитку методика оцінки впливу використання мідної підкладки-посередника на формування залишкових напружень у зварних з'єднаннях після електродинамічної обробки та було встановлено, що її використання дозволяє за рахунок перерозподілу та зменшення величини пластичних деформацій по контактній поверхні з'єднання зі збереженням характеру розподілу напружень по його товщині зменшити як глибину вм'ятини в з'єднанні на 20…30%, так ї величину опуклості лицьової поверхні з'єднання більш ніж у 3 рази. З метою оцінки впливу початкового розтягу модельного зварного з'єднання на її НДС після застосування ударної складової ЕДО розглядалася задача ударної взаємодії на швидкості 5м/с електрода-ударника вісесиметричної (циліндричної) форми з округлою формою торцевої поверхні та модельного зварного з'єднання з АМг6 товщиною 4мм до якого прикладалося початкове напруження розтягу у двох напрямках: 1. перпендикулярно лінії зварного шва зі значеннями напруження σx=0, 50, 100 та 150МПа. 2. вздовж лінії зварного шва зі значенням σy=50МПа , яке створювалося у з'єднанні одночасно з напруженням σx=150МПа. За результатами проведеного дослідження встановлено закономірності, що описують за лінійним законом зміну значень тривалості контакту між тілами, глибини вм'ятини в з'єднанні та ефективних пластичних деформацій на лицьовій і тильній поверхнях з'єднання по лінії удару від величини початкових напружень розтягу. Встановлено, що збільшення величини початкових напружень розтягу модельного зварного з'єднання σx до 150МПа не змінює значення радіусу вм’ятини в ньому, вирівнює розподіл значень ефективних пластичних деформацій по товщині з'єднання, але знижує підсумкові значення компонент напружень НДС до 30%. Додавання до компоненти початкового розтягу модельного зварного з'єднання σx, що дорівнює 150МПа, іншої компоненти НДС σy зі значенням 50МПа має несуттєвий вплив на зміну НДС з'єднання. З метою оцінки впливу температури модельного зварного з'єднання на його НДС після застосування ударної складової ЕДО розглядалася задача ударної взаємодії на швидкості 5м/с електрода-ударника вісесиметричної (циліндричної) форми з округлою формою торцевої поверхні та модельного зварного з'єднання з АМг6 товщиною 4мм температура якого змінювалася від 20ºС до 150ºС і вище до 300ºС. З експериментальних даних відомо, що збільшення температури зварного з'єднання з алюмінієвого сплаву АМг6 супроводжується зміною механічних характеристик матеріалу та величини початкових напружень у з'єднанні. Таким чином, розв'язок поставленої задачі проводилося за допомогою розробленого методу шляхом врахування в математичній моделі процесу значень відповідних параметрів. За результатами проведених досліджень показано, що незважаючи на суттєве зростання ширини та глибини вм'ятини у модельному зварному з'єднанні, збільшення величини його початкової температури до 300ºС в процесі ударної взаємодії з електродом-ударником циліндричної форми дозволяє в зоні обробки (в межах контуру поперечного перерізу ударника) ефективно регулювати початкові зварні напруження шляхом їх перетворення в практично рівномірний розподіл напружень стиску. У четвертому розділі наводиться експериментальна оцінка ефективності застосування електродинамічної обробки стикових зварних з’єднань зі сплаву АМг6 в умовах підвищених температур. Запропоновано методику локального підвищення температури готового зварного з’єднання за допомогою технологічного фену та контролю значення температури інфрачервоним термометром для дослідження електродинамічної обробки при температурі 150°С. Встановлено, що електродинамічна обробка центру зварного з’єднання в умовах його супутнього підігріву є більш ефективною для регулювання залишкових напружень в центрі шва і менш ефективною – по лінії сплавлення у порівнянні з електродинамічною обробкою без підігріву. Досліджено електродинамічну обробку стикового зварного з’єднання пластини з АМг6 в процесі зварювання при температурі 150°С шляхом проведення обробки на певній відстані за зварювальним пристроєм. Доведено, що застосування електродинамічної обробки металу шва, яка виконується в єдиному процесі синхронно із дуговим зварюванням, є більш ефективним у порівнянні із роздільною ЕДО після зварювання, що виражається в більш рівномірному розподілі значень параметрів залишкового напруженодеформованого стану готового зварного з’єднання на тлі більшого (до 70…80%) зниження рівня залишкових зварювальних напружень розтягу в шві. Доведено, що ЕДО зразків стикових з'єднань зі сплаву АМг61 в процесі зварювання підвищує точність їх виготовлення, що характеризується зниженням рівня їх залишкового поздовжнього жолоблення у порівнянні із ЕДО після зварювання.Документ Відкритий доступ Прогнозування довговічності металевих сплавів за малоциклового багатовісного навантаження(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Савчук, Євгеній Вікторович; Шукаєв, Сергій МиколайовичСавчук Є.В. Прогнозування довговічності металевих сплавів за малоциклового багатовісного навантаження. Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 13 – Механічна інженерія за спеціальністю 131 – Прикладна механіка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертація присвячена прогнозуванню довговічності металевих матеріалів за різних умов малоциклового багатовісного навантаження. Розроблено методику прогнозування довговічності металів за умов малоциклового непропорційного навантаження шляхом об'єднання концепції критичної площини з підходом прямого включення у критеріальне рівняння параметрів, що характеризують міру непропорційності навантаження. Запропоновано новий параметр непропорційності, що базується на параметрах критичних площин максимальних зсувних і лінійних деформацій. Створено спрощену модель малоциклової багатовісної втоми, яка не потребує складних випробувань на непропорційне навантаження, що робить її більш доступною для інженерних застосувань. Для валідації запропонованих моделей прогнозування сформовано дата-сет, який охоплює 15 металевих сплавів і містить 502 результати випробувань у широкому діапазоні режимів навантаження, систематизованих у середовищі Microsoft Excel. Результати валідації розроблених моделей підтвердили підвищену точність прогнозування довговічності за непропорційного малоциклового навантаження. Дисертація містить чотири розділи, у яких викладено та обґрунтовано основні результати дисертації. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, визначено об’єкт, предмет, мету та завдання дослідження, надано інформацію про методи дослідження, наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, зв'язок з науково-дослідною тематикою кафедри. Наведено відомості про наукові публікації за темою дисертації та апробацію отриманих результатів, окреслено особистий внесок здобувача. У першому розділі «Багатовісна малоциклова втома металевих сплавів: експериментальний і теоретичний аналіз» розглянуто особливості роботи елементів конструкцій в умовах непропорційного малоциклового навантаження, всебічно проаналізовано закономірності руйнування металевих сплавів в умовах багатовісного малоциклового навантаження та підкреслено його визначальну роль у забезпеченні безпеки та надійності інженерних конструкцій. Проведено критичний аналіз сучасних методів випробувань і комплексу чинників, що впливають на довговічність, з урахуванням характеристик матеріалів, зокрема типу кристалічної ґратки, умов експлуатації та особливостей практичного застосування. Крім того, надано огляд фундаментальних концепцій малоциклової втоми, традиційних методів аналізу, підходів на основі даних, моделей прогнозування довговічності та їх порівняльну оцінку. Особлива увага приділена критеріям, що формулюються відповідно до підходу критичної площини, таким як Фатемі-Сосі, БраунаМіллера та ін. Виконано порівняльний аналіз моделей прогнозування довговічності за багатовісного навантаження: Ванга-Брауна, Фатемі-Сосі, Смітта – Ватсона – Топпера та Іто. За результатами огляду сформульовано висновки щодо сучасного стану проблеми та окреслено перспективні напрями подальших досліджень у галузі прогнозування багатовісної малоциклової втоми, а також обґрунтовано мету і завдання цього дослідження. Другий розділ «База даних результатів експериментальних досліджень багатовісної малоциклової втоми» присвячено огляду наявних інформаційних ресурсів, які містять експериментальні дані зі втоми матеріалів, і створенню власної бази експериментальних даних з багатовісної малоциклової втоми металевих сплавів. Попри наявність низки публічних і частково доступних дата-сетів, їх використання для валідації сучасних критеріїв багатовісної втоми суттєво обмежене через неповноту даних. Це зумовило необхідність створення власної бази даних із повним набором супровідних параметрів, що забезпечує надійну та відтворювану перевірку наявних критеріїв і розроблення нових підходів до оцінювання довговічності. У розділі описано принципи формування та структуру дата-сету, який охоплює 15 металевих сплавів і містить 502 результати випробувань у широкому діапазоні режимів навантаження, систематизованих із використанням середовища Microsoft Excel. Визначено основні параметри, необхідні для коректного опису процесу навантажування відповідно до методики випробувань трубчастих зразків на багатовісну малоциклову втому за пропорційних і непропорційних траєкторій навантаження. Створений дата-сет може бути використаний для калібрування, валідації та порівняльного аналізу сучасних моделей багатовісної малоциклової втоми. У третьому розділі «Аналіз параметрів моделей прогнозування довговічності за багатовісної втоми» проаналізовано основні параметри класичних моделей багатовісної втоми, розвинуто підходи до визначення критичних площин для умов непропорційного багатовісного навантаження. Показано, що визначення критичних площин максимальних зсувних і максимальних лінійних деформацій доцільно виконувати на основі чисельної дискретизації траєкторії та перебору орієнтацій площин із подальшим обчисленням розмахів для кожної безпосередньо. Це забезпечує однозначність і відтворюваність результату для широкого класу непропорційних траєкторій. Для оцінювання прогностичної значущості параметрів застосовано штучні нейронні мережі у поєднанні з методом інтерпретації SHAP (SHapley Additive exPlanations). Для аналізу використано сформовану в розділі 2 базу даних, що охоплює 15 металевих сплавів. Встановлено, що визначальними для прогнозування довговічності за непропорційних навантажень є коефіцієнт непропорційності та максимальні лінійні і кутові деформації на критичних площинах. Вперше встановлено, що положення критичної площини максимальної лінійної деформації залежить від рівня пластичної деформації та має характерну особливість: існує діапазон, у якому критична площина розтягу збігається з критичною площиною зсуву. Для колової траєкторії показано, що в зоні пружної деформації критична площина максимальних лінійних деформацій не збігається з критичною площиною максимальних зсувних деформацій та має помітне кутове зміщення. Натомість зі зростанням пластичної деформації ці площини зближуються і за значних пластичних деформацій можуть збігатися. Крім того, для траєкторій зі зсувом фаз показано, що існують такі співвідношення розмахів осьових та зсувних навантажень, за яких критичні площини максимальних лінійних та зсувних деформацій збігаються, а зі зростанням пластичних деформацій діапазон цих співвідношень розширюється. Отже, орієнтація площини, що є релевантною для процесів руйнування, змінюється із переходом до більш пластичного режиму, і це має враховуватися під час побудови моделей довговічності в області малоциклової втоми. Вперше запропоновано нову міру непропорційності навантаження, яка визначається як відношення розмахів деформацій зсуву, що діють на критичній площині максимальних зсувних деформацій і на критичній площині максимальної лінійної деформації. Таке формулювання безпосередньо пов’язує непропорційність із параметрами, які визначаються на критичних площинах, і має зрозумілу фізичну інтерпретацію. У четвертому розділі «Розробка моделі для оцінювання довговічності за багатовісного малоциклового навантаження» удосконалено методику оцінювання довговічності металевих сплавів за малоциклового багатовісного навантаження шляхом об’єднання концепції критичної площини у формулюванні Фатемі–Сосі з безпосереднім включенням у критеріальне рівняння параметрів, що описують міру непропорційності. На відміну від підходів, де непропорційність враховується опосередковано, у запропонованій методиці відповідні параметри пов’язані з критичними площинами максимальних зсувних і лінійних деформацій та відображають реальні особливості траєкторії навантажування. Застосування, запропонованого в розділі 3, параметра непропорційності демонструє найкращі результати передбачення довговічності, та дозволяє записати запропоновану модель у редукованій формі. Крім того, розглянуто спрощений варіант моделі, в якій параметр критичної площини лінійних деформацій апроксимовано за допомогою регресійного аналізу для досліджуваних сталей і сплавів. Такий варіант моделі зменшує потребу в складних випробуваннях на непропорційне навантаження, що робить її більш доступною для інженерних застосувань. Результати валідації запропонованих моделей підтвердили їх підвищену точність прогнозування довговічності за непропорційного малоциклового навантаження серед усіх розглянутих моделей. У загальних висновках, що складаються з восьми пунктів, зазначені науково-прикладні проблеми, розв’язані в роботі, та систематизовано основні наукові й практичні результати, які відображають виконання поставлених завдань і досягнення мети дисертації.Документ Відкритий доступ Пошкоджуваність та руйнування армованих композиційних матеріалів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Хуан Тао; Бобир, Микола ІвановичХуан Тао. Пошкоджуваність та руйнування армованих композиційних матеріалів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 13 – Механічна інженерія за спеціальністю 131 – Прикладна механіка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Це дослідження зосереджене на ключовій проблемі моделювання та експериментального вивчення накопичення розсіяних пошкоджень в армованих композитах. У роботі системно виконано теоретичний аналіз, розроблено узагальнену феноменологічну модель, спроєктовано експериментальну програму, а також здійснено ідентифікацію та валідацію параметрів моделі. Армовані композити широко застосовуються в аерокосмічній галузі, енергетичному обладнанні та високонавантажених інженерних конструкціях завдяки високій питомій міцності, високому питомому модулю та відмінній конструктивній адаптивності. Проте під час експлуатації в матеріалі неминуче формуються багатомасштабні пошкодження, зокрема мікротріщини матриці, руйнування волокон, зсувні пошкодження та міжшарове розшарування. Це зумовлює поступову деградацію макроскопічної жорсткості й міцності матеріалу та, зрештою, призводить до руйнування конструкції. Більшість існуючих механічних моделей не враховують кумулятивний ефект розсіяних пошкоджень при оцінці несучої здатності армованих композитів. Це призводить до значних похибок у прогнозуванні реакції конструкції, особливо в аналізі напружень і деформацій на початкових стадіях руйнування. Врахування кумулятивної динаміки розсіяних пошкоджень не тільки дозволяє більш точно охарактеризувати еволюцію жорсткості та міцності матеріалу, але й дає можливість прогнозувати місце і час виникнення макротріщин. Дослідження свідчать, що для металевих матеріалів стадія зародження та розвитку розсіяних пошкоджень може тривати до 80–90 % загального терміну експлуатації елемента. Саме ця стадія є критичною та значною мірою визначає надійність конструкції. Однак для армованих волокном композитів тривалість та закономірності розвитку цієї стадії залишаються недостатньо вивченими, оскільки на них значно впливають такі фактори, як мікроструктура матеріалу, конфігурація ламінату, умови навантаження та виробничі процеси. Як типовий анізотропний конструкційний матеріал, макрохарактеристики армованих композитів визначаються спільно волокнами, матрицею та структурою ламінату. Під час експлуатації вони демонструють багатомасштабну еволюцію пошкоджень — від мікротріщин матриці та міжфазних пошкоджень до макротріщин та міжшарового розшарування — що супроводжується постійним погіршенням загальної жорсткості та несучої здатності. Тому глибоке дослідження механізмів утворення дисперсних пошкоджень в армованих композитах у поєднанні з розробкою моделей еволюції пошкоджень, що характеризуються термодинамічною узгодженістю, ідентифікацією параметрів та інженерною застосовністю — підтвердженими систематичними експериментальними підходами — має значну теоретичну цінність та інженерне значення для безпечного проектування, аналізу пошкоджень та прогнозування терміну служби композитних конструкцій. У цій дисертації спочатку проводиться теоретичний аналіз, зосереджений на фундаментальних структурних характеристиках та механічній поведінці композитних матеріалів. У першій частині дослідження систематично розглядаються анізотропні властивості армованих волокном композитів та механізми, що лежать в основі формування їх механічних характеристик. Основна увага приділяється вивченню впливу структури шарування, об'ємної частки волокон та міжфазних характеристик на макроскопічні механічні реакції. На основі цього вводиться теорія механіки пошкодження континууму (CDM). У цьому розділі проводиться глибоке обговорення поняття пошкодження, фізичного значення змінних пошкодження та їх представлення в рамках континуальної середовища. Аналізується принцип еквівалентного напруження та механізм, за допомогою якого пошкодження змінює механізми властивості матеріалу. Одночасно в цій роботі систематично розглядаються сучасні досягнення в моделюванні пошкоджень композитних матеріалів, включаючи типові підходи, такі як феноменологічні моделі, енергетичні моделі пошкоджень, статистичні моделі пошкоджень та багатомасштабні моделі пошкоджень. Виявляються недоліки існуючих досліджень, зокрема щодо синергетичного опису множинних шляхів пошкодження, термодинамічної узгодженості моделей та ідентифікованості експериментальних параметрів, тим самим закладаючи теоретичну основу для подальшої розробки моделей. З точки зору побудови теоретичної моделі, ця дисертація встановлює термодинамічно узгоджену теоретичну основу для еволюції пошкоджень. На основі фундаментальної структури незворотної термодинаміки та виходячи з функції вільної енергії, вона вводить тензор деформації та змінні пошкодження як змінні стану системи. Робота систематично виводить відносини, обмежені першим і другим законами термодинаміки, забезпечуючи сувору відповідність між швидкістю вивільнення енергії пошкодження та вільною енергією. На основі цієї основи побудовано феноменологічну модель пошкодження, що визначається силами пошкодження. Введено чотири змінні пошкодження — Df , Dm , Ds та Di— для опису еволюції різних шляхів пошкодження: пошкодження, що домінує у волокнах, пошкодження, що домінує у матриці, пошкодження зсуву в площині та пошкодження міжшарового інтерфейсу, відповідно. Ця модель обґрунтовано описує весь процес, що охоплює стадію ініціації пошкодження, стадію стабільного розвитку та стадію прискореної еволюції. Одночасно, інтегруючи теорію граничного стану для композитів з поліпшеним правилом змішування, пропонується критерій міцності, заснований на контролі параметрів матеріалу для армованих композитів, що забезпечує нову теоретичну основу для оцінки структурної безпеки композитних матеріалів. З точки зору експериментальних досліджень, ця дисертація зосереджується на ідентифікованості параметрів моделі пошкодження та експериментальній здійсненності, встановлюючи систематичний експериментальний протокол для вивчення еволюції розсіяного пошкодження в армованих композитах в умовах статичного навантаження. Була розроблена комплексна експериментальна система, що охоплює одноосні випробування на розтягнення та циклічні випробування на навантаження/розвантаження, з систематичним плануванням методів підготовки зразків, геометричних параметрів та траєкторій навантаження для різних конфігурацій укладання. Експериментальні дані відображають реакцію матеріалу на напруження та деформацію на різних етапах навантаження. Еквівалентний модуль пружності, що відповідає кожному етапу навантаження, був визначений переважно за допомогою методу нахилу розвантаження, що дозволило кількісно описати процес зниження жорсткості матеріалу. Крім того, були систематично виміряні основні механічні властивості композитного матеріалу, що забезпечило експериментальну основу для ідентифікації параметрів моделі. На основі експериментальних даних було проведено систематичну ідентифікацію та валідацію параметрів моделі для різних шляхів пошкодження. Були встановлені процедури ідентифікації параметрів для шляхів пошкодження волокон, матриці, зсуву та міжшарового інтерфейсу, а також проведено порівняльний аналіз між прогнозами моделі та експериментальними результатами. Крім того, було запропоновано вдосконалений гібридний метод ідентифікації механічних параметрів на основі правил для визначення межі міцності та ключових механічних параметрів армованих композитів, що вирішує проблему визначення межі несучої здатності композитів. Цей метод комплексно враховує вплив об'ємної частки волокон, структури укладання та міжфазних ефектів на макроскопічну міцність, що дозволяє більш обґрунтовано охарактеризувати анізотропні граничні властивості композитних матеріалів. Підсумовуючи, в даному дослідженні систематично побудовано феноменологічну модель еволюції розсіяних пошкоджень в армованих композитах на основі механіки безперервних пошкоджень та незворотної термодинаміки. За допомогою систематичних експериментальних досліджень було визначено параметри моделі та перевірено її достовірність. Результати показують, що товщина шару 90° значно впливає на швидкість накопичення пошкоджень матриці та час початку макроскопічних пошкоджень. У конструкціях, що містять шари 45° ± , переважають пошкодження від зсуву, що контролюють середньострокову нелінійну реакцію та процес зниження жорсткості. Створена модель еволюції пошкоджень від зсуву демонструє високу узгодженість з експериментальними даними. Подальший аналіз виявив синергетичну взаємодію та домінуючу послідовність змінних пошкодження Dm , Ds , Di та Df : , D DDD msi f →→→ що дозволило встановити комплексний шлях еволюції пошкодження від зниження жорсткості до остаточного руйнування ламінованих панелей. Результати дослідження забезпечують надійну теоретичну основу та експериментальне підтвердження для прогнозування пошкодження та проектування безпеки композитних конструкцій.