DSpace Фонд:

Індуктивні сенсори для вихрострумової дефектоскопії високої роздільної здатності

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Індуктивні сенсори для вихрострумової дефектоскопії високої роздільної здатності Автори: Лепеха, Віктор Володимирович; Cherepov, S.; Lepekha, V. Короткий огляд (реферат): Продемонстровано виготовлені індуктивні сенсори високої роздільної здатності для вихрострумових перетворювачів. Сенсори були досліджені для визначення їх роздільної здатності в скануючому дефектоскопі. Отримано двовимірні магнітні образи системи модельних дефектів, на яких визначено реальну роздільну здатність сенсорів. Реальна роздільна здатність сенсорів становить менше 50 мікрон. Типові розміри індуктивних сенсорів складають приблизно 1 мм у діаметрі при довжині близько 5 мм. Наведено фото сенсорів на різних етапах виготовлення, а також фото системи модельних дефектів та їх двовимірний магнітний образ. Також продемонстровано реальне магнітне зображення зварного шва в алюмінії, отримане таким сенсором за допомогою скануючого дефектоскопа. Зроблено висновок про перспективність використання сенсорів такого типу в новітніх розробках вихрострумових дефектоскопів скануючого та матричного типів.; This paper presents the novel inductive sensors for the high-resolution eddy current scanning heads used for non-destructive testing of the welded joints and material non-uniformities. The inductive coils, used for magnetic excitation and detection of the inductive response, were wounded with 20 μm copper wire on the ferrite core with diameter down to 300 μm. In this work we present the description of the inductive sensors fabrication procedure, as well as their dimensions and pictures. The fabricated eddy current sensors were fixed on the sensor holder, mounted on the computer controlled industrial 2D scanning system with nominal spatial motion precision of 25 μm. The 2D magnetic images, obtained by recording sensor signal in each point of the scanning range, were used to determine the sensor’s ultimate resolution in detection of material non-uniformities (defects). The test samples, specially designed for this purpose, have artificially created test defects with various dimensions and depth. The test samples were designed to model cracks and corrosion pinholes in magnetic (steel) and non-magnetic (aluminum alloy) materials The two-dimensional magnetic image of the test samples reveals the actual spatial resolution of the sensors, found to be less than 50 micrometers Moreover, the sensitivity of the developed inductive sensor is high enough not only to image point like inclusions but also to image the therma stress zone in the aluminum welded joint, as shown in the paper. The small size of the sensors, typically ~1 mm in diameter and ~5 mm in length, allows dense packaging of multiple sensors into the compact multisensory scanning head of the matrix type. The size and sensitivity of the presented eddy current sensors make them a promising candidate for application in the latest non-destructive scanning diagnostics systems."

Програмна реалізація методу розв'язання розріджених числових систем лінійних алгебричних рівнянь в середовищі MatLab

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Програмна реалізація методу розв'язання розріджених числових систем лінійних алгебричних рівнянь в середовищі MatLab Автори: Semchyshyn, L. Короткий огляд (реферат): Запропоновано новий підхід до розв’язування розріджених систем лінійних алгебричних рівнянь із блочними елементами. Проведено підрахунок кількостей записів та операцій при чисельній реалізації алгоритму множення матриць. Охарактеризовано складність алгоритму з точки зору комп’ютерної алгебри. Проведено порівняння запропонованого алгоритму та блочного методу прогонки. Обчислено кількість записів для методу прогонки. Протестовано алгоритми розв’язання деяких типів розріджених числових систем лінійних алгебричних рівнянь. Показано ефективність запропонованого алгоритму.; New approach to the linear algebraic equations rarefied systems with block elements solution and the method of rarefied systems with the specific ways of filling solution is suggested in the article. The variables of the xi rarefied system of the linear algebraic equations into the finite matrix chain fractions are decomposed. Calculation of the records number and operations under the numerical realization of the matrix multiplication algorithm is conducted. The algorithm complication from the computer algebra point of view is characterized. Comparison of the suggested algorithm and the block method of “prohonka” is carried out. The number of records for the method of “prohonka” is calculated. The described algorithm is used in the case of systems with the rarefied three-diagonal matrix. Algorithms of some types rarefied numerical systems of the linear algebraic equations are tested. Three- diagonal systems of the linear algebraic equations solution by the method of chain fractions. The high accuracy of the suggested solution is shown. Function ESSELS is written and tested for the linear algebraic equations with numerical elements solution systems in the MatLab medium. This function implements the algorithm of the linear algebraic equations solution using the method of cut-off systems. This algorithm allows to solve equation systems in two ways: – in the case of symmetrical filling (the quantity of under-diagonals equals the quantity of above-diagonals), and when the quantity of matrix under-diagonals and the quantity of above-diagonals are different. For the comparison of the MatLab packsge with regular programmes a small programme MatLab Band was written. It realizes the procedure of the linear algebraic equations tape systems by means of MatLab. The results of both systems comparison are carried out in the chart. Algorithms for the given test system of the average dimension have a considerable advantages in comparison with the standard functions of the MatLab package. Efficiency of the suggested algorithm is shown in the article. Theoretical and methodological basis of investigation comprise methods of optimization and mathematic modeling.

Стаціонарне температурне поле в оболонках з одностороннім багатошаровим покриттям

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Стаціонарне температурне поле в оболонках з одностороннім багатошаровим покриттям Автори: Гембара, Наталія Олександрівна; Lucko, J.; Hembara, N. Короткий огляд (реферат): Запропоновано розрахункову модель для визначення стаціонарного розподілу температури в оболонці довільної форми з одностороннім багатошаровим покриттям. Отримано розв’язок задачі теплопровідності для оболонки з покриттям і закон зміни температури по товщині. Для оболонок обертання відповідну задачу розв’язано у безрозмірних величинах. Розглянуто оболонку з одностороннім багатошаровим покриттям, поверхні якої омиваються зовнішніми середовищами з різними температурами. Матеріали оболонки та покриттів мають різні теплофізичні характеристики. На контактних поверхнях оболонки і першого шару покриття та між шарами виконуються умови ідеального теплового контакту. На зовнішніх поверхнях системи оболонка- покриття відбувається теплообмін із середовищами за законом Ньютона. Як приклад, досліджено стаціонарне температурне поле в циліндричній оболонці з одностороннім чотиришаровим покриттям.; In the chemical industry and power engineering steel elements made as thin shells of revolution are widely used. Such constructions while in service may be exposed to power and heat loads, and the influence of different aggressive environments. For protection against high-temperature corrosion and thermal protection multi-layer coatings are applied. The difference between the coefficients of linear expansion of shell and coats creates a complex picture of the stress state, when the temperature changes. Thus, to obtain data on the performance of these structures with coatings it is important to examine the distribution of temperature field through the thickness. An arbitrary shell with unilateral multilayer coating, the surface of which is washed by the external environment with different temperatures is being examined. Materials of shell and coatings have different thermo-physical characteristics. On the contact surfaces of the shell and first layer and between layers the conditions of ideal thermal contact are being accepted. On the external surfaces of the shell and the coating there is a heat exchange with the external environment according to Newton's law. Mathematical model for the solution of stationary heat conduction problem for the shell with unilateral multilayer coating was obtained. This analytical solution is relatively simple and convenient for practical use. For the shells of revolution corresponding problem is solved in dimensionless terms. As an example, the stationary temperature field in a cylindrical shell with a unilateral four-layer coating, was investigated. Efficiency and sufficient accuracy of the results of this study were established by comparison with solutions of the same problem obtained by finite element method. Calculations allow to estimate the value of the maximum possible temperature of the shell and the coating with external thermal influences. It was found that the main parameters of influence on the contact temperature is the thermophysical characteristics of the coating. By the selection of them it is possible to achieve or intensify the of heat transfer through the coating or to increase the insulation ability.

Неполіноміальні моделі квантової теорії поля в евклідовому підході

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Неполіноміальні моделі квантової теорії поля в евклідовому підході Автори: Matskiv, R. Короткий огляд (реферат): В рамках евклідової квантової теорії поля запропоновано метод вивчення характеристичних функцій для евклідових функцій Гріна в моделі з експоненціальним лагранжіаном взаємодії в двовимірному просторі при різних значеннях допоміжної константи зв’язку α і головної константи зв’язку g . Доведено, що в двовимірному випадку і α 2 > 8π відповідна евклідова теорія є тривіальною, а у випадку α 2 < 4π і достатньо великих значеннях g > 0 ця теорія нетривіальна при усунутих об’ємному і ультрафіолетовому обрізаннях. Виконання аксіом Остервальдера – Шрадера для евклідових функцій Гріна гарантує існування відповідної квантової теорії поля в аксіоматиці Гордінга – Вайтмана.; New method of investigation of the Euclidean Green functions for the nonpolynomial models of the quantum theory of field is proposed. The model with exponential interaction in the two-dimensional case is analysed. The monography by B.Simon emphathises the importance of these models from the scientific and methodical point of view. It should be noted, that at first the Wightman functions were used to state this theory. But after K.Osterwalder had found the connection between the Wightman and the Euclidean Green functions and the Nelson theorem of reconstruction had been proved, the construction of the relevant Euclidean model of the quantum theory of the field was reduced to the application of the theory of relativity methods (theory of Gaussian processes). While constructive building of the Euclidean Green functions the notions of triviality and non-triviality of the quantum theory of the field under removed ultra-violet and volume cut-offs, are of importance. The following approach to the solving of this problem is proposed. Characteristic measure functions, absolutely continuous relatively Gaussian measure are analysed. These functions are initiative ones for the Euclidean Green functions, that is why constructive building of the characteristic functions, in fact, provides the building of the mathematical model of the Euclidean theory of the field. As in the Lagrangian interaction two constants, principle and auxiluary, are available, the investigation α 2 > 8π and α 2 < 4π . 2 It has been found, that in the case α > 8π under removed ultra-violet cut-off the theory of the field is is carried out separately for the case trivial, that is, the Euclidean Green functions coinside with the relevant functions of the free quantum theory of 2 the field. In the case α < 4π the Euclidean theory of the field for the exponential interaction is non-trivial. In this case the infinite system of the integral equations, which is solved in the correspondingly chosen Banach space, has been obtained for the characteristic functions. The operator norm, which operates in this Banach space, was found to be less than 1. Then, basing on the Banach theorem, it can be stated, that the only solution of the equations system is available, and because of this volume and ultra-violet cut-offs can be removed. As a result, the limitation in the form of unequality on the principle coupling constant, has been obtained.

Температурне поле скінченого термочутливого циліндра за конвективного теплообміну з середовищами змінних температур

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Температурне поле скінченого термочутливого циліндра за конвективного теплообміну з середовищами змінних температур Автори: Заводовська, Н.; Popovych, V.; Zavodovska, N. Короткий огляд (реферат): Розглянуто двовимірну нелінійну стаціонарну задачу теплопровідності для термочутливого циліндра скінченої довжини. Враховано теплообмін на усіх поверхнях циліндра із зовнішніми середовищами різних функційно-змінних температур. Розв’язок задачі побудовано з використанням методу лінеаризувальних параметрів щодо визначення температурних полів у термочутливих елементах конструкцій та скінчених інтегральних перетворень.; A lot of structural elements of modern technology take the form of a finite cylinder and in the manufacture and operation are often subjected to significant temperatures (high and low level temperatures). To ensure their reliable operation already at the design stage the detailed analysis of the temperature field and flow conditions of heat exchange processes should be carried out taking full account of heterogeneity (due to the fact that the physical and mechanical properties of materials depend on temperature changes) and actual operating condition also (taking into account heat exchange on all surfaces the surrounding temperatures of which are not constant). The method of construction the solutions to two-dimensional nonlinear stationary heat conduction problems on the example of thermosensitive cylinder with convective heat exchange is proposed. The convective heat exchange with varying (on the coordinates) surroundings temperature through all cylinder surfaces is considered. The two-step linearization (partial - by introducing the Kirchhoff variable and final - by using the linearizing parameters method) is realized for solving the corresponding nonlinear heat conduction problem. This method is effective for constructing analytical and numerical solutions of heat conduction problems for thermosensitive bodies, if they have convective heat transfer conditions at their surfaces. This method involves the construction of solution to the equation for Kirchhoff variable with a linear condition that includes certain "linearizing parameters". The resulting linear problem for the Kirchhoff variable is solved by finite integral transformation method. The distribution of temperature field of cylinder and also the influence of material temperature-sensitivity on it taking into account linear dependence of heat conduction factor is determined. The comparison of the obtained solutions with solutions of similar problems for the permanent characteristics of the material and the mid-integral characteristics values for a given temperature range is made.

Проектування термоелектричних генераторних модулів з матеріалів на основі MgSi/MnSi

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Проектування термоелектричних генераторних модулів з матеріалів на основі MgSi/MnSi Автори: Білинський-Слотило, Володимир Романович; Мочернюк, Роман Миколайович; Скутельник, Д.; Mikhailovsky, V.; Bilynskyj-Slotylo, V.; Mochernyuk, R.; Skutelnyk, D. Короткий огляд (реферат): Представлено результати комп’ютерного проектування секційних термоелектричних модулів, модулів на основі функціонально-градієнтних матеріалів (ФГМ), а також каскадних структур з матеріалів на основі MgSi/MnSi. Визначено оптимальні концентрації легуючих домішок для матеріалів секцій і віток, оптимальні функції неоднорідності термоелектричних перетворювачів енергії та значення термоелектричних параметрів у каскадних перетворювачах, використанням яких забезпечується досягнення максимальної ефективності термоелектричних генераторних модулів у діапазоні температур 323 – 773 К. Показано, що максимальна ефективність односекційних модулів з матеріалів на основі силіцидів складає η≈6.5 %, двосекційних та модулів з ФГМ – η≈8.5 %, а каскадних структур – η≈8.1 %. Встановлено, що для виготовлення секційного модуля необхідно затратити в 1.28 раза більше матеріалу, ніж для каскадного модуля за умови отримання однакової вихідної потужності.; Constantly increasing demand for energy sources and environmentally friendly generators results in the growing interest in the industrial waste heat recuperation with the help of thermoelectrics. To apply thermoelectric materials widely their high efficiency is a must, but the low cost of the initial components, their mechanical stability and ecological safety are also of great importance. Therefore, the search for the low- cost materials with high thermoelectric parameters and the design of thermoelectric generator modules on their base belong to major topical tasks. A number of silicide-based thermoelectric materials that satisfy the above mentioned requirements have been chosen as a result of literature data analysis. The results of computer simulation of sectional thermoelectric modules, functionally grades materials (FGM) based modules, as well as stage structures from silicide-based materials for industrial waste heat recuperation and that of internal combustion engines and alike are presented in this work. For calculations, the experimentally measured temperature concentration dependencies of the thermoEMF coefficient, electric and thermal conductivities of the materials investigated were used. The optimal concentrations of doping impurities for the material of sections and legs were defined, together with the optimal functions of inhomogeneity of thermoelectric energy converters and the values of thermoelectric parameters in cascade converters. By use of the said converters maximum efficiency is reached for the thermoelectric generator modules in the temperature range of 323-773 K. Thus, single-stage silicide- based modules performance equals η≈6.5 %, that of two-stage and FGM based modules are η≈8.5 %, and η≈8.1 % for multi-stage structures. To produce the sectional module must be expended by 1.28 more material as compared to cascade module at the same output power.

Підвищення ефективності функціонування автоматизованих інформаційних систем на основі планування процедур їх удосконалення

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Підвищення ефективності функціонування автоматизованих інформаційних систем на основі планування процедур їх удосконалення Автори: Копп, В.; Doronina, J.; Kopp, V. Короткий огляд (реферат): Розглянуто принципи підвищення ефективності функціонування автоматизованих інформаційних систем на основі аналізу часу початку їх реінжинірингу, а також планування процедур удосконалення в цілому. Побудовано комплекс марковських і напівмарковських моделей для визначення показників надійності й продуктивності укрупнених кластерів автоматизованих інформаційних систем.; Both, the principles of raising the efficiency of automated information systems functioning by analyzing the starting time of their re-engineering and improvement planning procedures in general are taken into consideration. The complex of the Markov and semi-Markov models to determine the reliability and productivity indices of enlarged clusters of automated information systems is built. To choose the depth (level) of penetration of reengineering procedures the quantitative and qualitative estimation is used. The depth of reengineering penetration is defined by the penetration coefficient correlated with the possible automation level of a certain system element in particular or the whole system in general. To determine the re-engineering starting time for the AIMS two approaches are used. The first one determines the best reengineering starting time by estimating the expenses increase on the system service. The second approach determines the average cycle time of the system on the basis of the semi-Markov model construction. The paper contains the numerical simulation of the distribution functions mean cycle time of dataset service for the Erlang distribution under the conditions defined mathematical expectation and variance for the time between failures, processing unit recovery time, set collection and dataset processing time Results obtained in our work limit the efficiency level of AIMS subsystems. For the systems with clear structural differentiation the estimation of the minimal acceptable level of the system performance indicator for each structural unit is done. As a result, the constraints ensemble was obtained. Thus, the obtained expressions for the structural components of AIMS can be used as limits of the effectiveness of these subsystems, when making decision on the whole system re-engineering. The novelty of this approach realization is the accounting of investments at the stage of the system functioning after the beginning of moral obsolescence and correlation of these expenses with the efficiency of the system ongoing improvement by estimation changes in the mean time of the system cycles. The total amount of efforts (financial, intellectual, creative) on continuous improvement determines the particular starting time and penetration depth of re-engineering procedures, which make possible to save due to the same factors providing the revolutionary change of the system modernization.

Особливості електричних, світлотехнічних та експлуатаційних характеристик напівпровідникових джерел світла

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Особливості електричних, світлотехнічних та експлуатаційних характеристик напівпровідникових джерел світла Автори: Козак, Катерина Миколаївна; Tarasenko, M.; Kozak, K. Короткий огляд (реферат): На основі аналізу та узагальнення отриманих експериментальних даних побудовано алгебраїчну математичну модель електричних та світлотехнічних параметрів напівпровідникових джерел світла. Встановлено, що світловипромінюючі діоди є єдиним з існуючих джерел світла, в яких у процесі перехідного процесу розгорання відбувається падіння як світлового потоку, так і світлової віддачі, а при діміруванні – зростання світлової віддачі.; Basing on the analysis and generalization of the obtained and published experimental data there has been constructed an algebraic mathematical model of semiconductor light sources’ electrical and lighting parameters in the form of five interrelated equations. It has been established that light emitting diodes are the only existing light sources, in which a decrease in both the luminous flux and luminous efficacy takes place during the transition process of glow, while under that of dimming – an increase of the light output. It has been proved that the dynamics of the transition process of the decrease of the luminous flux of semiconductor light sources from the moment of switching to the moment of transition into a steady state regime (with accuracy sufficient for practical purposes) is described by the difference of decreasing and increasing exponential functions of constants of time and integration of various magnitude, which make possible to evaluate the contribution of each transient thermal resistance (the base of light emitting diode-radiator, radiator- environment) to the process of the excessive heat transfer from a driver and LEDs to the environment. It has been proved, that the decrease of the luminous flux during the transition process from the moment of switching to the transition into the steady state regime within 10% range testifies the fact, that under this condition of thermal regime of a lighting product the average duration of the light emitting diode glow will be close to the nominal value claimed in the specifications and technical documentation. The 10% value excess of the luminous flux decrease indicates the light emitting diodes’ p-n junction overheating above the allowable level, at which both the luminous efficiency and average duration of glow will be lower than stated. There has been developed a method of determining an optimal value of nominal current generated on the basis of LED lighting products in terms of providing the necessary magnitude of an average duration of glow based on the investigation of dependence of the relative decrease of their luminous flux on the current from the moment of switching to the transition into the steady state regime, which make impossible to develop and produce substandard products.

Параметри привода багатошпиндельного гайкокрута

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Параметри привода багатошпиндельного гайкокрута Автори: Ніщенко, Іван Олексійович; Кулинич, Іван Якович; Kulynych, A.; Nishchenko, I.; Kulynych, I. Короткий огляд (реферат): Представлено й проаналізовано кінематичну схему багатошпиндельного гайкокрута ударної дії для розбирання і складання різьбових з’єднань кріплення коліс автомобілів. Отримано математичні моделі технологічних параметрів багатошпиндельного гайкокрута – часу розгону до максимальної кутової швидкості системи привода гайкокрута й крутного моменту ударного імпульсу на шпинделі. Математична модель часу розгону системи привода отримана на основі теореми про зміну кінетичної енергії цієї системи, а математична модель крутного моменту ударного імпульсу – на основі теореми про збереження механічної енергії системи. Час розгону залежить від кутової швидкості й потужності електропривода гайкокрута, маси обертових деталей системи привода, їх діаметральних розмірів, а крутний момент, крім цього, ще залежить від жорсткостей кручення вала маховика і шпинделя.; Kinematic diagram of percussive multiple-spindle power nut-driver for disassembly and assembly of threaded connections of motor vehicle wheels is presented and a brief description of its operation. The power nut-driver can fit in the nuts without damaging thread in case of their jamming owing to insignificant torque that ensures unhampered screwing of all the nuts onto studs simultaneously. If any jamming of the nut and stud threads occurs while fitting, a short-time reverse running of the spindles is activated from control panel and another fitting attempt is made. Reverse running of the spindle ensures accuracy of mutual location of the nut and stud necessary for fitting. After fitting and screwing on the nuts are tightened individually, and in the case of unscrewing – individual release from tightening with the aid of angular impact momentum, activating jaw-clutches of rotation transmission to spindles after acceleration of power nut-driver drive system. Mathematical study of technological parameters of multiple-spindle nut-driver – time of acceleration to maximum angular velocity of power nut-driver drive mechanical system and impact momentum torque on the spindle has been carried out. Mathematical models of these parameters have been substantiated. Mathematical model of the time of acceleration of the power nut-driver drive mechanical system was elaborated on the basis of the theorem on the change of kinetic energy of the system. This time depends on angular velocity and capacity of power nut-driver electric drive, weight of rotating parts of the drive system and their diameter dimensions. Mathematical model of impact momentum torque of the spindle was obtained on the basis of the theorem on the system mechanical energy conservation. Kinetic energy of rotating parts of the power nut-driver drive, the flywheel, in particular is transformed into potential energy of the flywheel shaft and the spindle during their rotation at the time of unscrewing or tightening of nuts. The torque depends on the same parameters as the parameters of acceleration and, besides, on torsional stiffness of the flywheel shaft and the spindle. This multiple-spindle power nut-driver as compared with the known single-spindle power nut-drivers reduces the time for dismounting and mounting motor vehicle wheels. This is ensured by simultaneous capping of the heads on all the nuts of the wheel and replacement of manual fitting by mechanical fitting.

Техніко-економічне обґрунтування технологічного процесу сівби зернових культур

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Техніко-економічне обґрунтування технологічного процесу сівби зернових культур Автори: Навроцька, Тетяна Дем’янівна; Лотоцький, Роман Ігорович; Фльонц, Олег Володимирович; Pavelchuk, Y.; Navrotska, T.; Lototskyi, R.; Flionts, O. Короткий огляд (реферат): Одним із найважливіших технологічних заходів в аграрному виробництві є сівба сільськогосподарських культур, тому ми привели економічне обґрунтування нового способу сівби зернових культур підгрунтово-розкидним способом. Цей спосіб забезпечує кращі умови сівби, живлення і раціонального використання поживних елементів, грунтів та сонячної енергії, що дасть можливість підвищити врожайності на 10...15%. Крім цього, це дає можливість зменшити застосування хімічних препаратів для боротьби з бур’янами і зменшує трудоємність вирощування зернових.; One of the most important production-effective measures in the agricultural production is the sowing of agricultural crops, application of the under-soil broadcast sowing in particular. The most often this problem arises while growing food grains, the area of feeding of which requires efficient application of the soil minerals and solar energy. Besides, it makes possible to decrease the application of chemicals for weeds removal. The objective of the work is to raise the crop capacity due to the even distribution of seeds on the feeding area basing on the power-saving technologies. New construction of the operating member- ploughshare, which provides technological-economic interpreting of the production-effective process of food grains sowing, has been proposed. To calculate the economic efficiency the main indices, which take into account the manufacturing and maintenance of the row and experimental drills: saving of maintenance and labour expenses, savings per year, additional expenses justification, grain production profitability, drills construction metal- consumption, etc, have been found. Analytical dependencies of determination the maintenance expenses for the driller operation unit have been derived. The annual economic effect index was found as the difference of annual presented and comparative variants as well as the metal-consumption of the ploughshare or machine construction. Besides, new coefficients of the paying variation of the seeds even distribution on the feeding area, as well as the increase of the seeds sowing row width in the under-ploughshare area, have been derived by the authors. It has been determined, that according to the main indices the experimental drill possesses higher economic efficiency than that CСЗС-2.1. Application of the developed ploughshares makes possible to decrease the maintenances expenses for 1 hectare of sowing by 30% and labour expenses by 32.9%. Annual decrease of the expenses or the annual economic efficiency due to the application of experimental drill is 11968 hrns as compared with that of the drill СЗС 2.1.

Дослідження коливань у механізмах з асинхронним приводом

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Дослідження коливань у механізмах з асинхронним приводом Автори: Ромасевич, Юрій Олександрович; Lovejkin, V.; Romasevich, Yu. Короткий огляд (реферат): Наведено аналіз коливних явищ, які виникають при розгоні асинхронного привода механізму. При проведенні розрахунків використано двомасову динамічну модель. Зв’язок між зосередженими масами механізму – пружно-в’язкий. Показано, що нехтування у розрахунках електродинамічними перехідними процесами двигуна (використання статичної механічної характеристики) може призвести до резонансу та перевантаження елементів механізму динамічними зусиллями. Вказано способи забезпечення відсутності резонансу в механізмах, обладнаних асинхронним приводом та наведено основні напрямки подальших досліджень.; The analysis of oscillatory phenomena that occur during acceleration of asynchronous drive mechanism is presented in the article. In the calculations two-mass dynamic model was used. Generalized coordinates of the mechanism and its drive are adopted to be angular. The constraint between localized mass of mechanism is elastic- viscous. The equation of motion of a dynamical system with help of the numerical methods has been solved. The maximum dynamic moment in the elastic-viscous constraint of mechanism was found. The influence of the values of the system parameters on the value of the dynamic forces in its elements is shown. In the research the dynamic and static mechanical characteristics of the engine are used. Dynamic characteristic is given in the form of equations in orthogonal coordinates fixed α and β. It is shown that the neglection of in the calculation of electrodynamic transients of engine (use of static mechanical characteristics) can lead to resonance and overload of elements of the mechanism of dynamic forces. The conditions of resonance in the mechanism, associated with the coincidence of the natural oscillation frequencies of the mechanism with one harmonic frequency electromagnetic torque have been investigated. It is shown that in the resonance appearance the width of the resonance zone, the attenuation coefficients of pulsating component of the electromagnetic torque and damping coefficients of the mechanical parts of the system are of great importance. Some considerations about the work of distributed parameter systems with an induction engine have been stated. The methods to ensure the absence of resonance in the mechanisms with asynchronous drive have been presented. Basic directions of further researches are listed. In order to establish the degree of danger of resonance for systems with distributed parameters it is necessary to carry out the numerical integration of differential equations of motion of the system and to find the maximum force in the elements of machines and mechanisms. Analytical dependences presented in the article are also shown in the graphical form.

Вплив теплозмін під час експлуатації парогонів тес на статичну тріщиностійкість сталі 15Х1М1Ф

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Вплив теплозмін під час експлуатації парогонів тес на статичну тріщиностійкість сталі 15Х1М1Ф Автори: Кречковська, Галина Василівна; Бабій, Л.; Student, O.; Krechkovska, H.; Babiy, L. Короткий огляд (реферат): Показано, що локальний параметр механіки руйнування – статична тріщиностійкість (JIC), чутлива до зміни стану металу внаслідок деградації в експлуатаційних умовах. Виявлено, що кількість зупинок технологічного процесу під час експлуатації сталі, орієнтація зразків (осьова й тангенціальна) та місце їх розташування в перерізі стінки труб (біля зовнішньої та внутрішньої поверхонь труб) впливають на рівень статичної тріщиностійкості. За однакової тривалості експлуатації на головних парогонах ТЕС, але різної кількості зупинок блоків, які супроводжуються значними перепадами температури в стінці труб, найбільше зниження рівня JIC сталі 15Х1М1Ф зафіксували для металу, що переніс більшу кількість зупинок. Цим доказано, що показник JIC високочутливий до зміни стану експлуатованого металу під впливом теплозмін. Проаналізовано механізми руйнування металу у вихідному стані та після експлуатації, виділено вплив кількості пусків-зупинок технологічного процесу на інформативні фрактографічні ознаки.; The main steam pipelines of TPP are subjected to a combined effect of number of technological factors causing the degradation of steel. Lot of operational factors affect the workability of energy equipment. Among these factors are hard temperature-force operating conditions (temperature of the steam pipelines is up to 570oC and the steam pressure – 24 MPa) and hydrogenated environment. One more reason of the loss workability of equipment was revealed recently. This is a frequent shutdown of the process caused by exploitation of the blocks in a maneuvering mode. It is known that fracture toughness (JIC) is a local parameter of fracture mechanics sensitive to changes in the state of the metal as a result of its degradation in service conditions. It was shown that JR-curves significantly differ for the steel 15Kh1M1F in virgin state and used for a same time (~2⋅105 h), but at different numbers of process shutdowns on the steam pipeline. It was revealed that number of shutdowns during longtime operation of steel and orientation of the specimens (axial and tangential) and its location in the cross section of tube wall (near the outer or inner surface of the tube) affect the value of fracture toughness. At the same operation time of steel on the main steam pipeline of TPP, but at different numbers of shutdowns the maximum reduction of the JIC level was revealed for the 15Kh1M1F steel after more shutdowns. Consequently, JIC level is the sensitive indicator of changes in the state of the metal under the influence of thermal cycles caused by shutdowns. The fractographic features of the steel in virgin state and after operation during the same time on the main steam pipeline of TPP, but at different numbers of shutdowns were analyzed. The wide stretch zone with following ductile fracture by forming of dimple structure was revealed on the fracture surface of steel in virgin state. A few fractographic features were revealed on the fracture surfaces of long-time operated steel. That is, the stretch zone on the fracture surface of the metal operated at smaller number of shutdowns is significantly less than in the non-operated metal, but in the steel operated at larger number shutdowns - it disappears. Ductile increment of cracks during static active loading of specimens of operated steel are essentially decreased and the continuity of the crack fronts disappeared. At the stage of spontaneous fracture the steel operated at smaller number shutdowns was destroyed by the mixed inter- and transgranular fracture, but the steel after more shutdowns – practically only by intergranular fracture. Intergranular fracture was considered as an indicator of the weakening the boundaries between the neighbouring grains.

Дослідження властивостей епоксикомпозитів, наповнених нанодисперсним алмазом, методом ІЧ-спектрального аналізу та оптичної мікроскопії

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Дослідження властивостей епоксикомпозитів, наповнених нанодисперсним алмазом, методом ІЧ-спектрального аналізу та оптичної мікроскопії Автори: Сапронов, Олександр Олександрович; Buketov, A.; Sapronov, O. Короткий огляд (реферат): Досліджено динаміку адгезійних і когезійних властивостей композитів від вмісту часток нанодисперсного алмазу. На кривих залежності властивостей епоксидних композитів від вмісту наночасток алмазу доведено існування двох максимумів, які свідчать про різні механізми структуроутворення композитів залежно від їх наповнення. Методом ІЧ-спектрального аналізу встановлено, що при введенні часток наноалмазу (за оптимального вмісту) відбувається розкриття епоксидних циклів з наступним утворенням первинних і вторинних амінів.; The dynamics of adhesive and cohesive properties of composites from the content of particles nanodispersed diamond has been investigated. On the curves of dependence of adhesive, physical, mechanical and thermal properties of epoxy nanocomposites on the diamond nanoparticles content the existence of two peaks, testifying different mechanism of structure composites depending on their content has been proved. The mechanism to improve properties of composites, which provide the appearance of the first peak due to the fact, that for most of the content the effect of ultrasonic pre-treatment of compositions is realized. It causes the activation of interfacial interactions and, consequently, improved material properties. The second maximum is due to the fact that the filler formed around the outer surface layer of considerable thickness, and with our advanced chemical interfacial interaction between the matrix formed the lattice structure with a high degree of crosslinking. The method of infrared spectral analysis explored the nature of chemical bonds that arise in the process of structure of epoxy composites containing particles nanodiamonds. It has been found that the introduction of nanodiamond particles (for optimal content) it has been the opening of epoxy cycles with the subsequent formation of primary and secondary amines occurs. It testifies the extensive interaction of the filler macromolecules with the sites on the surface of the filler. Taking advantage of the optical microscopy the cracking surface of nanocomposite materials has been investigated. In composites with the maximal content of particles the surface of globular nature with almost uniform distribution of craters of about similar size and shape was observed. The obtained results indicate on a uniform distribution of stresses in the composite volume, which makes possible to state the thermodynamic equilibrium state of the system after switching.

Закономірності зміни механічних характеристик сталі 12Х1МФ з різних зон гину парогону ТЕС

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Закономірності зміни механічних характеристик сталі 12Х1МФ з різних зон гину парогону ТЕС Автори: Студент, Олександра Зиновіївна; Никифорчин, Ю.; Svirska, L.; Student, O.; Nykyforchyn, Yu. Короткий огляд (реферат): Гини парогонів ТЕС характеризуються неоднаковою деформацією металу різних зон: розтягненої, нейтральної, стисненої. Як результат – різні механічні властивості цих зон унаслідок деградації. Досліджено міру деградації сталі 12Х1МФ з різних зон гину після 2,5·105 год її експлуатації у системі парогонів ТЕС. Стан металу оцінювали за результатами візуального обстеження та за механічними характеристиками за одновісного розтягу та удару на повітрі. Виявили, що максимальних змін внаслідок експлуатації зазнають механічні характеристики сталі розтягненої та нейтральної зон гину.; Hard temperature-power operating mode of the steam pipeline (vapor pressure up to 14 MPa, temperature – up to 565 oC and a large number of shutdowns of the process), and long-term influence of an aggressive hydrogenating environment on stressed metal promote degradation of its structure and reduce the mechanical properties, which were ensured by their workability at the beginning of operation. Therefore, the diagnostics of the technical state of metal of the steam pipeline ensures the reliability of their operation and does not lose relevance to the power system of Ukraine with critically worn-out equipment. Features of degradation of thermal power plant steam pipeline bending were caused by non-identical conditions of deformation of the metal in different zones (tensile, compressed and neutral) of bend as on the stage of production and the follow long-term operation. Due to the technological features of production and peculiarities of the cross-sectional shape of bends the maximum tensile stresses occur in the tensile zone of bending, where the wall thickness of tube is minimal. Mechanical properties of metal from different bend zones were differed after long-term impact of stress. The level of degradation of 12Kh1MF steel from different zones of bend after 2,5·105 hours of operation in the steam pipeline system of TPP was evaluated in this paper. Technical state of metal was estimated by visual inspection of bend and using mechanical characteristics determined at uniaxial tension and impact test on the air. During visual inspection of outer surface of the pipe an axial cracks in the tensile zone of bend, caused by high temperature creep, were detected. It was established that mechanical properties of operated steel from tensile and neutral zones of bend is maximally changed. That is, the characteristics of plasticity, determined on the tangential specimens were sensitive to changes in the technical state of steel. Reduction of area of metal from tensile zone of bend is in 2 times lower than the minimum allowable value (27% and 55% respectively). Impact toughness level of the metal from tensile zone of bend determined on specimens of both orientations was lower than the regulated value for heat-resistant steels too. This confirmed that the brittle fracture resistance characteristic is also highly sensitive to changes in the technical state of the pipeline bend metal. Taking into account the fact that degradation of damaged bending has reached the maximum degree (since the bend has been damaged during operation), the level of the impact toughness of the metal can be proved expediency of stopping the exploitation the actual structural elements of steam pipeline.

Особенности динамических процессов в прокатных станах и их диагностические свойства

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Особенности динамических процессов в прокатных станах и их диагностические свойства Автори: Веренев, В.; Bolshakov, V.; Verenev, V. Короткий огляд (реферат): Приведены некоторые результаты измерений момента сил упругости в главных линиях клетей прокатных станов и вибрации оборудования при захвате полосы валками. Установлен ряд особенностей переходных процессов, связанных с технологией прокатки и состоянием оборудования. Получены и обоснованы новые информативные и диагностические признаки. Впервые предложено и обосновано в качестве диагностического признака использовать время запаздывания реакции участков линии привода на ударную нагрузку. Разработаны и в промышленных условиях опробованы новые методы и способы диагностики угловых зазоров.; The results of measurements of the elastic force moment in the main line of the drive stand of rolls and equipment vibration when biting of band by rollers are provided. A number of features of transients associated with the technology of rolling and condition of the equipment is identified. New symptoms and diagnosis information are received and justified. For the first time the usage of time delay reaction in the biting of band rollers is proposed and justified as a diagnostic indicator. The time delay depends on the equipment wear and corner clearance. The larger the angular clearance the greater the delay time. Time lag is defined by signals of measurement of torque on the driving shafts, and by the vibration sensors. The sensors are mounted on a rolling stand and frame along the main line of the drive stand of rolls. The regularities of changes in the dynamic coefficient and delay time of the drive stand of rolls with the wear and angular clearances on the spindle and motor areas are set. New methods and ways to diagnose angular clearances based on measuring the moment of elastic force and vibration equipment are developed and tested in an industrial setting. An algorithm for diagnosing the technical condition of the spindle and motor areas as measured transients is developed. The method is recommended for systems of vibration diagnostics development.

Оценка локальной прочности и повреждаемости хрупких материалов по параметрам статистического распределения экспериментальных данных

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Оценка локальной прочности и повреждаемости хрупких материалов по параметрам статистического распределения экспериментальных данных Автори: Сорока, Е.; Хворостяный, В.; Шабетя, А.; Трегубов, Н.; Rodichev, Y.; Soroka, E.; Shabetia, A.; Khvorostianiy, V.; Tregubov, N. Короткий огляд (реферат): Проведен статистический анализ результатов испытаний листового стекла и алюмокерамики при царпании со скалыванием индентором Роквелла. Определены параметры распределения Вейбулла для экспериментальных результатов. Получены статистически обоснованные значения параметра повреждаемости при вероятности разрушения от 0,01 до 0,99, что позволило уточнить характеристики локальной прочности стекла и керамики и повысить достоверность прогноза работоспособности материала при заданной вероятности разрушения ответственных изделий. Показана неприемлемость линейной аппроксимации зависимости разрушающей нагрузки P от расстояния разрушения L при локальном нагружении хрупких материалов. Для листового стекла в области малых нагрузок обнаруженa аномально высокая повреждаемость, характеризующаяся возможными размерами скола до 0,520 мм, что в три раза превышает предельные размеры сколов для керамики Al2О3-1. Результаты могут быть использованы при выборе и оптимизации технологии изготовления оптического стекла, дентокерамики и режущего керамического инструмента.; Local strength and the edge damageability of amorphous and crystalline brittle materials are estimated by the methods of statistical analysis. The Weibull distribution is used to analyze experimental data of scratching with edge chipping for the samples of float glass and dense ceramics Al2О3-1. The shape and the scale parameters of the Weibull distribution for the experimental results on the edge destruction, depending on the distance from the edge are determined. A fundamental difference in the mechanical behavior of amorphous and crystalline brittle materials under the local loading is detected. Statistically valid values of damageability parameter L for the fracture probability in the interval 0.01...0.99 are obtained. This allowed specifying the characteristics of the local strength of glass and ceramics, and improving the reliability of the forecast performance of the material at a given probability of failure. It is obtained, that dense ceramic is characterized by non-linear S-shaped form of the plot of the fracture load P versus fracture distance L. In the range of high loads of glass, a similar to ceramic S-shaped dependence P = f (L) is observed. Abnormally high damageability for float glass in the range of small loads characterized by chipping to the possible size of 0.520 mm, which is three times the size for chipping of ceramic Al2O3-1, is detected. It is shown that the estimation error in the parameter of fracture resistance to chipping FRS at the failure probability of 1% as an average value of the ratio P/L was 64% and 391% for ceramics and glass, respectively, compared with the predicted resistance to chipping, defined on the basis of a probabilistic approach. This proves the unacceptability of the linear approximation of the dependence P = f (L), which has been adopted in literature, especially for critical parts made of the brittle materials. The results are the basis for a focused selection of brittle materials, depending on their function. The results can be used for selecting and optimizing the manufacturing technology of optical glass, dental ceramics and ceramic cutting tool.

Теория реконструкции температурного поля на основе ультразвукового зондирования двухслойных стенок реакторов

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Теория реконструкции температурного поля на основе ультразвукового зондирования двухслойных стенок реакторов Автори: Запорожец, О.; Михайловский, В.; Носарь, А.; Dordienko, N.; Zaporozhets, O.; Mykhailovsky, V.; Nosar, A. Короткий огляд (реферат): Работа посвящена совершенствованию теоретической модели реструктуризации теплового профиля Т(x,t) в двухслойной пластине с односторонним доступом по данным измерений средней по толщине стенки х температуры (t) при тепловом воздействии на недоступную поверхность пластины. Модель предназначена для использования в методе ультразвукового неразрушающего контроля УЗНК температурных полей и обусловленных ими термических напряжений в корпусах ядерных реакторов ЯР типа ВВЭР в нестационарных тепловых условиях. Он реализуется путем регистрации при внешних тепловых воздействиях изменений в реальном времени t времени задержки УЗ сигнала τ(t) на выделенном участке стенки корпуса реактора, определении по данным УЗ измерений средней по толщине стенки х температуры (t)=f(τ,t), реструктуризации по установленному на основе теоретической модели алгоритму теплового профиля и расчета соответствующих Т(x,t) термических напряжений σ(x,t). В предыдущих работах с участием авторов основой для расчета теплового профиля по данным (t) использована модель одно- или двухслойной полубесконечной пластины, а также однослойной пластины конечной толщины. При этом модель, несмотря на хорошую согласованность с экспериментом при малых временах УЗНК и вблизи приконтактной с теплоносителем зоны, не учитывает изменений температуры на поверхности конструкции, что ограничивает временные рамки УЗ мониторинга и увеличивает погрешность контроля. В данной работе получены выражения для теплового профиля Т(х,t) в двухслойной пластине конечной толщины, которая нагревается с одной поверхности. Выражения использованы для сравнительного анализа двух теоретических моделей при расчете теплового профиля по данным предыдущих комплексных УЗ и термометрических исследований массивных образцов из корпусной стали 15Х2МФА при импульсной тепловой нагрузке. Установлено, что теоретическая и экспериментальная временные зависимости температуры в сечении пластины (массивного образца) на фиксированном расстоянии от зоны контакта с источником нагрева х=const хорошо описываются полиномом третьей степени. Результаты реструктуризации Т(х,t) по алгоритму усовершенствованной модели для х=const хорошо согласуются с данными термометрических измерений.; The paper is devoted to improvement of the theoretical model of restructuring thermal profile Т(x,t) in the two-layer plate with one-way access based on measurements of average temperature (t) by thickness wall x under the thermal action on inaccessible plate surface. The model is designed to be used it in the method of ultrasonic nondestructive testing (UNDT) of temperature fields and caused by them thermal stresses in reactor vessels of the WWER type at non-stationary thermal conditions. It is implemented by recording during the thermal actions of changes in real-time t delay signal τ(t) on a dedicated section of the reactor wall, determining of the average temperature by wall thickness (t)=f(τ,t) according to the ultrasound measurements data, restructuring thermal profile via algorithm based on the theoretical model and calculating corresponding to Т(x,t) thermal stresses σ(x,t). In previous researches, in which the authors were involved, the basis for calculating the thermal profile according (t) a one- or two-layer semi-infinite plate model and the one-layer plate of finite thickness were used. Despite of good consistency with experiment at small times UNDT and around near-contact with the coolant zone the model does not take into account the temperature changes on the construction surface, which limits the time frame of ultrasound monitoring and increases method error. In this paper expressions for the thermal profile Т(х,t) in two-layer plate of finite thickness, which is heated on one surface were obtained. The expressions were used for comparative analysis of two theoretical models for the calculation of the thermal profile according to the previous complex ultrasound and thermometric studies of bulk samples of the vessel steel 15Cr2MFA under pulsed thermal loading. It was found that the theoretical and experimental temperature time dependence in the cross section of plate (bulk sample) at a fixed distance from the contact with a heat source х=const is well described by the third degree polynomial. Restructuring results of Т(х,t) by the algorithm of improved model for х=const are in good agreement with the thermometric measurements data.

Конструкційна міцність скла та вплив масштабного фактора

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Конструкційна міцність скла та вплив масштабного фактора Автори: Rodichev, Yu. Короткий огляд (реферат): Cкло є пружним крихким матеріалом з переважним впливом стану поверхні на пошкодження, руйнування та міцність елементів при термомеханічному навантаженні. З позицій континуальної механіки та механіки руйнування розглянуто закономірні особливості конструкційної міцності листового скла при різних видах напруженого стану. Показано, що опір руйнуванню, міцність і ресурс скляних елементів, в першу чергу, залежать від структури поверхневого тріщинуватого шару, який утворюється при виготовленні базового флоат скла, вирізуванні та обробленні деталей і постійно змінюється під час виготовлення, монтажу та експлуатації конструкцій внаслідок поступового розсіяного та локалізованого пошкодження і підвищення дефектності поверхні. Встановлено, що глибина технологічних дефектів, які призводять до зменшення міцності великогабаритних елементів зі скла, є значно більшою, ніж мікротріщини, що є джерелами руйнування традиційних малих та стандартних зразків при контрольних випробуваннях міцності будівельного скла. Запропоновано технічний підхід до експериментального оцінювання конструкційної міцності листового скла з урахуванням неоднорідності критичних поверхневих дефектів, впливу масштабного та інших визначальних факторів, який рекомендовано для використання у лабораторних та виробничих умовах для забезпечення належної міцності та ресурсу великорозмірних будівельних конструкцій. Обгрунтовано необхідність збільшення довжини зразків флоат скла до 3,2 м та більше, щоб підвищити достовірність прогнозування міцності та ресурсу великорозмірних будівельних конструкцій. Для оцінювання міцності скляних балок з вертикальним розташуванням несівних пластин рекомендовано метод випробування пластин на згин у вертикальному положенні.; Glass is a typical elastic brittle material with a predominant influence of glass surface state on the damaging, fracture and strength of the elements under thermo-mechanical loading. Basing on the continual mechanics as well as on fracture mechanics there were analyzed the regularities of a structural strength for sheet float glass under different modes of stress state. It was shown that fracture resistance, strength and resource of glass structural elements depend on structure of surface cracked layer first of all. This layer is formed during the production of float glass, as well as under the glass cutting and machining of the details. The defects and micro-cracks in this layer are not in the constant state. Their sizes and shapes change permanently in the result of diffuse and localized damaging of the glass surface under the production and installation operations, and under the influence of normal and extreme operation conditions. There were analyzed the experimental methods of structural strength of glass plates evaluation under the bending. The paper shows the need to consider the influence the size of defects in the surface of samples and components during mechanical testing of the structural strength of glass. It was obtained that the depth of critical technological defects, which are typical for large size architectural glass parts is significantly larger than the depth of cracks formed under processing of conventional small and standard specimens for strength control. So the results of these specimens’ tests don’t reflect the factual values of building structures made of float glass.The use of large specimens with a length up to 3.2 m or more for the experimental estimation of surface quality and the real strength of structural components of sheet float glass is more effective than the use of standard techniques, which specify the use of small samples. To estimate the strength of glass beams with vertical load- bearing plates test method with bending the plates in vertical position is recommended. These methods were proposed for the use at the implementation of complex technical approach for the guaranteeing of required strength and durability of the architectural glass structures. This technical approach was realized in the building industry. It includes the special set of the mechanical tests of small specimens and large size samples of glass with the dimensions comparable with real glass constructions. The full scale experiments on the real building structures may be made to obtain the important data on surface state, types and sizes of typical damages and critical parameters of surface micro-cracks. The estimation of real strength level and durability of load-bearing glass structures was made basing on the results of mechanical tests and micrographs of specimens and structural elements with a fracture focus analysis. The results may be used for the development of glass technology and structures optimized basing on strength and durability parameters.

Оцінювання граничного стану моделі колектора пароперегрівника теплової електростанції за підходом R6

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Оцінювання граничного стану моделі колектора пароперегрівника теплової електростанції за підходом R6 Автори: Бревус, Віталій Миколайович; Ясній, Володимир Петрович; Лапуста, Ю.; Yasniy, O.; Brevus, V.; Yasniy, V.; Lapusta, Y. Короткий огляд (реферат): Теплові електростанції (ТЕС) належать до важливих об’єктів, відмови яких можуть призвести до аварій зі значними наслідками. Більшість ТЕС в Україні вичерпала свій проектний ресурс, який значною мірою залежить від основних елементів пароводяної системи енергоблоків, що мають суттєві експлуатаційні пошкодження. Тому важливим завданнями є достовірне оцінювання граничного стану колекторів пароперегрівників із застосуванням сучасних європейських підходів та врахуванням експлуатаційної деградації матеріалу. Колектори пароперегрівників ТЕС експлуатуються у середовищі водяної пари під тиском 15,5 MPa за робочої температури 545 oС. Тривалі термомеханічні напруження, корозійно-наводнене середовище та сповільнене деформування у цих елементах конструкцій спричиняють появу втомних тріщин на внутрішній поверхні колектора. Тріщини переважно зароджуються вздовж границь зерен, ослаблених порами та виділеннями карбідів. Унаслідок експлуатації колекторів змінюються характеристики механічних властивостей матеріалу. Оцінено граничний стан моделі колектора пароперегрівника котла ТП-100 з використанням діаграми оцінювання руйнування (ДОР). ДОР будували для Kmat = KIc та Kmat = Kfc, враховуючи коефіцієнти запасу міцності для випадку пластичного колапсу та крихкого руйнування моделі колектора з поперечною тріщиною на внутрішній стінці для різних співвідношень довжини тріщини l до її глибини a.; Thermal power plants (TPPs) belong to the important objects, the failure of which can cause accidents with severe consequences. A great part of Ukrainian TPP has exceeded its design life, which is determined, to large extent, by the main elements of steam power systems. Therefore, the main task is to assess correctly the superheaters collectors limit state using modern approaches and taking into account the service degradation of material. TPP superheater collectors operate in the environment of water steam under the pressure of 15.5 MPa at temperature 545 oC. As a result of combined action of prolonged thermo-mechanical stresses, corrosive and hydrogen environment and slow deformation, fatigue cracks emerge in these components on the inner collector surface. Operation of collectors results in the change of the material properties. The limit state of TP-100 type boiler steam superheater collector model was assessed using failure assessment diagram (FAD). The FADs were built for Kmat = KIc and Kmat = Kfc. taking into account safety factors for plastic collapse and for brittle fracture mechanisms for the collector model with part circumferential internal surface crack for various ratio of crack length l to depth a. The influence of internal surface crack that is perpendicular to the cylinder axis, on the residual structural integrity of TPP superheater collector has been studied. The FADss were built taking into account the fracture toughness of 12Cr1MoV steel after 179 thousand operation hours for static and cyclic loading and, also, the safety factors for the brittle fracture mechanism and plastic collapse. The critical sizes of the inner surface defect, that is perpendicular to the axis of the cylinder, considering fracture toughness of 12Cr1MoV steel for static and cyclic loading, were assessed. It was found out, that with the increase of ratio the minimum crack depth that is critical for the structural element decreases.

Закономірності зміни несучої здатності матеріалу нафтогазопроводів на пізній стадії експлуатації

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Закономірності зміни несучої здатності матеріалу нафтогазопроводів на пізній стадії експлуатації Автори: Станецький, Андрій Ігорович; Мартинюк, Р.; Полутренко, Мирослава Степанівна; Присліпська, Галина Миронівна; Poberezhny, L.; Pryslipska, G.; Stanecky, A.; Martynuk, R.; Polutrenko, M. Короткий огляд (реферат): Процеси постачання природного газу супроводжуються значними його втратами (у 2001 р. – 1,93 млрд. м3). У зв’язку з цим комплексна проблема мінімізації втрат і підвищення ефективності використання енергоносіїв є вельми актуальною і її розв’язання дасть змогу зекономити значні кошти, які можна буде спрямувати на забезпечення безперебійності й надійності постачання газу споживачу, підтримку належного функціонування газотранспортної системи в цілому. Особливо важливого значення набувають експериментальні роботи в цьому напрямку, виконані за новими ефективними методиками, а саме, комплексні дослідження деформівної системи «труба – ґрунтовий масив» та вивчення кінетики протікання корозійних процесів. З цією метою проведено дослідження синергічної дії корозійного і механічного чинників на зразках-моделях, вирізаних зі стінки труби. Об’єктом досліджень вибрано трубопровідну сталь 17Г1СУ, яка є на даний час однією з найпоширеніших у нафтогазовому комплексі. Для дослідження впливу експлуатаційної деградації було виготовлено партію зразків з матеріалу труби, яка пробула в експлуатації 41 рік. Встановлено закономірності зміни несучої здатності матеріалу нафтогазопроводів на пізній стадії експлуатації у підкислених хлоридних модельних середовищах. Показано, що в кислих грунтових електролітах деградована трубопровідна сталь має схильність до раптових деформаційних скачків, які можуть спричинити спонтанну розгерметизацію трубопроводу. Зафіксована деформаційна поведінка сталі трубопроводу потребує подальшого системного вивчення з метою підвищення рівня безпеки та забезпечення надійної експлуатації наявних нафто- та газопровідних мереж. У подальшому необхідно вивчити вплив терміну експлуатації на електрохімічні показники сталей нафтогазового сортаменту з метою оптимізації параметрів активного та пасивного протикорозійного захисту.; The process of natural gas supply is evidently accompanied with its losses. For instance, there were lost around 1.93 billion m3 in the year of 2001. Due to this fact, the complex problem of minimizing losses and improving energy efficiency is urgent and its solution will help to save a lot of money that could be spent on ensuring continuity and reliability of supply to consumers, as well as to support the proper operation of the gas transportation system. Relevant experimental works are of great importance, especially those, performed while employing new effective methods, the comprehensive studies of «pipe – soil array» deformable system and corrosion processes kinetics in particular. To do this, the corrosion and mechanical synergistic factors action has been studied on the specimens, cut from the pipe wall. The study of steel deformation behavior under loading and in the conditions, that are similar to operational, makes possible to estimate the pipeline lifetime, to predict correctly the operational risks and to estimate the level of potential environmental threats, caused by technical objects operation. It is important to study the deformation kinetics in corrosive environments, because the damage level is a result of mechanical and corrosive factors synergistic action, that increases nonlinearly and is connected with the associated operational risks. The object of study is 17G1S pipeline steel, that is currently one of the most commonly used in oil and gas industry. To study the impact of operational degradation a set of samples was machined from the pipeline, that was 41 years under operation. The laws of oil and gas bearing capacity material changes at the late stage of exploitation in acidified chloride modeling environments were obtained. It was shown that in acid electrolytes soil the degraded pipe steel has a tendency to sudden deformation jumps, that can cause spontaneous depressurization of the pipeline. The observed steel pipeline system deformation behavior needs further study to ensure existing oil and gas pipeline networks safety and reliable operation. Further, it is necessary to study the effect of lifetime on the steel oil and gas electrochemical properties in order to optimize the parameters of active and passive corrosion protection.

Оценка достоверности контроля трещин в авиационных конструкциях

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Оценка достоверности контроля трещин в авиационных конструкциях Автори: Бурау, Н.; Хумарян, Л.; Ignatovich, S.; Bouraou, N.; Khumarian, L. Короткий огляд (реферат): Достоверность обнаружения трещин методами неразрушающего контроля (НК) определяется вероятностью обнаружения дефекта с заданным размером а – POD(a). Показано, что этот показатель определяет надежность всей системы НК, включая человеческий фактор. На примере использования вероятностного подхода Бейеса с учетом POD(a) показана возможность некорректного обоснования эмпирического распределения размера дефектов.; The realization of the damage tolerance concept for aviation structures is defined appreciably by solution of a problem of the damage detection reliability by nondestructive inspection (NDI) methods. The reliability of cracks detection by NDI methods is defined by probability of detection of the given flow size a – POD (a). The reliability index of the NDI taking into account the reliability of the flow detection or miss POD (a) is the probability of the crack size detection more than a. Another reliability index of the NDI system, which depends on POD (a), is the missing probability of the crack size more than a. It is shown that POD (a) defines reliability of all NDI system, including the human factor. The example of a wing surface control by eddy currents is considered for the plane round rivet holes in knots of skin and stringer fastening. The distribution of the detected crack length is described by a Weibull distribution (a posteriori distribution). However, this distribution cannot be accepted as correct because the part of cracks will be not detect under control (especially small sizes cracks). It is shown that a priori (valid) crack length distribution can be defined by using of the Bayesian probabilistic approach, which essentially differs from initial Weibull distribution. The approach offered in this paper is useful to an estimation of a technical condition of aircraft structures by results of operation defects testing.

Моделювання континуального руйнування просторових тіл в умовах тривалого статичного і циклічного навантаження

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Моделювання континуального руйнування просторових тіл в умовах тривалого статичного і циклічного навантаження Автори: Гуляр, Олександр Іванович; Пискунов, С.; Bazhenov, V.; Gulyar, O.; Pyskunov, S. Короткий огляд (реферат): Представлено методику моделювання процесів континуального руйнування кругових та призматичних тіл складної форми в умовах тривалого статичного і багатоциклового навантаження: скінчено-елементна база для визначення напружено-деформованого стану просторових тіл на основі напіваналітичного методу скінчених елементів (НМСЕ), алгоритми визначення феноменологічного параметра пошкодженості та моделювання еволюційних процесів розповсюдження зон континуального руйнування. Наведено результати розв’язання практичних задач із визначення розрахункового і додаткового ресурсу відповідальних просторових об’єктів.; Techniques of continual fracture process modelling of complex shape circular and prismatic bodies under elastic high-cycle deformation and in condition of creep under prolonged static load is presented in this paper. The semianalytic finite element method (SFEM) to determine the stress-strain state is used. SFEM involves the application of finite element mesh in the cross section of the body, and using one finite element in the direction of straight or curved creating, which provides significantly lower computational cost for three- dimensional problems solving. The Kachanov-Rabotnov’s scalar damage parameter to describe the continual fracture of the material and the degree dependence of the damage parameter accumulation rate of on the stress state parameters are used. Stepping algorithms for the stress-strain state and damage parameter determining for considered deformation process have been developed. The algorithm of simulation of evolutionary processes of macroscopic defects (continual fracture zone) growth after local loss of material bearing capacity because of damage parameter’s critical value has been obtained. A solution of practical problems of determining of the calculated lifetime (to local loss of material bearing capacity) and the additional lifetime (time of continual fracture zone growth) for high pressure connecting pipe and the gas turbine blade has been presented. It is shown, that for the connecting pipe which represents thick-wall rotation body, lifetime is not limited to local loss of material bearing capacity and can be significantly extended by additional lifetime. At the same time for the blade under creep condition lifetime is completely determined by the local loss of material bearing capacity, because the value of additional lifetime is related to the continual fracture zone growth of only about 5% of the calculated lifetime.

Визначення кінетики втомного пошкодження й довговічності сталей в умовах неоднорідного напружено-деформованого стану

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Визначення кінетики втомного пошкодження й довговічності сталей в умовах неоднорідного напружено-деформованого стану Автори: Новіков, Анатолій Олександрович; Tsyban, G.; Novikov, A. Короткий огляд (реферат): Описано основні рівняння моделі граничного вичерпання циклічної пластичності, конкретизацію її функцій і наповнення граничними параметрами. Далі на базі цієї моделі розроблено підхід до розрахунку довговічності елементів конструкцій у пружно-пластичній постановці. Підхід використано для знаходження втомної довговічності призматичних зразків при симетричному циклічному згині за даними, отриманими при симетричному розтягу-стиску. Розрахунки дозволяють побудувати епюри напружено-деформованого стану і втомного пошкодження при циклічному згині, а також їх кінетику. Для цього, за розробленою моделлю, пошкодження й вичерпання пластичності визначається покроково для тонких шарів матеріалу з необхідним кроком їх дискретизації. Розрахунки довговічності елементів конструкцій з градієнтом напружень проводяться за критерієм зародження короткої тріщини заданого розміру.; The paper presents the basic equations for the model of ultimate cycle plasticity exhaustion, refinement of its functions and introduction of boundary conditions. The paper presents the generalized experimental results on high-cycle fatigue and inelastic deformation of 15 structural materials of different classes. The cyclic stress-strain curve equation, which describes the evolution of the elastoplastic behavior of the material from the beginning of loading up to fracture over the entire range of high-cycle fatigue, is proposed. Basing on this model an approach to calculation of the durability of structural elements in elastoplastic formulation has been developed. A numerical-analytical solution of the problem on distribution diagram of the elastoplastic stress-strain state in cyclic bending has been obtained for the material, which changes its elastoplastic properties with the increase of the operation time. The software algorithms have been developed and implemented for computational fatigue curve plotting under strain-controlled loading as well as under conditions of nonuniform stress-strain state. This approach is used to determine the fatigue life of prismatic specimens subjected to symmetrical cyclic bending using the data obtained under symmetric tension- compression. The results of calculations make it possible to build the distribution diagrams of stress-strain state and fatigue damage as well as their kinetics under cyclic bending. For this purpose damage and exhaustion of plasticity are determined stepwise for thin layers of the material with a required discretization interval. The calculations of durability of structural elements with stress gradient are conducted by the certain size crack initiation criterion. It is justified that accounting for the kinetics of inelastic strains under conditions of nonuniform stress-strain state makes it possible to describe the difference in fatigue damage accumulation for hardening and softening materials. Calculations similar to those presented in the paper can also be made for structural elements with stress concentrators.

Использование деформационного критерия трещиностойкости для оценивания остаточного ресурса труб линейной части нефтепровода

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Использование деформационного критерия трещиностойкости для оценивания остаточного ресурса труб линейной части нефтепровода Автори: Богданович, А.; Веселуха, В.; Воробьёв, В.; Козик, А.; Sosnovskiy, L.; Bogdanovich, A.; Veselykha, V.; Vorob, V.; Kozik, A. Короткий огляд (реферат): Для оценивания трещиностойкости труб, изготовленных из пластичной стали, использовать подходы линейной механики разрушения проблематично ввиду несоблюдения условий плоской деформации. Один из вариантов решения проблемы состоит в экстраполяции формул линейной механики разрушения для коэффициента интенсивности напряжений (КИН) на существенно нелинейную стадию деформирования с помощью функций поправки на пластичность. В работе анализируются результаты испытаний на циклическую трещиностойкость образцов из трубной стали на основе нового инженерного подхода. Получены силовые и деформационные характеристики трещиностойкости исследуемой стали. Дан анализ построенных кинетических диаграмм усталостного разрушения и диаграмм циклического упругопластического разрушения образцов, живучести труб из исследованной стали после длительной эксплуатации.; To estimate the crack growth resistance of pipes made of ductile steel using a linear fracture mechanics approach is of problematic character as the conditions of plane strain are not observed. One of the ways of solution to the problem is the extrapolation of the linear fracture mechanics formulas for the stress intensity factor (SIF) on substantially nonlinear stage of deformation by means of the amendment functions on the plasticity. The results of crack growth resistance tests of samples made of pipe steel on the basis of a new engineering approach are analyzed in the paper. The force and deformation characteristics of the crack growth resistance were received. The analysis of kinetic fatigue failure diagrams and cyclic elastic-plastic fracture diagrams for specimens, crack growth life of tubes from the investigated steel after long-term use is presented. Specimen’s crack is oriented in axial and circumferential directions for study of anisotropy properties. The characteristics of a fatigue crack growth of investigated steel after long operation are discussed. The characteristics of cyclic crack growth resistance for pipe steel after long-term (over 30 years) of operation are determined experimentally: at absolute temperature T = 293 K and a critical threshold values of SIF are: Kth = 4,91 MPa, Kfc = 54,75 MPa, the values parameters of equation (6) are equal mk = 1,556, Ck = 4,0 ⋅ 10 −10. The algorithm and procedure of computational experimental evaluation of crack growth life of objects operated under cyclic elastic-plastic deformation, which is based on the use of strain approach - measuring of specimen’s width reduction, charting the cyclic elastic-plastic fracture diagram, for practical application are proposed. Graphical analysis of data according to crack growth life and service term of the tube of oil pipe line with a semi-elliptical longitudinal crack from damage is presented at various levels of pressure in the tube: 1, 2 and 3 MPa.

Структурно-функціональний синтез систем діагностики конструкцій в експлуатації

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Структурно-функціональний синтез систем діагностики конструкцій в експлуатації Автори: Павловський, О.; Шевчук, Д.; Bouraou, N.; Pavlovskyi, O.; Shevchuk, D. Короткий огляд (реферат): Розглянуто основи синтезу нового класу діагностичних систем – комплексних інтелектуальних систем моніторингу технічного стану конструкцій в експлуатації. За принципом побудови та функціонування такі системи відносяться до систем, що реалізують сучасну концепцію Structural Health Monitoring. Метою структурно-функціонального синтезу системи є формування мережі вимірювальних каналів та оптимізація структури системи для своєчасного безпомилкового визначення поточного технічного стану об’єкта контролю та прогнозування його майбутніх станів. Вибір та оптимізація структури визначаються поставленою діагностичною метою та апріорними даними про досліджувані фізичні процеси з урахуванням інформаційних аспектів процесів діагностування, які реалізуються в системі. Розглянуто й проаналізовано узагальнену функціональну блок-схему системи, узагальнену схему передавання інформації, розглянуто деякі типи датчиків первинної інформації, які можуть бути використані в системі. Як приклад, наведено функціональну схему системи моніторингу для попередження руйнування резервуарів з еколого-небезпечними речовинами, які знаходяться у важкодоступних місцях та під впливом динамічних і кліматичних навантажень.; Bases of synthesis of the new class of diagnostic systems – the complex smart systems of monitoring of a technical condition of construction at the operating are observed. According to the construction and operation principles such systems refer to systems, which realize the modern concept Structural Health Monitoring. The purposes of a structural functional synthesis of the system are formation of a network of measuring channels, optimization of structure of system for timely and correct determination of a current technical condition of the testing object, and prediction of its future conditions. Choice and optimization of structure of the system are defined by the formulated diagnostic aim, the previous data on the investigated physical processes taking into account the informational aspects of diagnostic processes, which are realized in the system. Monitoring system measuring channels contain the source of information sensing transducers, converters, amplifiers, filters, communication lines. Requirements are listed for choice and optimization of types and quantity of the monitoring system measuring channels. The generalized functional block diagram of the monitoring system and the generalized diagram of information transfer are observed and analyzed. Some types of sensing transducers of a source information are observed, which can be used in monitoring systems. These are sensing transducers of acoustical emission, sensing transducers of vibration and fiber-optical displacement sensors. The choice of types of the sensing transducers is defined by the following factors: sensitivity, accuracy, weight and dimensional characteristics, efficiency of the realized method of non- destructive testing, as well as specificity of the testing object. The functional diagram of the monitoring system are presented for the preventing of destruction of tanks with ecology-dangerous substances, which are located in hard-to-reach spots, and are under the influence of dynamic and climatic loadings.

Про контактну задачу для циліндричного штампа і шару з початковими (залишковими) напруженнями

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Про контактну задачу для циліндричного штампа і шару з початковими (залишковими) напруженнями Автори: Iaretska, N. Короткий огляд (реферат): У рамках лінеаризованної теорїї пружності представлена осесиметрична змішана задача про тиск пружного циліндричного штампу на шар з початковими (залишковими) напруженнями. Дослідження представлені в загальному вигляді для теорії великих початкових деформацій та різних варіантів теорії малих початкових деформацій при довільній структурі пружного потенціалу.; The article deals with the coaxial mixed type task of measuring pressure of an elastic cylinder punch upon a layer with initial (residual) stresses within the framework of linear elasticity theory. Two cases will be viewed in the article 1) the layer is placed on an elastic surface without frictioning; 2) the layer is fastened to an elastic surface. In general, the research was carried out for the theory of great initial (ultimate) deformations and different variants of the theory of small initial deformations with arbitrary structure of elastic potential. It is assumed that elastic potentials are two continuously differentiated functions of algebraic invariants of the Green tensor deformation (the initial states of the layer and of the cylindrical punch remains uniform and equal). The research is carried out within the coordinates of the initial deformed state, which are interrelated with the Lagrangian coordinates (natural state). Besides, it is also assumed that the influence of the die causes small disorders of the main elastic deformed state. It is assumed that the elastic die as well as the layer are made of different isotropous, transversely isotropic or composite materials and they are interacting on one of the die’s surfaces. The mode of deformation in elastic layer with initial (residual) stress will be defined with the help of harmonic functions as the Henkel integrals. We should note, although the Henkel-method does not provide exact solutions, but it lets us reduce the task to the Fredholm equations, which let us use the method of consecutive approximations. Consequently we got a components of potential vector and tenzor of deformations in the case of unequal roots of axis-symetrical type task. So, the received solutions are defined by lines with the help of very many constants. These constants are defined with regular and linear algebraic systems. The research was carried out on the problem of the influence of initial stresses on the law of distribution of contact disorders in the elastic layer with initial (residual) stresses. The article deals with the coaxial mixed type task of measuring pressure of an elastic cylinder die upon a layer with initial stresses within the framework of linear elasticity theory. In general, the research was carried out for the theory of great initial (ultimate) deformations and different variants of the theory of small initial deformations with arbitrary structure of elastic potential.

Напружено-деформований стан ортотропної пружно-пластичної замкненої циліндричної оболонки з внутрішньою поздовжньою тріщиною довільної конфігурації

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Напружено-деформований стан ортотропної пружно-пластичної замкненої циліндричної оболонки з внутрішньою поздовжньою тріщиною довільної конфігурації Автори: Пороховський, Юрій Василович; Nykolyshyn, T.; Porokhovs, Yu. Короткий огляд (реферат): Задачу про напружений стан і граничну рівновагу циліндричної ортотропної оболонки з внутрішньою тріщиною довільної конфігурації зведено до системи нелінійних сингулярних інтегральних рівнянь. Запропоновано алгоритм числового розв’язання отриманої системи. Вивчено вплив ортотропії, навантаження та геометричних параметрів на розкриття тріщини і розміри пластичних зон поблизу неї.; The strength of real solids is determined not only by their physical and chemical nature, but also depends significantly on the defectiveness of their structure. The solving of the problem on fracture of materials can be successful only in the case of accounting the defects contained in the body, as well as structural cuts and inclusions. During the deformation of the solid body in the vicinity of such concentrators high stress intensity occurs, which leads to the yielding flow of the material, to cracks initiation and propagation, i.e. to a local or complete fracture of the body [1, 2]. To evaluate the effect of different types of defects on the stress state and the limit equilibrium of the body, it is advisable to perform an investigation of stress concentrators that are subject to analytical study. Such stress concentrators, for example, in thin-walled structures are through and internal cracks. The anisotropic closed cylindrical elastic-plastic shell, weakened by internal cracks of arbitrary configuration is studied. The three-dimensional elastic-plastic problem on the stressed state and limiting equilibrium of closed orthotropic cylindrical shell with inner longitudinal crack of arbitrary configuration using analogue of the δc- model is reduced to a two-dimensional problem on elastic equilibrium of the same shell with a through crack of unknown length, and the last problem (in the refined Timoshenko-type shell theory) is reduced to the tenth order system of five key differential equations with unknown boundaries of integration and discontinuous functions in the right-hand side containing the unknown values. Using the fundamental solution and operation of convolution the integral representations of key functions of forces and moments for the closed orthotropic cylindrical shell are constructed, which, in turn, are reduced to the system of two singular integral equations. The algorithm for the numerical solution of the obtained system together with the conditions of plasticity of thin shells, with conditions of the uniqueness of displacements and conditions of boundedness of forces and moments in the vicinity of the crack is proposed. This algorithm is implemented for the case of a parabolic crack. The numerical analysis of dependence of crack opening displacements and sizes of the plastic zone is carried out for shells made from such materials: a composite material on epoxy basis reinforced by unidirectional graphite fibers, composite material on epoxy basis reinforced by unidirectional fibers of S-glass; bor-epoxy composite. The comparison of obtained results with the results for the corresponding rectangular internal crack, bounded by lines parallel to the coordinate lines is given.

Одновісний розтяг пружно-пластичних пластин з квадратним отвором різної орієнтації

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Одновісний розтяг пружно-пластичних пластин з квадратним отвором різної орієнтації Автори: Куз, О.; Kuz, I.; Kuz, O. Короткий огляд (реферат): На основі числового розв’язування крайових задач теорії малих пружно-пластичних деформацій для лінійно зміцнюваного матеріалу з урахуванням розвантаження з’ясовано вплив орієнтації квадратного отвору в пластині на її напружено-деформований стан за одновісного розтягу.; Effective numerical methods for solving 2D problems related to the theories of elasticity and plasticity have been worked out. The variation-difference method of building finite difference schemes is extended to domains with curvilinear boundaries and disconnected domains. The application of the variation-difference method for solving problems of the theory of small elasto- plastic deformations relatively the plates with a hole, taking into account the linear strengthening of the material and unloading, has been developed. For solving the resultant systems of nonlinear and linear equation, the Newton-Kantorovich method and combined iterative method (gradient and cyclic Chebyshev’s one) were proposed to be used. The choice of iteration parameters of the methods for solving the obtained systems of linear and nonlinear algebraic equations was made. The elaborated software ensures solving the problems with different boundary conditions, medium and domain parameters. A variety of problems concerning one-axis stretching of the plates with the square hole of different orientation relatively the axis of stretching is numerically solved. The zones of evolution of plastic deformations for step enlarging of the loading are constructed, the remaining deformations and the limit loads are obtained. The influence of the orientation of square hole in the plate onto the stress magnitude was found. The orientation of the hole does not make essential influence onto the shape of zones of generation and development of residual deformations, but it essentially impacts onto magnitudes of the components of the stress tensor and its intensity, and therefore the moment of the beginning of plastic deformation. That is, in a plate with rotated square hole the initial plastic deformations appear under the tension 45% less than in a non-rotated one.

Система крайових паралельних тріщин у зоні контакту тіл кочення

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Система крайових паралельних тріщин у зоні контакту тіл кочення Автори: Дацишин, О.; Levus, A.; Datsyshyn, O. Короткий огляд (реферат): Записано сингулярні інтегральні рівняння для системи крайових паралельних нерівних нахилених тріщин у пружній півплощині, береги яких контактують без тертя під час переміщення герцівського навантаження вздовж краю півплощини. Запропоновано алгоритм визначення меж ділянок контактування берегів тріщин та коефіцієнтів інтенсивності напружень у їх вершинах. Числові результати отримано для випадку двох паралельних рівних тріщин.; The surface (edge) parallel cracks system is one of typical contact fatigue damages of elements of wheel-rail technical pair. So, the important task for estimation of a contact strength and durability of such pair is determination of a stress-strain state or stress intensity factors (SIF) at crack tips under operational conditions. In given investigation the model scheme, where in a two-dimensional case damaged bodies are simulated by elastic halfplane with cuts, and counterbody action by forward unidirectional movement of model contact load along halfplane boundary, has been used for simulation of contact rolling interaction. Other parameters have been chosen according to operational conditions for wheel-rail pair and typical features of damages. Singular integral equations of contact problem of elasticity theory for halfplane with the system of parallel inclined cracks, the faces of which are in contact without friction under action of a moving model load (Hertzian pressure with tangential component) have been constructed. The algorithm (iterative procedure) for finding of opened segments of a cracks faces has been developed. Numerical results for the case of two equal parallel cracks, inclined at angle β = 5π/6 to direction of a tangential contact efforts and, respectively, at angle π –β = 30° to direction of a counterbody movement for different values of a friction coefficient (f = 0.1 and f = 0.3) in a contact between rolling bodies and different relative distances between cracks δ = b/a depending on a contact load position in relation to cracks have been obtained. The maps of cracks faces contacting during a contact load movement along halfplane boundary (change of parameter λ = х0/а) have been constructed and stress intensity factors KI, KII and mixed SIF KIθ have been calculated. It was determined that cracks begin to close mainly from the mouth during contact load movement. The value of ∆KII = maxKII(λ) – minKII(λ) parameter, that controls the fracture by shear mechanism significantly depends on a distance between the cracks and a substantial weakening of rolling body nearsurface area (maximum of ∆KII) is achieved under distance, that commensurable with the contact segment length. Maximum and minimum of KII(λ) are realized if both cracks are contacting along all its length. So, partial opening of cracks has little influence on ∆KII range. The analysis of K I∗θ = max K Iθ (λ , θ ) parameter, that controls the fracture by opening mechanism, showed: when the contact load is directly above the crack(s) not only shear fracture can occur, but fracture by opening can occur too. Generally, the presence of a fully closed crack with contacting faces can significantly influence the SIF of another opened crack. Therefore, this influence can not be neglected.

Корозійна деградація сталей сітчастих гіперболоїдних конструкцій

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Корозійна деградація сталей сітчастих гіперболоїдних конструкцій Автори: Кутний, А.; Никифорчин, Григорій Миколайович; Zvirko, O.; Kutnyi, A.; Nykyforchyn, H. Короткий огляд (реферат): Досліджено корозійну тривкість та електрохімічну поведінку вуглецевих сталей експлуатованих понад 100 років сітчастих гіперболоїдних конструкцій (веж Шухова) та сучасної вуглецевої сталі у вихідному стані у 0,3% водному розчині NaCl. Встановлено, що вуглецева сталь Аджигольського маяка характеризується нижчою корозійною тривкістю порівняно з сучасною вуглецевою сталлю у вихідному стані та вуглецевою сталлю водонапірної вежі у Черкасах, що зумовлено тривалим впливом агресивного корозивного наводнювального середовища. Виявлено погіршення низки корозійно-електрохімічних характеристик сталі маяка внаслідок її експлуатаційної деградації – стаціонарного потенціалу, густини струму корозії та поляризаційного опору, які можуть виступати достатньо чутливими інформаційними ознаками експлуатаційної деградації сталі.; A number of unique engineering monuments – the lattice towers created by outstanding engineer V.G. Shukhov have been preserved in Ukraine. Atmospheric corrosion is the main reason of the deterioration of their performance because the towers are made of carbon steel, which has insufficient corrosion resistance and they are not properly protected against corrosion. Therefore, the expertise of constructions corrosion damages, the establishment of corrosion peculiarities, the use of modern corrosion protection and corrosion monitoring are necessary for their conservation. The paper is devoted to studying the influence of long-term operation on corrosion resistance and electrochemical behavior of carbon steels of lattice hyperboloid towers in comparison with modern carbon steel in the initial state and detecting the informative features, which are sensitive to a change of a metal state due to long-term operation. The corrosion resistance and electrochemical behavior of carbon steels of the 100-year-old Shukhov lattice towers and modern carbon steel in the initial state in 0.3% NaCl aqueous solution have been investigated. It has been established that the Adziogol Lighthouse carbon steel is characterized by the reduced corrosion resistance in comparison with the modern carbon steel in the initial state and the carbon steel of the Cherkasy water tower which is likely to be caused by long-term exposure to aggressive corrosive and hydrogenating environment. The deterioration of corrosion and electrochemical properties of lighthouse steel, such as stationary potential, corrosion current density and polarization resistance, due to its exploited degradation has been found. These characteristics may be enough informative features of the in-service steel degradation. To maintain a conservation of the lattice tower constructions it is necessary to provide its effective corrosion protection using modern technology.

Вплив частоти та асиметрії циклу навантаження на швидкість поширення корозійно-втомних тріщин

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Вплив частоти та асиметрії циклу навантаження на швидкість поширення корозійно-втомних тріщин Автори: Дмитрах, І.; Syrotyuk, A.; Dmytrakh, I. Короткий огляд (реферат): Побудовано базові діаграми циклічної корозійної тріщиностійкості конструкційних сталей 20, 12Х1МФ та 08Х18Н12Т, які є основою для проведення розрахунків на довговічність, а також відображають вплив частоти й асиметрії циклу навантаження на швидкість поширення корозійно- втомних тріщин. Для досліджених сталей встановлено екстремальні значення частоти навантаження f = f ∗ , тобто такі, коли проявляється максимальний вплив корозивного середовища на ріст корозійно- втомних тріщин. Показано, що зі зростанням коефіцієнта асиметрії циклу від R = 0 до R = 0, 7 для всіх сталей суттєво знижуються характеристики циклічної корозійної тріщиностійкості. При цьому діаграми їх циклічної корозійної тріщиностійкості зміщуються в область менших значень ∆K , а також стають більш стрімкішими. Враховуючи спектр отриманих експериментальних даних, можна стверджувати, що використання методів механіки руйнування і, зокрема, характеристик тріщиностійкості матеріалів для оцінювання та прогнозування залишкового ресурсу елементів різноманітних відповідальних конструкцій дасть можливість не тільки здійснити принципово якісні зміни в підходах до вирішення цієї проблеми, але й сприятиме зближенню вітчизняної нормативної бази з міжнародною.; Based on the results of experimental tests the corrosion fatigue crack growth diagrams for steels 20, 12Х1МФ and 08Х18Н12Т were constructed, which are the base for durability calculation of structural components. These diagrams also reflect the influence of frequency and stress ration of loading cycle on fatigue cracks propagation under presence of corrosive operating environment. The frequency of cyclic loading defines the development of fatigue cracks in structural steels under conditions of corrosive-aggressive environments inasmuch as effects on the time of interaction of corrosion environment with the deformed metal at the pre-fracture zone of material. For studied steels the characteristic values of frequency of loading f = f ∗ were found, when the maximal environmental effect on corrosion fatigue crack growth rate is achieved. Such extreme on frequency dependence is associated with the ratio of rates of the electrochemical reactions flow in the vicinity the crack tip and the formation of new electrochemically active surface due to crack propagation. These data should be used under construction of the basic corrosion fatigue crack growth diagrams, which are intended for further calculation of durability of defected structural elements. Based on the test results it has been shown that with the increase of stress ration from R = 0 to R = 0.7 the crack growth resistance of given steels decreases significantly. Under the corrosion fatigue crack growth diagrams shift to the range of lower values of ∆K and their slope increases. Presented results testified the necessity to take into account the effects of the stress ratio under construction of basic diagrams of corrosion fatigue crack growth resistance for durability calculation. Taking into account the received spectrum of the experimental data it can be stated that application of fracture mechanics methods as well as characteristics of fatigue growth resistance for the assessment of residual lifetime of different structural elements gives the possibility to make the essentially qualitative changes in approaches for solution of this problem and also to converge the national codes with international.

Розрахунки динамічних коефіцієнтів інтенсивності напружень у пружних двовимірних тілах з криволінійними тріщинами

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Розрахунки динамічних коефіцієнтів інтенсивності напружень у пружних двовимірних тілах з криволінійними тріщинами Автори: Кравець, В.; Savruk, M.; Kravets, V. Короткий огляд (реферат): Розв’язано плоскі динамічні задачі теорії пружності для тіл з гладкими криволінійними тріщинами, на берегах яких діють нормальні та дотичні динамічні навантаження. Застосовано модифікований метод скінченних різниць за часом у поєднанні з методом сингулярних інтегро- диференційних рівнянь за просторовими змінними. Використовуючи фундаментальний розв’язок рівнянь Гельмгольца для плоских задач динамічної теорії пружності, побудовано інтегральні зображення хвильових потенціалів. На їх основі крайову задачу для гладких криволінійних тріщин зведено до послідовного (у кожен вузловий момент часу) розв’язування сингулярних інтегро-диференційних рівнянь. Числові розв’язки інтегральних рівнянь отримано методом механічних квадратур. Обчислено динамічні коефіцієнти інтенсивності напружень для криволінійних тріщин по дугах кола, параболи та півеліпса за нормальних та дотичних ударних навантажень на їх берегах. Проаналізовано вплив форми та кривини контурів тріщини на зміну поведінки коефіцієнтів інтенсивності напружень у часі.; A solution method for the dynamic problems of elasticity theory for infinity bodies with smooth curvilinear cracks is developed. The plane dynamic problems of elasticity theory for bodies with smooth curvilinear cracks are solved for the case of normal and tangential dynamic loads at the crack faces. A modified finite difference method with respect to the time variable only in combination with the method of singular integral-differential equations for the space variables is applied. For zero initial conditions the equations of motion are reduced to homogeneous systems of differential equations for determination of displacements at fixed time nodes. For the two-dimensional dynamic problems of the crack theory the efficient solution of these differential equations is obtained by the boundary integral equation method. Using the fundamental solution of the Helmholtz equation for plane problems of elasticity theory the integral representation of the wave potential is built. On this basis the boundary problem for the smooth curvilinear cracks is reduced to the step by step (with respect to the nodal points of time) solution of the singular integral-differential equations. Numerical solutions of this integral equations are obtained by the method of mechanical quadratures. The direct approach to the method of mechanical quadratures for numerical solution of integral-differential equations, in which kernels along with regular components contain singularity of Cauchy and logarithmic singularity was used. This approach allows to use the standard quadrature formulas to calculate the integrals at the unclosed contours without extracting singularities in the integrand kernels. The dynamic stress intensity factors are computed for curved cracks of different configurations (circular, parabolic and semielliptic arcs) for normal and shear impact loads on their faces. The influence of the shape and curvature contours of the crack on the behavior of stress intensity factors in time is analyzed. It was found that the main influence on the behavior of dynamic stress intensity factors is not the relative deflection of the crack contour and its form – especially in the vicinity of the crack tips. In particular cases of the uniformly distributed normal or shear impact loadings at the rectilinear crack faces our results are consistent with the data obtained by the other methods.

Вплив водню на ріст повзучо-втомних тріщин у тонкостінних елементах конструкцій

Tue, 19 Nov 2013 00:00:00 GMT

Назва: Вплив водню на ріст повзучо-втомних тріщин у тонкостінних елементах конструкцій Автори: Добровольська, Л.; Долінська, Ірина Ярославівна; Яворська, Н.; Andreykiv, O.; Dolinska, I.; Yavorska, N.; Dobrovolska, L. Короткий огляд (реферат): Побудовано математичну модель для визначення впливу водню на ріст повзучо-втомних тріщин у тонкостінних елементах конструкцій за змінних у часі навантажень і високих температур. На основі цього досліджено відповідний аналог задачі Гріффітса, де встановлено, що неврахування впливу водню у докритичному рості повзучо-втомної тріщини може призвести до переоцінювання залишкової довговічності пластини і до непередбачуваного руйнування.; The mathematical model for determination of influence of hydrogen on the creep-fatigue crack growth in thin-walled structural elements under the variable in time loading and high temperatures has been built. (Temperature of structural elements is higher than half melting points of material. This temperature will facilitate emergence of high-temperature creep in the plastic zone near the crack tip). It is based on the first law of thermodynamics concerning mechanics of solid slow fracture at high temperature creep, variable loading and environment containing hydrogen. It is assumed, that the period of unsteady creep dominates here. In this case the main mechanism of fracture is creep-fatigue fracture and hydrogen only intensifies or weakens this process. We assume that crack propagation occurs by jumps during incubation periods of high temperature creep in the prefracture zone near the crack tip. Then the crack growth rate can be represented as the average ratio of the length and its jump to the time of incubation period. Considering this and equation the rate of change of energy balance an equation to determine the growth rate of creep-fatigue macrocrack is obtained. This equation with the initial and final conditions is a mathematical model for determining the period of subcritical creep-fatigue crack growth in terms of environment containing hydrogen. On this basis the influence of hydrogen on the residual life-time of thin-walled plate made of steel 321 with a straight crack (analogue of Griffiths problem) under cyclic loads and high-temperature creep was determined. The dependence of the residual life-time of the plate on the initial defect size for the cases of account and not account operating on plate environment containing hydrogen has been graphically constructed. It is shown that the hydrogen increases of creep-fatigue crack propagation rate, which reduces the life-time of the plate. So ignoring of influence of hydrogen in the subcritical of creep-fatigue crack can result in revaluation of residual life-time of the plate and not to predict fracture.

Контроль рассеянной поврежденности стали магистрального газопровода методом магнитооптической вихретоковой интроскопии

Thu, 29 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Контроль рассеянной поврежденности стали магистрального газопровода методом магнитооптической вихретоковой интроскопии Автори: Бержанский, Владимир; Марущак, Павло Орестович; Бищак, Роман Теодорович; Данилюк, И.; Вишневский, В.; Прокопов, А.; Панков, Федор; Луговской, Назар; Berzhansky, V.; Maruschak, P.; Bishchak, R.; Danyliuk, I.; Vishnevskii, V.; Prokopov, A.; Pankov, F.; Lugovs’kyy, N.; Вишневський, Віктор Ігорович Короткий огляд (реферат): Выявлены основные закономерности оценки поврежденности материала магистрального газопровода после длительной эксплуатации. Изучены физические аспекты накопления повреждений конструкционных материалов с учетом режимов нагружения конструкции. Проанализировано влияние наводораживания и деформационного старения стенки трубопровода на характеристики прочности и пластичности стали 17Г1С. Методами индентирования установлено исчерпание пластичности материала на микро- и макроуровнях. Установлена корреляционная связь между данными различных методов оценки структурного состояния материала. Получены вихретоковые магнитооптические образы дефектов для тестовых объектов контроля и фрагментов магистрального газопровода «Киев – Запад Украины-1» после сорока лет эксплуатации в земле. Представлены фотографии дефектов и их магнитооптических образов, полученные при различных режимах контроля.; The main regularities in the evaluation of the damage degree of the main gas pipeline material after a long-term operation are found in this paper. Physical aspects of damage accumulation in structural materials taking into account loading modes of the structure are studied. The effect of hydrogenation and deformational aging of the pipeline wall on the characteristics of strength and plasticity of steel 17G1S is analyzed. The methods of indentation were used to determine the exhaustion of the material plasticity at the micro- and macrolevels. The correlation relationship between the data obtained by different evaluation methods of the material structure condition is established. The methodological peculiarities of using the eddy current introscopy and magnetography based on the magneto-optic bismuth substituted garnet film transducer for the identification and analysis of the scattered structural and mechanical damage, and localized defects are considered. The eddy current magneto-optic images of the defects found in the test control objects and fragments of the “Kyiv-West of Ukraine-1” main gas pipeline after forty years of operation under ground are obtained. The pictures of these defects and their magneto-optic images obtained under various control modes are presented. The results obtained are important for understanding the failure mechanisms of the pipeline system materials. Especially interesting is an increase in the material non-uniformity, i.e. a change in the condition of the structurally non-uniform medium at different structural level. A decrease in the relative necking indicates the in-service embrittlement of metal, including due to deformation hardening, the indication of which can be the increased hardness and microhardness A change in the condition of the structural levels of materials takes place during deformation of steel 17G1S.; Виявлено основні закономірності оцінки пошкодженості матеріалу магістрального газопроводу після тривалої експлуатації. Вивчено фізичні аспекти накопичення пошкоджень конструкційних матеріалів з урахуванням режимів навантаження конструкції. Проаналізовано вплив наводнювання і деформаційного старіння стінки трубопроводу на характеристики міцності і пластичності сталі 17Г1С. Методами індентування встановлено вичерпання пластичності матеріалу на мікро-і макрорівнях. Встановлено кореляційний зв'язок між даними різних методів оцінки структурного стану матеріалу. Отримано вихорострумові магнітооптичні зразки дефектів для тестових об'єктів контролю і фрагментів магістрального газопроводу «Київ-Захід України-1» після сорока років експлуатації в землі. Представлені фотографії дефектів і їх магнітооптичних зразків, отриманих при різних режимах контролю.

Дослідження закономірностей накопичення втомних пошкоджень у зварних з’єднаннях

Fri, 02 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Дослідження закономірностей накопичення втомних пошкоджень у зварних з’єднаннях Автори: Соловей, С.; Solovei, S. Короткий огляд (реферат): Експериментально досліджено вплив послідовності прикладення навантажень (зростаючої, спадаючої та квазівипадкової) на циклічну довговічність зварних з’єднань низьколегованої сталі 09Г2С при багатоступеневому та блоковому навантаженнях. За гіпотезою лінійного підсумовування втомних пошкоджень встановлено відповідні граничні значення накопиченої втомної пошкодженості до руйнування зразків залежно від виду та послідовності прикладених навантажень. Показано, що при блоковому навантаженні зварних з’єднань порядок прикладення навантажень у блоці істотно не впливає на значення накопиченої втомної пошкодженості таврових зварних з’єднань, які знаходяться у діапазоні від 0,60 до 0,97.; The paper is devoted to establishing the regularities of fatigue damage accumulation in welded joints at multistep and block loading with different sequences of load application in the block. Fatigue testing was conducted on specimens of welded tee-joints of low-alloyed structural steel 09G2S at zero-to-tension alternating cycle with the frequency of 5 Hz. Different sequences of load application (increasing, decreasing or quasirandom) were assigned by 5 loading steps. Hypothesis of linear summation of fatigue damage was used to establish the respective boundary values of accumulated fatigue damage of specimens, depending on the kind and sequence of applied loading. It is shown that at multistep loading of welded joints, the sequence of load application essentially influences cyclic fatigue life of welded joints. Boundary values of accumulated fatigue damage of the joints before fracture at increasing sequence of applied loading are in the range from 0.32 to 0.56, at decreasing sequence – from 1.48 up to 1.97 and at quasirandom sequence – from 0.84 to 1.24. Thus, the sequence of load application to welded joints causes an opposite effect in terms of regularities of fatigue damage accumulation compared to base metal. It is established that the range of boundary values of accumulated fatigue damage at block loading (0.60…0.97) is four times narrower than the range of values of boundary total damage at multistep loading (0.32…1.97). While calculating the cyclic fatigue life of welded joints subjected to block loading by the hypothesis of linear summation of fatigue damage, it is recommended to take boundary value of accumulated fatigue damage of 0.6 as the damage criterion.

Застосування методу акустичної емісії для оцінювання впливу поверхневого зміцнення на характеристики опору багатоцикловій втомі залізовуглецевих сплавів

Mon, 19 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Застосування методу акустичної емісії для оцінювання впливу поверхневого зміцнення на характеристики опору багатоцикловій втомі залізовуглецевих сплавів Автори: Беженов, Сергій Олександрович; Bezhenov, S. Короткий огляд (реферат): Запропоновано ефективний неруйнівний спосіб оцінювання ефекту зміцнення поверхневих шарів залізовуглецевих сплавів різних класів (вуглецеві та леговані сталі), що зазнають пошкоджень в умовах багатоциклової втоми. Описано теоретичні передумови практичного застосування неруйнівного методу акустичної емісії для оцінювання параметрів, які визначають процес руйнування матеріалів під дією циклічних навантажень, та фізико-механічну модель зміцнення двофазного пластично деформованого твердого тіла. Наведено методики отримання статичних та циклічних акустоемісійних характеристик матеріалів, а також результати АЕ контролю зразків досліджуваних матеріалів у різному технічному стані за різних умов навантаження. Проаналізовано отримані кореляційні залежності між характеристиками опору втомі зразків матеріалів як після нормалізації, так і після поверхневого зміцнювання, та параметрами їх статичних і циклічних АЕ характеристик.; The effective non-destructive method to estimate the effect of hardening of the surface layers of different class iron-carbon alloys (carbon steels and alloyed steels), which are being damaged at the high-cycle fatigue conditions has been proposed. The theoretical background of the non-destructive acoustic emission method practical application for the estimation of the parameters, which determine the material fracture process under cyclic loading, is described. The relation between the intensity of the AE radiation and the intensity of changing the stress/strain condition of the material local volume according to the model of the high-cycle fatigue, which is based on the existence of the pole of the fatigue curves of the same class materials having different technological inheritance hypothesis has been established. The physical-mechanical model of the two-phase plastic deformed solid body hardening is presented. According to this model, the power of the AE radiation is connected with the dislocation processes intensity, which is characterized by the size of local yielding zone on the material micro-yielding stage. The experimentally obtained physical-mechanical properties, as well as the fatigue resistance characteristics of the carbon steels, having different carbon content, and alloyed steels, having various alloy elements content, both in the after-normalizing state and after hard facing via plastic deformation of the surface by the steel balls, which are oscillated at the ultrasonic frequency are presented. The methods to obtain the static and cyclic acoustic emission characteristics of the materials are given. Due to experimental data of the AE monitoring under different loading conditions of the specimens of the investigated materials having various technical conditions, the peculiarities of the static and cyclic AE characteristics are analysed. The possibilities of the using the specific parameters of the AE characteristics for the estimation of the hard facing influence on the fatigue resistance characteristics are discussed. The obtained correlation dependences between the high-cycle fatigue resistance characteristics of the material specimens, both after normalizing and after hard facing, and the parameters of their static and cyclic AE characteristics are analysed.

Зміцнення твердосплавного різального інструменту для важкого машинобудування на основі поверхневої та об’ємної модифікації фізичними методами

Thu, 01 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Зміцнення твердосплавного різального інструменту для важкого машинобудування на основі поверхневої та об’ємної модифікації фізичними методами Автори: Сорока, О.; Родічев, Ю.Я.; Ковальов, В.; Васильченко, Я.; Soroka, O.; Rodichev, Yu.; Kovalov, V.; Vasilchenko, Y. Короткий огляд (реферат): Аналіз роботи та відмов інструменту при обробці на важких верстатах показав, що поряд з виходом з ладу інструменту внаслідок зносу майже половина відмов спричиняється крихким руйнуванням різальної частини твердосплавної пластини, яке проявляється у викришуванні різальних кромок та сколюванні різальної частини. Це зумовлює необхідність застосовування методів поверхневої та об’ємної модифікації для підвищення ресурсу й роботоздатності інструменту. Показано, що ефективним методом підвищення поверхневої міцності та зносостійкості твердого сплаву є нанесення PVD – покриттів дискретного типу з параметрами, які цілеспрямовано обираються за критеріями адгезійної та когезійної міцності. Отримано, що обробка твердосплавного інструменту імпульсним магнітним полем призводить до зростання границі міцності на згин при статичному навантаженні на 16…27%, підвищення періоду стійкості до руйнування на 17% та зменшує розкид величин показників, які характеризують експлуатаційну надійність різальних інструментів.; Analysis of the tool work and refusals ,when heavy cutting, showed that in addition with the tool wear, almost half of refusals are caused by brittle fracture of the cutting carbides, which manifests itself in the microchipping of cutting edges and tool cutting part chipping. This determines necessity to use methods of surface and bulk modification to improve tool performance and life time. As the method of surface modification the plasma vapor deposition (PVD) was chosen and the pulsed magnetic field treatment was suggested as a method for bulk modification. It is proposed to create discrete surface topography coatings with purposeful chosen parameters that can prevent the loss of stability of coating elements under the action of compressive residual stresses and cohesion cracking under tensile stresses. For longitudinal compression, the discrete region size is calculated using the theory of stability of elastic systems; under tensile stresses сohesion cracking of a coating can be avoided if a coating region size would be determined from the calculated crack step. This increases the efficiency of PVD – coatings and extends the sphere of their application to carbide cutting tool for heavy machines. Tests in industrial conditions showed that the life time of replaceable insert SNMN 190912T with TiN discrete coating increases in 3.7 times and 1.45 times as compared with the uncoated tool and one with continuous coating. It is obtained that the treatment of carbide tool with pulsed magnetic field leads to an increase in bending strength limit under static load by 16 ... 27%. The dependence of this increase on the treatment regime and tool material was found. Laboratory tests for carbide cutting tool by "breaking feeding "method showed that the pulsed magnetic field treatment leads to an increase in the period of resistance to fracture by 17% and reduce the coefficient of variation by 34%. Application of pulsed magnetic field minimizes scatter values of indicators characterizing operational reliability of cutting tool. It is concluded that promising methods to improve tool performance and life time are techniques that combine surface and bulk modification.

Чисельний аналіз розвитку в’язкого руйнування ділянок магістральних трубопроводів з типовими дефектами

Wed, 07 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Чисельний аналіз розвитку в’язкого руйнування ділянок магістральних трубопроводів з типовими дефектами Автори: Міленін, О.; Великоіваненко, О.; Розинка, Г.; Півторак, Н.; Milenin, O.; Velikoivanenko, O.; Rozynka, G.; Pivtorak, N. Короткий огляд (реферат): Побудовано комплексну математичну модель розвитку мікропошкодженості матеріалу конструкційних елементів при зварюванні та експлуатації з метою чисельного аналізу граничного стану зварних конструкцій, схильних до в’язкого руйнування. На основі сучасних скінченно-елементних моделей кінетики стану зварних конструкцій реалізовано алгоритми появи, взаємодії та росту пор в’язкого руйнування металу та їх переходу в макродефекти. На прикладі елемента магістрального трубопроводу із дефектом локальної корозійної втрати металу в області монтажного кільцевого шва досліджено специфіку розвитку розсіяного пошкодження за в’язким механізмом та його вплив на граничний стан такої конструкції.; The limit state of main pipelines and welded pressure vessels with typical surface corrosion defects is determined with processes of ductile fracture in the region of geometrical anomalies and welded joints. For the numerical analysis of the limit state of welded constructions liable to ductile fracture, the complex mathematical model of the construction elements material microdamage growth at welding and exploitation, has been built. On the basis of up-to-date finite element models of welded constructions state kinetics the algorithms of appearance, interaction and growth of pores of metal ductile fracture and their transition to macrodefects have been realized. Therefore calculations of state of stresses and strains of the construction at welding and exploitation loading consider the changing of bearing cross-section of porous elements and the changing of plasticity condition. For the locally unisothermal construction deformation correspondent criterion of ductile fracture pores nucleation has been proposed. As an example, the element of main pipeline with the defect of local corrosive metal loss in the region of circumferential field weld the features of dispersed damage growth according to ductile fracture mechanism and its influence on such construction limit state, has been explored. It has been shown, that depending on the relative position of geometrical anomaly and welded joint, the fields of damage, those caused with them, start interacting at a different internal pressure in the pipeline, and the way of this interaction determines the limit load at which macrodefects appear. The influence of possible weld metal discontinuity of gas porosity type, that appeared at welding of circumferential pipeline joints, on construction bearing capacity, has been studied. It has been shown, that the presence of such defects can substantially decrease the limit exploitation loading.

Розроблення процедури визначення характеристик твердості і міцності сталей методом інструментованого індентування

Mon, 12 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Розроблення процедури визначення характеристик твердості і міцності сталей методом інструментованого індентування Автори: Каток, Олег Анатолійович; Дроздов, О.; Katok, O.; Drozdov, O. Короткий огляд (реферат): Для нормування процедури визначення характеристик твердості і міцності сталей методом інструментованого індентування в Інституті проблем міцності імені Г.С. Писаренка НАН України розроблено проект стандарту Національної академії наук України. Отримано позитивні результати щодо використання цього стандарту при визначенні стану металу зварного з’єднання №111 «гарячого» колектора з корпусом парогенератора та стінки труби (сталь 17Г1С-У) газопроводу.; The draft standard for nondestructive testing of the material condition of critical structural elements during their manufacture, operation and repair was prepared by the National Academy of Sciences (NAS) of Ukraine. This standard document was developed basing on the experimental investigations performed at the G.S. Pisarenko Institute for Problems of Strength under the NAS of Ukraine. A test method for instrumented indentation in the macro-range of indentation forces and procedures for converting Brinell hardness and strength of steels from instrumented indentation curves has been established. The deviation of the hardness values, estimated according to this standard from tensile testing results, does not exceed 10%, and the deviation of the Brinell hardness values, estimated according to this standard from the data, obtained by the Brinell hardness test method, does not exceed 5%. The developed standard has been used in the evaluation of the metal condition of critical equipment after its service life. The results of determining the distribution of the strength and hardness characteristics for the metal of welded joint No. 111 of the “hot” collector to the steam generator nozzle and the gas pipe wall, determined by the instrumented indentation method, are presented as an example.

Оцінювання довговічності тіл кочення за утворенням типових контактно-втомних пошкоджень – пітингу і відшарування

Wed, 07 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Оцінювання довговічності тіл кочення за утворенням типових контактно-втомних пошкоджень – пітингу і відшарування Автори: Дацишин, О.П.; Глазов, А.; Datsyshyn, O.; Glazov, A. Короткий огляд (реферат): Розроблено комплексну методологію дослідження процесів руйнування в зоні контакту тіл кочення та оцінювання їх довговічності за критеріями формування типових контактно-втомних пошкоджень – пітингу та відшарування – з урахуванням експлуатаційних умов пари кочення та характеристик циклічної тріщиностійкості матеріалів на розрив та поперечний зсув. Запропоновано розрахункові алгоритми, на основі яких обчислено коефіцієнти інтенсивності напружень (КІН) для крайових та поверхневих тріщин, побудовано карти контактування їх берегів і траєкторії поширення тріщин, які формують втомні поверхневі пошкодження. Оцінено залишкову контактну довговічність приповерхневої зони залізничних рейок і коліс та опорних валків вальцювальних станів за утворенням пітингу і відшарування. Показано ступінь її залежності від таких експлуатаційних параметрів, як тертя – змащування в контакті кочення, тертя між берегами тріщини, інтенсивність навантаження пари кочення та характеристики тріщиностійкості матеріалів. Також прогнозовано форми і розміри частинок викришування та відшарувань. Роботу виконано в рамках лінійної механіки руйнування.; The methodology for a computer investigation of fracture processes in the contact zone of rolling bodies and evaluating their residual durability according to criteria of formation of the typical contact fatigue damages – pitting and spalling, has been developed, taking into account a operating conditions of rolling pair and characteristics of cyclic crack growth resistance of material by transversal shear and normal opening. This methodology is based on the concepts of two-stage assessment model of solids durability by the cracks development under their cyclic contacting. It is assumed, that in a contact zone the nearsurface macrocracks, that form damages, are propagated by transverse shear mechanism during the initial (first) stage, and during the second stage – by the normal opening mechanism. The resource of model is expanded for the first stage due to a solutions of new contact problems for bodies with cracks, whose faces are contacting in a compression area (smooth contact, shear with friction, stick) under a moving load on the rolling surface, and for the second stage – due to modeling of a fluid wedging action, that enters into a crack. A computational algorithms have been developed and the propagation paths of cracks, that form surface fatigue damages, have been constructed on their bases. The residual contact durability has been estimated by formation of pitting and spalling damages in the nearsurface area of railway rails and wheels and support rollers of rolling mills. The degree of their contact durability dependence on operational parameters such, as friction-lubrication in contact, friction between a crack faces, load intensity of a rolling pair and the characteristics of cyclic crack growth resistance of materials by shear and opening, has been shown. The curves for the contact fatigue of a wheel-rail pair elements by a pitting development, have been constructed. The growth (length) of horizontal subsurface cracks in nearsurface area of a rail and roller steels depending on the rolling cycles number, has been predicted. Based on the received results, a shape and a size of pitting and spalling particles, depending on operational conditions and characteristics of a rolling bodies cyclic crack growth resistance, have been predicted also. The investigation has been made in the framework of linear fracture mechanics.

Моделювання процесів повзучості й тривалої міцності матеріалів

Thu, 01 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Моделювання процесів повзучості й тривалої міцності матеріалів Автори: Кучер, М.; Приходько, Р.; Kucher, N.; Prykhodko, R. Короткий огляд (реферат): Запропоновано модель для опису одновимірних неізотермічних процесів деформування, що враховує пошкодженість при повзучості для широких діапазонів напруження і температури. Уточнено області застосування параметричних методів для прогнозування тривалої міцності матеріалів. Подано методику для конкретизації запропонованих рівнянь стану та показано їх ефективність при описуванні повзучості матеріалів.; A model for describing one-dimensional nonisothermal deformation processes that considers the damage under creep for a wide range of stress and temperature is proposed. The influence of the stress state and temperature on the creep rate variation is taken into account by means of a scalar function of damage level, with all three specific portions of the creep curve being described. The Lemaitre and Plumtree model is used as an evolutionary relationship, considering that its parameters are stress- and temperature-dependent. Based on the relationships described by the stress-rupture curves, the procedure is proposed for specifying the parameters of the evolutionary equation. The application areas of the known parametric methods for predicting the stress-rupture strength of materials are specified based on the experimental investigations. It is shown that these methods allow extrapolating the creep-rupture life to the values that exceed the available experimental data by no more than a factor of 10 with accuracy sufficient for engineering purposes. To extend the prediction capabilities to 300 thousand hours or more on the basis of the test results of limited duration, a modified base diagram method is proposed. A linear dependence is proposed to approximate the residual function in terms of the base diagram method. In the case, where it is impossible to reduce the stress-rupture curves to a common curve, the residual function parameters are determined from the experimental data for one isotherm. In this case, its parameters are the functions of temperature. The advantages of this approach over the Larson–Miller, Orr–Sherby–Dorn, Manson–Succop, Trunin and other parameters are shown during the extrapolation of stress-rupture strength to long lifetimes. To describe the dependence of the creep strain rate on the stress, creep strain, damage level function and temperature, the relationship of the strain-hardening theory is used with the corresponding change of the stress value for the effective stress defined by Kachanov. The procedure is proposed for specifying the constitutive equations in terms of the strain distribution in creep and the stress-rupture curves. The obtained values of the parameters calculated at the fixed stress and temperature values are approximated using the smoothing-surface approximation. The efficiency of describing the creep processes is shown in the strain calculations for alloy 19Cr-18Co-4Mo-3Ti-3Al-B and steels 12Cr-18Ni-Mo, 21Cr-32Ni-Ti-Al. Good agreement is shown between the predicted and experimentally obtained data for quite wide ranges of working stress and temperature.

Cavitation wear of reinforced metal surfaces in corrosive environments

Wed, 14 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Cavitation wear of reinforced metal surfaces in corrosive environments Автори: Stechyshyn, M.; Bilyk, Y.; Forkun, V.; Стечишин, Мирослав Степанович; Білик, Ю.; Форкун, Володимир Вікторович Короткий огляд (реферат): The paper considers the durability of polymeric coatings with PTFE, polypropylene and composite electrolytic coatings (CEC) on nickel matrix reinforced by silicon carbide particles of nano size (50 nm) and micro-size (80/100 microns). Cavitation test were carried out in neutral, acidic and alkaline media model.; Розглянуто зносостійкість полімерних покриттів із фторопласту, поліпропілену та композиційних електролітичних покриттів (КЕП)з нікелевою матрицею, зміцненою частинками карбіду кремнію розмірами від нано- (50 нм) до мікрочастинок розміром (80/100 мкм). Випробування на кавітацію проведено в нейтральних, кислих і лужних модельних середовищах.

Розрахункове оцінювання розвитку тріщини при циклічному навантаженні з використанням параметрів розсіяних пошкоджень

Wed, 07 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Розрахункове оцінювання розвитку тріщини при циклічному навантаженні з використанням параметрів розсіяних пошкоджень Автори: Шульженко, М.Г.; Гонтаровський, П.П.; Гармаш, Н.Г.; Мележик, І.І.; Shulzhenko, M.; Gontarowsky, P.; Garmash, N.; Melezhik, I. Короткий огляд (реферат): Запропоновано методику розрахунку кінетики тріщин при багаторежимному високотемпературному циклічному навантаженні, що базується на концепції накопичення розсіяних пошкоджень. Тепловий і напружено-деформований стан конструкції визначено за допомогою методу скінченних елементів для різних режимів навантаження. Для оцінювання накопичуваної пошкодженості металу від малоциклової втоми використано методику, яка застосовується для оцінювання ресурсу роторів і корпусів турбін. Розмахи еквівалентних пружно-пластичних деформацій визначено за принципом Нейбера. Оцінювання пошкодженості проведено за кривими малоциклової втоми з використанням гіпотези лінійного підсумовування пошкоджень. При досягненні пошкодженістю критичного значення у вершині тріщини, матеріал вважається зруйнованим, а тріщина підростає стрибкоподібно. Наведено приклад розрахунку. Результати порівняно з даними, отриманими з використанням рівняння Періса.; The method of calculation of cracks kinetics under multimode hightemperature cyclic loading, based on the concept of accumulation of the dissipated damages, is proposed. The heat and the stress-strain state of structures is determined while using the finite element method for different loads. To estimate the accumulated damage of metal caused by the low-cycle fatigue there was used technique that is used to estimate the operation life of turbine rotors and bodies. Maximum values of local elastic stresses are reduced to the calculated temperature, at which the maximum temperature is taken in this area in the stationary mode of operation. Amplitudes of equivalent elasto-plastic deformations are determined on the basis of the Neyber method. The estimation of fracture is carried out according to the low-cycle fatigue curves using linear summation fracture hypothesis. Under critical fracture values in the crack tip, the material is considered to be destroyed, and the crack grows sharply. The example of calculations is proposed. The software for computation of cracks kinetics in elements of constructions is developed. As an example application of the technique plate, which loaded from-zero cycle, is considered. The crack is located on one side of the plate in its middle. Calculations of kinetics of cracks in the plate are conducted for different temperatures and materials. The results are compared with data, which obtained with using of Paris equation for mechanics of a brittle failure.

Визначення ресурсу роторів лабораторних центрифуг

Wed, 14 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Визначення ресурсу роторів лабораторних центрифуг Автори: Бобир, М.; Бабенко, А.; Лавренко, Я.; Халімон, О.; Bobyr, M.; Babenko, A.; Lavrenko, Ia.; Khalimon, O. Короткий огляд (реферат): Використання методики, яка базується на явищі виникнення й накопичення пошкоджуваності та її врахування у системі визначальних рівнянь дає можливість суттєво підвищити достовірність розрахунку та прогнозування граничного стану й ресурсних характеристик відповідальних елементів при малоцикловій втомі з урахуванням особливостей експлуатаційних режимів. При цьому з динамічних розрахунків, які виконані за допомогою МСЕ, у програмному пакеті Ansys були визначені 3 рівні напружень, які виникають у небезпечних точках чашок лабораторних центрифуг. На першому етапі досліджень були проведені випробування циліндричних зразків алюмінієвого сплаву В95 на малоциклову втому при пилоподібному циклі навантаження. На другому етапі – випробування при постійному рівні навантаження до руйнування. Третій етап випробувань – це дослідження зразків при програмному навантаженні. В результаті проведених експериментальних досліджень було отримано залежності довговічності від параметрів навантаження для алюмінієвого сплаву В95.; There is a number of requirements for the lab centrifuges advance, one of which is to provide the necessary durability, secondly, the guaranteed lifetime should be ensured by fail-safety and safety. These requirements are satisfied by the elements of data, structures must not fail during the guaranteed period of operation and safety is guaranteed by the presence of emergency shell. A structural element, which is the danger of destruction, is a cup. To ensure reliable designs manufacturers of the lab centrifuges produce a protective centrifuges shell with a rather large margin of safety, which leads to weight gain as an emergency shell and the total weight of the centrifuge. Decrease of weight of the centrifuge can be achieved by reducing the weight of emergency shell, but it requires improving the accuracy of the mechanism lifetime prediction. At present there is no general method of lifetime prediction of responsible and highly-loaded structural elements of different branches of industry. Current methods are based on two concepts: safety without makrodefects and regulated rupture. The operational lifetime is the total resource of (including crack grows life) and infancy macrocrack is accompanied by degradation of mechanical properties of structural materials and the appearance of three-dimensional dispersed damage. Using a methodology, which is based on the phenomenon of the occurrence and accumulation of damage and is taking into account the system of constitutive equations, makes it possible to increase significantly the accuracy of the calculation and prediction of the limit performance and resource responsible element in low cycle fatigue in view of features operating conditions. In this case, the dynamic calculations are performed by FEM, the software package ANSYS, identified three levels of stresses (470 MPa, 490 MPa, 500 MPa), which arise in dangerous points of cups lab centrifuge. In the first phase of research cylindrical specimens of aluminum alloy 7075 on low cycle with saw tooth cycle fatigue loading (loading 5 sec and unloading 5sec) were tested. In the second phase they were tested at constant load to fracture. The third phase of testing – the study at program load (load 5sec, holding at constant load 120 sec and unloading 5 sec). As a result of experimental research the dependence of the durability of the load parameters for aluminum alloy 7075 were obtained.

Вплив змінного струму на швидкість зовнішньої корозії матеріалу трубопроводу та локалізацію корозійних процесів у хлоридних середовищах

Tue, 13 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Вплив змінного струму на швидкість зовнішньої корозії матеріалу трубопроводу та локалізацію корозійних процесів у хлоридних середовищах Автори: Побережний, Любомир Ярославович; Присліпська, Галина Миронівна; Poberezhny, L.; Pryslipska, G. Короткий огляд (реферат): На даний час розподільчі газопровідні мережі здебільшого знаходяться на середній та пізній стадії експлуатації, а їх пасивний протикорозійний захист часто не відповідає сучасним вимогам. Спостерігаються, найчастіше в межах населених пунктів, прояви значної локалізації та прискорення корозійних процесів. Однією із причин експлуатуючі організації бачать зумисну (крадіжка електроенергії) або незумисну (неправильно виконані електромонтажні роботи) дію змінного струму. В нормативних документах гранично допустимою прийнято густину струму 10 А/м2. Однак при такій густині зафіксовано низку глибоких корозійних уражень на газопроводах. Створено експериментальну установку для вивчення впливу густини струму та хімічного складу середовища на характер корозійних процесів матеріалу газопроводів. Встановлено деякі закономірності розвитку корозійних процесів трубопроводної сталі в середовищах електролітів під дією змінного струму у хлоридних середовищах. Визначено його вплив на швидкість та характер корозійних уражень матеріалу трубопроводу. Згідно з експериментальними даними при значенні густини струму, меншому за гранично допустиму, швидкість корозії становить 14%. Доведено необхідність актуалізації нормативних документів у бік зменшення гранично допустимої густини струму та проведення досліджень у ширшому діапазоні модельних електролітів.; Most of accidents and failures of gas and oil pipelines are the result of corrosion. Corrosion in environments with high corrosion activity and under the influence of stray induced currents reduces the life time of our pipelines. Nowadays the distribution pipeline network are mostly in the middle and late stage of operation, and their passive corrosion protection often does not meet modern requirements. Often within cities and other popularted localities considerable localization and corrosion processes acceleration are observed. In the regulations adopted maximum allowable current density is 10 A/m2. However, at this current density a number of deep corrosive damages on pipelines was recorded. The main reasons for alternating current leakage on the pipelines are: unprofessional operation of the existing power supply system, such as the use of gas as zero working conductors, lack of isolation of gas injected into the facilities; incorrect connection of electricity to consumers (gas boilers, gas cookers), which connect the pipeline system with the system power supply, damage while operation of cable lines and electrical equipment in the pipeline area, the use of gas pipelines as a grounding for stealing of electricity. Laboratory installation for studying the influence of current density and chemical composition of the medium on the nature of the material pipeline corrosion processes was made. Some regularities of the pipeline steel corrosion processes under alternating current in chloride environments were found. Its effect on the rate and nature of the corrosion damage pipeline material was found. Even when the current density is below the maximum allowable, the growth of the corrosion rate is 14%. The necessity of updating regulations towards the reducing the maximum allowable current density and conducting research in a wider range of model electrolytes has been proved.

Прогнозирование характеристик сопротивления усталости материалов на больших базах нагружения

Wed, 14 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Прогнозирование характеристик сопротивления усталости материалов на больших базах нагружения Автори: Матохнюк, Л.; Бялонович, Андрій Володимирович; Войналович, А.; Кофто, Д.; Matokhniuk, L.; Bialonovich, A.; Voynalovich, O.; Kofto, D. Короткий огляд (реферат): Исследовано влияние температуры, концентрации напряжений, структуры материала, состояния поверхности, асимметрии циклов на характеристики сопротивления усталости в широком диапазоне частот нагружения. Показано, что при идентичности условий испытаний относительное количественное влияние большинства конструкционных, технологических и эксплуатационных факторов одинаково при всех частотах нагружения. На основании анализа основных физических процессов, происходящих в металлическом материале при воздействии циклических нагрузок, предложена модель формирования и развития областей локальной пластической деформации. Получено уравнение состояния материала для момента времени, непосредственно предшествующего старту усталостной трещины, в котором учитывается частота циклического нагружения в явном виде как фактор, непосредственно влияющий на скорость накопления повреждений. Уравнение является основой для прогнозирования характеристик сопротивления усталости, в том числе на больших базах нагружения, при различных, включая низкие, частотах по результатам высокочастотных испытаний.; Effects of temperature, stress concentration, material structure, surface conditions and stress ratio on characteristics of fatigue resistance are investigated under high-, and low-frequency cyclic loading conditions. It is shown that under identical test conditions the relative quantitative effects of the majority of structural, technological and operational factors are the same for all loading frequencies. A model of formation and development of local plastic strain regions is proposed on the basis of an analysis of the main physical processes taking place in a metallic material under the action of cyclic loads. An equation of material state for the instant of time directly preceding fatigue crack initiation has been derived, in which cyclic loading frequency in explicit form as a factor directly affecting the damage accumulation rate. The equation is the basis for the prediction of fatigue resistance characteristics, large loading bases as well, at different frequencies, including low ones, from high-frequency test data. Experimental verification is in good agreement with the calculation results.; Досліджено вплив температури, концентрації напружень, структури матеріалу, стану поверхні, асиметрії циклів на характеристики опору втомі в широкому діапазоні частот навантаження. Показано, що при ідентичності умов випробувань відносне кількісний вплив більшості конструкційних, технологічних та експлуатаційних факторів однаково при всіх частотах навантаження. На підставі аналізу основних фізичних процесів, що відбуваються в металевому матеріалі при впливі циклічних навантажень , запропонована модель формування і розвитку областей локальної пластичної деформації. Отримано рівняння стану матеріалу для моменту часу, що безпосередньо передує старту втомної тріщини, в якому враховується частота циклічного навантаження в явному вигляді як фактор, що безпосередньо впливає на швидкість накопичення ушкоджень. Рівняння є основою для прогнозування характеристик опору втомі, в тому числі на великих базах навантаження, при різних, включаючи низькі, частотах за результатами високочастотних випробувань.

Моніторинг експлуатаційної деградації авіаконструкцій

Fri, 02 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Моніторинг експлуатаційної деградації авіаконструкцій Автори: Андрейко, І.; Головатюк, Ю.; Andreiko, І.; Holovatyuk, Yu. Короткий огляд (реферат): Узагальнено результати дослідження деградації авіаційних матеріалів (В95Т1 і Д16АТНВ) руйнівним (механічні характеристики) і неруйнівним (вихрострумовим) методами. Проаналізовано основи моніторингу деградації конструкційних матеріалів авіаконструкцій. Встановлено, що структурна залежність електропровідності термооброблених (вплив температури) алюмінієвих сплавів та сплавів після тривалої експлуатації (вплив температури і механічних навантажень) є оберненою. Отримані дані можна розглядати як базу для створення системи моніторингу оцінювання технічного стану авіаційних конструкцій під час тривалої експлуатації.; The generalized results of research of the degradations of aircraft materials, (aluminium alloys В95Т1 and Д16АТНВ, which are analogs of 7075 and 2024 alloys in USA and EC) obtained by destructive (mechanical characteristics) and non-destructive (eddy current) methods are presented in the paper. The bases of monitoring of degradation of structural materials of aircraft constructions are analysed. It is established that structural dependence of conductivity of the heat-treated (influence of temperature) aluminium alloys and alloys after the long-term operation (influence of temperature and mechanical loading) is reverse. The fact of properties degradation of the Д16 and B95 aluminum alloys of the Aн-12 airplane wing skin after long-term operation for 40 years is estimated, which is testified first of all by the reduction of their plasticity (relative elongation δ) and characteristics of fatigue crack growth resistance (threshold fatigue ΔKth and cyclic fracture toughness ΔKfc). It is shown that reduction of the mechanical properties of these alloys is associated with changes in their fine structure and fracture micromechanism, depending on the level of different wing zones loading. The obtained data can be considered as a basis for creation of monitoring system allowing to evaluate the aircraft structures technical condition during long-term operation.

Поздовжній зсув анізотропних тіл з лінійно періодичними системами тонких неоднорідностей різної довжини та орієнтації

Tue, 27 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Поздовжній зсув анізотропних тіл з лінійно періодичними системами тонких неоднорідностей різної довжини та орієнтації Автори: Сулим, Георгій Теодорович; Оліярник, Н.; Пастернак, Ярослав Михайлович; Sulym, H.; Oliiarnyk, N.; Pasternak, Ia. Короткий огляд (реферат): Задачу поздовжнього зсуву анізотропних тіл із лінійно періодичними системами тонких включень зведено до системи крайових сингулярних інтегральних рівнянь. Числовий розв’язок останньої отримано за допомогою модифікованого методу граничних елементів. Розглянуто приклади антиплоскої деформації анізотропного тіла з двома та трьома стовпчиками паралельних дефектів. Досліджено вплив довжини, кута нахилу до осі та періоду розміщень включень, що формують періодичну структуру на значення коефіцієнтів інтенсивності напружень. Порівнянням із даними окремих аналітичних розв’язків для тріщин і абсолютно жорстких включень підтверджено достовірність отриманих результатів. Також здійснено розрахунки напружено-деформованого стану тіла та значень коефіцієнтів інтенсивності напружень в околі вершин тонких неоднорідностей у разі зміни міри анізотропії (ортотропії) матеріалу.; It is known, that artificial introduction of some sort of inhomogeneities (inclusions of different rigidity, overlays, etc.) into a homogeneous material can dramatically change and improve its physical and mechanical properties. However, due to induction of high stress concentration there is also a danger of premature fracture. In view of this, the design and analysis of such inhomogeneous materials is closely related to the problems of studying of the stress-strain state of solids with isolated inclusions or their systems, including regularly placed inhomogeneities. For example, using singly or doubly periodic sets of thin inhomogeneities one can model composite materials and layered rocks. Applying the coupling principle for continua of different dimension and Somigliana identity for displacements in a solid with a cut under the antiplane deformation the general integral equations for a problem of a solid with a system of cuts have been obtained. Using the direct summation of kernels the system of singular integral equations for a solid with a singly periodic set of thin inhomogeneities was obtained. Numerical solution of the latter is obtained using the modified boundary element method. The paper presents numerical calculations of the problems of antiplane shear of a solid with two or three columns of parallel defects of the type of a crack (very soft inclusion) or a rigid line inclusion. It is observed that in the case of rapprochement of columns of inhomogeneities the generalized stress intensity factors (SIF) increase. On the contrary for a constant distance between the columns, the decrease in the period vector causes the decrease in SIF of cracks, which can be explained by the shielding effect. For a solid containing three columns of rigid line inclusions the increase (decrease) in length of central inclusions causes the increase (decrease) in generalized SIF of the latter. The analysis of influence of length, inclination angle, and the period vector on the stress intensity factors of singly periodic inclusions is carried out. Besides, the paper studies the influence of mechanical properties of a solid, in particular its anisotropy (orthotropy), on generalized SIF. The numerical analysis is carried out for different measures of anisotropy and corresponding plots are presented. The validity of the obtained results is confirmed by the solution of particular examples for singly periodic cracks and rigid line inclusions in isotropic medium. Obtained results can be used in the analysis of reinforced composite materials, periodic sets of defects in rocks, regular systems of defects of structural elements made of anisotropic materials.

Фізико-механічні властивості ливарної сталі 20ГЛ після електроіскрового легування та ультразвукової ударної обробки

Thu, 15 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Фізико-механічні властивості ливарної сталі 20ГЛ після електроіскрового легування та ультразвукової ударної обробки Автори: Прокопенко, Г.; Мазанко, В.; Мордюк, Б.; Карасєвська, О.; Попова, Т.; Prokopenko, G.; Mazanko, V.; Mordyuk, B.; Karasevskaya, O.; Popova, T. Короткий огляд (реферат): Досліджено мікротвердість, структуру, фазовий склад і корозійну стійкість низьколегованої ливарної сталі 20ГЛ у вихідному стані після стандартної термообробки, а також після електроіскрового легування(ЕІЛ) різними елементами (Ni, Cr, Mo) і ультразвукової ударної обробки (УЗУО). Великий розмір феритної і перлітної складових обумовлює суттєву різницю між значеннями мікротвердості сталі як у вихідному, так і деформованому станах. Застосування ЕІЛ призводить до суттєвішого зміцнення, ніж УЗУО, особливо у випадку легування хромом та молібденом. Це зумовлено складними фазовими та структурними перетвореннями, які протікають при комбінованій обробці ЕІЛ+УЗУО: формування ОЦК твердих розчинів Fe-Cr і Fe-Mo, зміцнених інтерметалідними та карбідними фазами. Шорсткість поверхонь зразків при цьому значно знижувалась. Усі сформовані поверхневі шари на сталі 20ГЛ, леговані нікелем, хромом та молібденом, характеризуються більшим потенціалом корозії та меншим струмом корозії в порівнянні зі стальними зразками у вихідному стані, що свідчить про їх вищу стійкість до електрохімічної корозії. Згідно з аналізом морфології кородованих поверхонь найефективнішим виявилось ЕІЛ поверхневого шару нікелем, яке призводить до формування в ньому ГЦК твердого розчину залізо-нікель.; Microhardness, structure, phase composition and corrosion resistance of low alloyed cast 20GL steel are studied in initial state after standard heat treatment, and after the electro-sparking alloying (ESA) by different elements (Ni, Cr, Mo) and ultrasonic impact treatment (UIT). Relatively large size of ferritic and pearlitic constituents determines a substantial difference between the microhardness values of the steel both in initial and in deformed states. The UIT process leads to slight increase in microhardness, and for the specimen after the UIT processing for 60 s the microhardness becomes 4 GPa, which is 1.45 times higher than that for initial state. Application of the ESA+UIT results in more substantial hardening than UIT, especially in the case of alloying with chromium (5.81 GPa) and molybdenum (7.47 GPa), which are 2.0 – 3.5 times and 2.7 – 4.3 times higher than initial specimen, respectively. It is due to complex phase and structural transformations, which occur at the combined ESA+UIT treatment. The ESA processes with chromium and molybdenum leads to formation of BCC Fe-Cr and Fe-Mo solid solutions strengthened by intermetallic phases and/or chromium-iron carbides. Using the nickel electrode at the ESA process promotes formation the FCC Fe-Ni solid solution. In all the cases, the UIT process decreases the surface roughness of specimens considerably. All the formed superficial layers on the 20GL steel, alloyed with nickel, chromium and molybdenum are characterized by higher corrosion potential and lower corrosion current in comparison with the initial steel specimens that testifies to their higher resistances to electrochemical corrosion. According to the analysis of morphology of corroded surfaces the ESA process of superficial layer with nickel electrode is the most effective one, which leads to formation the iron-nickel FCC solid solution. The superficial layers alloyed with chromium and molybdenum underwent more severe corrosion attack due to their heterogenic phase structure. Considerable misfit between lattices of BCC solid solutions (Fe-Cr or Fe-Mo) and intermetallic or carbide phases with crystalline lattices of low symmetry results in formation of defects and stresses can also promote higher corrosion rate.

Амплітудні характеристики дискретної непружності субмікрокристалічного титану ВТ1-0 за багатоциклового навантажування

Tue, 06 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Амплітудні характеристики дискретної непружності субмікрокристалічного титану ВТ1-0 за багатоциклового навантажування Автори: Писаренко, Георгій Георгійович; Войналович, О.; Майло, Андрій Миколайович; Pisarenko, G.; Voynalovich, O.; Maylo, A. Короткий огляд (реферат): Структурна неоднорідність конструкційних матеріалів проявляється під час механічних випробувань у вигляді масштабного фактора або розкиду результатів втомних випробувань. Наслідком такої неоднорідності є нерівномірний розподіл у навантаженому матеріалі локальної напруженості, еволюція якої є немонотонною. Амплітудно-часові параметри локальної нестабільності матеріалу під навантаженням залежать від рівня напружень у локальному об’ємі розміром у кілька зерен полікристала. Прояв ефекту структурної неоднорідності на пружнопластичні властивості матеріалу за дії знакозмінного деформування полікристала, виявлений Баушингером, проявляється під час змінного навантажування і супроводжується зміненням фізико-механічних властивостей матеріалу з перших циклів навантажування. Отримано амплітудні характеристики змінення гомогенності субмікрокристалічного титану ВТ1-0 в об’ємному наноструктурованому стані за дії змінного навантажування. Виявлено закономірності кінетики непружності матеріалу з пластичною нестабільністю після попереднього обробляння інтенсивним пластичним деформуванням. Запропоновано феноменологічні аналогії кривих багатоциклової втоми і характеристик розподілу параметрів неоднорідності пошкодженості поверхневого шару матеріалу під час втоми лабораторних зразків.; The nature of polycrystalline materials manifests itself during mechanical tests of materials as a scale factor or the fatigue test results scattering. The consequence of the structural inhomogeneity is the non-uniform distribution in the loaded specimen the evolution of which is not monotonous. The amplitude-time parameters of local instability of the material under loading are dependent on the actual stress level in the local volume of the size of a few polycrystalline grains. The effect of structural inhomogeneity on the elasto-plastic properties of the material under the action of the alternating deformation of a polycrystal was observed by Bauschinger. It manifests itself under variable loading and is accompanied by a change in the mechanical properties of the material starting from the first cycles of loading. The amplitude characteristics showing the change in the VT1-0 alloy homogeneity in a three-dimensional nanostructured state under variable loading are obtained. The regularities governing the inelasticity kinetics of the material with plastic instability after a severe plastic deformation pretreatment are established. The phenomenological analogies of the high-cycle fatigue and statistical distribution characteristics of the parameters of non-uniform damage in the material surface layer of a laboratory specimen in fatigue are proposed.

Низькотемпературна стрибкоподібна деформація металів: локалізоване пошкодження та втрата міцності

Thu, 15 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Низькотемпературна стрибкоподібна деформація металів: локалізоване пошкодження та втрата міцності Автори: Воробйов, Є.; Анпілогова, Т.; Vorob’ev, E.; Anpilogova, T. Короткий огляд (реферат): Розглянуто імпульсний режим пластичної течії металів, який виникає при реалізації ефекту низькотемпературної стрибкоподібної деформації. Він відрізняється неізотермічністю, великою швидкістю та локальністю. Структурні дослідження показали, що матеріал у шийках, які виникають, досягає значного ступеня анізотропії та несуцільності у вигляді мікротріщин. Існує тісна кореляція між показником пошкодження в зоні течії та величиною деформації. Вказаний ефект можна розглядати як фактор пошкодження. Наведено результати чисельного дослідження стрибкоподібної деформації від головних чинників за допомпогою термомеханічної моделі. Показано, що стрибкоподібна деформація за даної температури середовища суттєво залежить від динамічних характеристик системи навантажування та рівня міцності матеріалу. Наведено відповідні рівняння. Розроблено рекомендіції з удосконалення стандарту на методи випробувань металів на розтяг.; The pulse mode of the plastic flow of metals, which occurs in realization of the low-temperature discontinuous yielding effect or jump-like deformation, is considered. Its main features are nonisothermality, large velocity and localization. A sequence of necks is formed here, which corresponds to a number of strain jumps. As structural investigations have shown, the material in the neck attains a significant anisotropy and nonuniformity in the form of microcracks. Apparently, in this case, there is a close correlation between the damage factor in the flow zone and jump-like deformation value. Thus, the low-temperature discontinuous yielding effect can be considered as a damage factor, which causes exhaustion of the material load-carrying ability, since its subsequent deformation becomes impossible and fracture occurs. The possibility of occurrence and nature of jump-like deformation for the given temperature and medium depend considerably not only on the material, but also on the specimen size and shape as well as on the loading parameters, test machine, etc. The paper presents the results of numerical investigation on jump-like deformation regarded as a material damage factor depending on the indicated determining factors using the thermomechanical model. The investigation showed that jump-like deformation of metals at the specified temperature of medium depends significantly on the parameters, which are related to the loading system, as well as on the level of material strength. The corresponding equations are given. The mechanical characteristics, which are determined in the process of standard testing, depend on the above factors to some extend. Also, recommendations regarding improvement of the standard on tensile test methods for metals are developed.

Оцінювання точності та достовірності при побудові дозових залежностей зсувів критичної температури крихкості згідно з методикою verlife на основі даних досліджень зразків-свідків АЕС України

Sat, 10 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Оцінювання точності та достовірності при побудові дозових залежностей зсувів критичної температури крихкості згідно з методикою verlife на основі даних досліджень зразків-свідків АЕС України Автори: Майборода, О.; Шкапяк, О.; Mayboroda, E.; Shkapуak, A. Короткий огляд (реферат): Аналіз впливу відмінностей в нормативних підходах Verlife та ПНАЕ на оцінку окрихчування корпуса реактора виконано на основі співставлення розрахунків чотирьох реальних наборів даних досліджень зразків-свідків АЕС України, які містять 4 – 6 точок при різних значеннях флюенсу. Проведені дослідження дозволяють стверджувати, що використання змінного коефіцієнта степеня у формулі залежності зсуву критичної температури крихкості TF від флюенсу може призвести до неконсервативних та недостовірних результатів.; The main material science problem of WWPR-1000 is a fracture toughness degradation of pressure vessel steel due to the influence of neutron irradiation, which manifests itself in the temperature embrittlement shift towards higher temperatures. Analysis of differences between Verlife (annex III) and PNAE-G-7-002-86 methodologies of trend curves building was fulfilled while using real data sets of Ukrainian NPP’s surveillance specimen tests, containing 4 – 6 points for different values of fluence. When performing calculations dose dependency ratios of transition temperature shifts is setting appropriate initial conditions ΔTF (0) = 0, since poorly correlated data sets results of calculation by the Verlife method may be incorrect. Despite the fact, that the calculation without initial conditions by the PNAE-G-7-002-86 method can produce negative values of the coefficient of determination, the value of AF is calculated reliably. The accuracy of the regression coefficients AF calculation with variable n is usually at least 30% (and may reach even 50%), while for n = 1/3, this value does not exceed 10%. However, the coefficient of determination is always higher when performing calculations with variable exponent n, indicating that the inability to use R2 as a criterion for comparison of accuracy considered methods. Stability analysis of simulation results for both methods, when setting small deviations (1 – 2oC) values transition temperature shifts, showed that the use of Verlife methods results may differ fundamentally, until the change of material radiation embrittlement view. Calculation of the rate constant degree n is resistant to small deviations ΔTF. Obtained results shows that validity and accuracy of Verlife methodology is lower than PNAE-G-7-002-86 one.

Контроль питомого електричного опору сталевих виробів плоскої форми чотиризондовим методом

Mon, 19 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: Контроль питомого електричного опору сталевих виробів плоскої форми чотиризондовим методом Автори: Доценко, Є.; Карпаш, М.; Dotsenko, E.; Karpash, M. Короткий огляд (реферат): Наведено результати математичного моделювання процесу контролю питомого електричного опору провідних матеріалів чотиризондовим методом на постійному струмі. Для виведення основних формул математичної моделі використано метод дзеркальних відображень. Проведено теоретичні дослідження щодо визначення оптимального співвідношення відстаней між зондами чотиризондового вимірювального перетворювача, що дало змогу досягнути високої чутливості методу. Це є особливо важливо для вимірювання малих значень питомого електричного опору сталей. Встановлено аналітичну залежність для геометричної функції поправки, яку необхідно враховувати при розрахунку питомого електричного опору плоских зразків правильної геометричної форми. Тому, якщо розміри зразка є набагато більшими за лінійні розміри системи зондів, то геометрична функція поправки зводиться до конкретного числа, яке залежить тільки від співвідношення відстаней між зондами.; The results of mathematical modeling of electricl resistance control procedure of the conducting materials by four-point probe method using direct current are presented. Four-point probe method as compared with the other methods for electric resistance measurement of the conductive materials is easy to implement, insensitive to magnetic permeability of ferromagnetic materials and can be applied to objects of different dimensions. For derivation of the base formulas the method of mirror mappings was used. This method is used in electrostatics very often. Theoretical research to establish the optimal ratio of distances between the probes of a four-point probe measuring transducer, which enabled us to increase the sensitivity of four-point probe method has been carried out. This is particularly important for the measurement of small values of electric resistance of steels. In this case, the optimal distance between the current and the corresponding potential probes equals to 10 mm, the distance between potential contacts equals to 60 mm. Analytic dependence for geometric correction function that need to account for calculating of electric resistance of the flat samples with geometric regular form has been established. It is shown, when object’s dimensions are sufficiently larger than linear dimensions of the probes system, then the geometric correction functions equals to absolute number, which depends on the ratio of the distances between the probes only. Four-point probe method can be used for samples of different geometric shapes, such as cylindrical surfaces (pipes), by introducing additional geometric correction functions, which depend on the curvature of the surface (pipe diameter).

О характеристиках колебаний регулярных систем стержневых элементов для диагностики их повреждений

Wed, 07 Aug 2013 00:00:00 GMT

Назва: О характеристиках колебаний регулярных систем стержневых элементов для диагностики их повреждений Автори: Зиньковский, А.; Токарь, И.; Круглий, Я.; Круц, В.; Синенко, Е.; Zinkovskii, A.; Tokar, I.; Kruglii, Ya.; Kruts, V.; Synenko, E. Короткий огляд (реферат): Приведены результаты выполненного комплекса расчетно-экспериментальных исследований по установлению закономерностей влияния параметров эксплуатационной неоднородности, обусловленной забоиной, на формирование спектра собственных частот колебаний образца камертонного типа как простейшей регулярной системы и его составляющих стержней, а также их вибронапряженность при резонансе с учетом рассеяния энергии в материале. Полученные данные могут быть использованы при выборе диагностических параметров наличия повреждения. Получены зависимости изменения первой собственной частоты колебаний изолированного стержня постоянного поперечного сечения, моделирующего одиночную лопатку, которая широко используется в качестве диагностического параметра от параметров повреждения. Показано, что она существенно зависит от местоположения повреждения по длине стержня. На примере образца камертонного типа, как модели пакета лопаток, показано, что в качестве диагностического параметра наличия повреждения может быть использован параметр связанности возбуждаемых форм колебаний.; The paper presents the results of computational and experimental investigations performed to determine the mechanisms of influence of the parameters of in-service irregularity caused by nick-type damage on the formation of the spectrum of eigenfrequencies of vibrations of the tuning fork type specimen regarded as a simple regular system with its component rods as well as their vibration stress level at the resonance considering energy dissipation in the material. The obtained data can be used in deciding on diagnostic parameters for damage detection. The dependences of the variation in the first eigenfrequency of vibrations of an isolated rod of constant cross-section simulating a single blade on the damage parameters are obtained. It is shown that the eigenfrequency, which is widely used as a diagnostic parameter, depends significantly on damage location along the rod length. Using the tuning fork type specimen as a model of a packet of blades as an example, it is shown that the parameter of coupling of the excited modes of vibrations can be used as a diagnostic parameter for damage detection.; Наведено результати виконаного комплексу розрахунково-експериментальних досліджень по встановленню закономірностей впливу параметрів експлуатаційної неоднорідності обумовленої забоїною, на формування спектра власних частот коливань зразка камертонного типу як найпростішої регулярної системи і його складових стрижнів, а також їх вібронапруженість при резонансі з урахуванням розсіювання енергії в матеріалі. Отримані дані можуть бути використані при виборі діагностичних параметрів наявності ушкодження. Отримано залежності зміни першої власної частоти коливань ізольованого стрижня постійного поперечного перерізу, що моделює одиночну лопатку, яка широко використовується в якості діагностичного параметра від параметрів ушкодження. Показано, що вона істотно залежить від місця розташування пошкодження по довжині стрижня. На прикладі зразка камертонного типу, як моделі пакета лопаток, показано, що в якості діагностичного параметра наявності пошкодження може бути використаний параметр пов’язаності порушуваних форм коливань.

Вплив хімічного складу середовища на швидкість поширення корозійно-втомних тріщин

Tue, 23 Apr 2013 00:00:00 GMT

Назва: Вплив хімічного складу середовища на швидкість поширення корозійно-втомних тріщин Автори: Сиротюк, А.; Дмитрах, І.; Syrotyuk, A.; Dmytrakh, I. Короткий огляд (реферат): Використовуючи підходи механіки руйнування матеріалів проведено експериментальні дослідження розвитку корозійно-втомних тріщин та побудовано діаграми циклічної корозійної тріщиностійкості сталей 20, 12Х1МФ та 08Х18Н12Т, які відображають вплив хімічного складу середовища на процес корозійно-втомного руйнування. На прикладі досліджених сталей доведено, що порівняно незначні зміни у складі робочого корозивного середовища можуть спричинити відчутні зміни у закономірностях розвитку корозійно-втомних тріщин у матеріалі порівняно з випробуваннями у повітрі, а відтак, знизити характеристики його тріщиностійкості у заданих експлуатаційних умовах. Показано, що під час побудови базових діаграм циклічної тріщиностійкості матеріалу для розрахунків на довговічність елементів конструкцій необхідно враховувати всі можливі відхилення в робочих середовищах, які можуть існувати в реальних експлуатаційних умовах.; Modern engineering considers the characteristics of crack growth resistance of materials as the most suitable base for estimation of physicomechanical state and residual lifetime of structural components under given operating conditions. The diagram of corrosion fatigue crack growth resistance of material is one of the most important characteristics, which reflect the resistance of material to crack propagation under mutual action of cyclic loading and corrosive operating environment. Such diagrams, that is, the dependence of corrosion fatigue crack growth rate on stress intensity factor range located between two limiting values: the threshold stress intensity factor range , which corresponds to value of under which corrosion fatigue crack growth does not occur and the critical stress intensity factor range , which corresponds to value of when the spontaneous (catastrophic) crack propagation is realized. Crack growth resistance parameters of structural metals and alloys are much more sensitive to changes of testing environment in comparison with the standard mechanical characteristics or the fatigue parameters received from the traditional tests. This advantage makes possible to evaluate more precisely the effect of operating environments on the strength and durability of structural materials. In present work the corrosion fatigue crack growth diagrams for steels 20, 12Х1МФ and 08Х18Н12Т were constructed based on the results of the experimental tests in the environments of different chemical composition. It has been shown that even small changes in operating environment composition can cause the significant changing of corrosion fatigue crack growth rate in comparison with tests in air. This circumstance can lead to decreasing of resistance of material to crack growth in-service conditions and thus the control of operating environment purity is the important factor for providing the safe and reliable operation of critical structural components.

Інтегральні рівняння плоскої магнітоелектропружності для півпростору з тріщинами та тонкими включеннями

Thu, 18 Apr 2013 00:00:00 GMT

Назва: Інтегральні рівняння плоскої магнітоелектропружності для півпростору з тріщинами та тонкими включеннями Автори: Пастернак, Ярослав Михайлович; Сулим, Георгій Теодорович; Пастернак, Роман Михайлович; Pasternak, Ia.; Sulym, H.; Pasternak, R. Короткий огляд (реферат): На основі формалізму Стро та методів теорії функції комплексної змінної побудовано інтегральні рівняння для магнітоелектропружного півпростору з отворами, тріщинами і тонкими включеннями. У цих рівняннях поряд з існуючими додатково враховано задане на межі півпростору навантаження. На основі отриманих інтегральних співвідношень побудовано схему методу граничних елементів для вивчення магнітоелектропружних півпросторів із тонкими неоднорідностями. Ефективність та достовірність числового алгоритму підтверджено зіставленням розв’язків конкретних задач із відомими в літературі. Отримано розв’язки нових задач для тріщин і тонких включень у магнітоелектропружному півпросторі.; This paper presents a novel approach for obtaining the boundary integral equations of magnetoelectroelasticity for a half-space. This approach is based on the complex variable technique and the Stroh formalism. There are two fundamental relations used: the Cauchy integral formula and the Stroh orthogonality relations. The Cauchy integral formula is applied to the Stroh complex functions, which define the solution of 2D magnetoelectroelasticity. The boundary conditions at the boundary of the half-space are accounted for to obtain the integral formula for the Stroh complex functions inside the half-space. The Stroh orthogonality relations allow obtaining a useful identity, relating the vector of the Stroh complex functions with the displacement, electric and magnetic potentials and tractions, electric displacement and magnetic induction. This relation is applied to the integral formulae obtained and the Somigliana type identities are derived for a magnetoelectroelastic half-space. Using the Sokhotski–Plemelj formula the dual boundary integral equations are obtained. Derived boundary integral equations have several advantages in comparison with the existing ones: (1) these equations are obtained straightforward using a solid elegant complex variable approach; (2) the kernels are derived in transparent and easy way without any preliminary assumptions; (3) the integral formulae obtained account for the load set at the boundary of a half-space; (4) there are explicit closed-form expressions for all kernels of the dual boundary integral equations, which contain only the constants of the Stroh formalism. Obtained boundary integral equations along with the previously developed model of a thin magnetoelectroelastic inclusion are incorporated into the boundary element method. The approach is verified by comparison of the obtained results of particular problems with those referenced in literature. New results are presented for cracks and thin inclusions in the magnetoelectroelastic half-space. It is shown that even under the only mechanical load the significant intensity of electric and magnetic fields is present at the tips of inhomogeneity, which is close to the boundary of the half-space.

Дослідження температурного поля та напруженого стану прогонової будови сталезалізобетонного моста

Mon, 21 Jan 2013 00:00:00 GMT

Назва: Дослідження температурного поля та напруженого стану прогонової будови сталезалізобетонного моста Автори: Лучко, Йосип Йосипович; Гнатів, Ю.; Ковальчук, Віталій Володимирович; Luchko, J.; Hnativ, Yu.; Kovalchuk, V. Короткий огляд (реферат): Наведено результати експериментальних вимірювань температури сталезалізобетонної балки прогонової будови моста. Запропоновано математичні моделі теплопровідності та напружено-деформованого стану фрагмента балки, лицеві поверхні якого вільні від навантажень і нагріті до різних температур, а бокові поверхні жорстко закріплені. Для дослідження напружено-деформованого стану фрагмента використовуються рівняння термопружності. Припускається, що температура залежить лише від координати, напрямленої вздовж осі аплікат. Приймається, що на межі між різнорідними складовими фрагмента балки виконуються умови ідеального теплового та механічного контакту.; Railway and road bridges are the significant part of the national achievement, one of the most important components of Ukraine’s infrastructure. At the same time their maintenance becomes worse results in the traffic black out because of the poor technical condition or accidents of the bridge, and it causes significant social and economic losses. Neither society, nor the authorities of Ukraine treat this situation as the social and economic risk to the country. However, the problems of the area are urgent. The technical condition of railway and road bridges in Ukraine is as follows: 10% of railway bridges and 54% of bridges in public roads use do not meet the requirements of DBN V.2.3. 14:2006 “Bridges and pipes. The design rules”, 11% of bridges on public roads require immediate overhaul or reconstruction. Adoption of the science-based decisions concerning the need for renewal of one or another bridge element is possible on the basis of the objective estimation of its technical condition and residual resource. One of the most effective ways to evaluate the technical condition of structures and buildings, operating with external force loads and variable seasonal and diurnal temperatures are monitoring of their stress-strain state, which makes it possible to obtain objective information on the history of the load element design for its life cycle, development of its damages and to identify its serviceability term. The results of this monitoring will make possible to detect abrupt and gradual reduction of carrying capacity of individual structural elements;to calculate using appropriate mathematical models residual resource of the individual structural elements and structures in general. A complex design or construction monitoring, consisting of various structural elements, can be realized by the continuous measurement of the local deformations of the most critical elements with the subsequent calculation of the stress-strain state of the whole structure using appropriate mathematical models. Thus, for the monitoring system of such structures it is necessary to develop the methods of determining the stress-strain state individual structural elements composite beams spans bridge structures in particular, which are under the influence of climatic variable temperatures. These studies along with the studying of the effects of constant and variable loads, are the basis for estimation of the strength and reliability of the spans bridge structures. The results of experimental measurements of composite beam bridge spans temperature are presented in the paper. The mathematical models of the heat conductivity and the stress-strain state of the fragment beams, the facial surfaces of which are free from stress and heated to different temperatures, and the lateral surfaces are rigidly fixed, are proposed. To study the stress-strain state of the fragments the equations of thermo-elasticity are used. The temperature is expected to depend only on the coordinate directed along the applicate axis. At the border between heterogeneous components inside the beam the ideal thermal and mechanical contact conditions are assumed to be provided.

Змішана статична контактна задача для пружного шару і пружного циліндричного штампа з початковими (залишковими) напруженнями

Thu, 04 Apr 2013 00:00:00 GMT

Назва: Змішана статична контактна задача для пружного шару і пружного циліндричного штампа з початковими (залишковими) напруженнями Автори: Ярецька, Наталія Олександрівна; Iaretska, N. Короткий огляд (реферат): У рамках лінеаризованної теорїї пружності представлено осесиметричну змішану задачу про тиск пружного циліндричного штампа на шар з початковими (залишковими) напруженнями. Дослідження представлено в загальному вигляді для теорії великих початкових деформацій та різних варіантів теорії малих початкових деформацій при довільній структурі пружного потенціалу.; The article deals with the mixed type problem of measuring pressure of an elastic cylinder punch upon a layer with initial stresses within the linearized elasticity theory. Two cases are analyzed: 1) the layer is placed on an elastic surface without friction; 2) the layer is fastened to an elastic surface. In general the research was carried out for the theory of finite initial (large) deformations and different variants of the theory of small initial deformations with the arbitrary structure of elastic potential. It is assumed that elastic potentials are two continuously differentiated functions of algebraic invariants of the Green tensor deformation (the initial states of the layer and of the cylindrical punch remains uniform and equal). The research is carried out within the coordinates of the initial deformed state which are interrelated with the Lagrangian coordinates (natural state). Besides, it is also assumed that influence of the punch causes slight disorders of the main stress-strain state. It is assumed that the elastic cylindrical punch as well as the layer is made of different isotropous, transversely isotropic or composite materials and they are interacting on one of the punch’s surfaces. The stress-strain state in the elastic layer with initial stresses will be defined with the help of harmonic functions as the Henkel integrals. It should be noted, that although the Henkel-method does not provide exact solutions, bat they make it possible to reduce the task to the Fredholm equations, which result in the effective use of the method of consecutive approximations. Thus, the relation for components of potential vector and tensor of deformations in the case of equal roots of axis-symmetrical type problem has been obtained. As the result the solution is presented as series with the help of infinitive system of constants. These constants are defined from the regular linear algebraic systems. The problem of the influence of initial stresses on the law of distribution of contact disorders in the elastic layer with initial stresses has been investigated.

Метод екстраполяції діаграм тривалої міцності жароміцних матеріалів

Mon, 11 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Метод екстраполяції діаграм тривалої міцності жароміцних матеріалів Автори: Кучер, Н.; Приходько, Р.; Kucher, N.; Prykhodko, R. Короткий огляд (реферат): Наведено метод прогнозування тривалої міцності матеріалів, виходячи з концепції базових діаграм. Запропоновано прості співвідношення, що зв’язують розрахункову довговічність і відповідне їй діюче напруження, визначене по базовій діаграмі. Ефективність методу проілюстровано при розрахунках довговічності сталей SUS 316-HP (18Cr-12Ni-Mo) і JIS SCMV 4NT (2,25Cr-1Mo) для досить широких діапазонів діючих напружень і температур. Показано перевагу даного підходу відповідно найпоширеніших параметричних методів Ларсона-Міллера, Орра-Шербі-Дорна, Менсона-Саккопа, Труніна й ін.; The method to predict the stress-rupture strength of materials using 3000–7000 h test data and the master-curve concept is presented. Simple formulas relating the theoretical lifetime and the corresponding stress determined from the master curve are proposed. To determine accurately the difference between the true stress and the stress found from the master curve, an approximating function of β based on available test data is used. The quantity β is the cotangent of the angle between the ordinate axis and a segment of the stress-rupture curve plotted on log–log scale. The parameters of the approximating function can be assumed to be either invariant to the test temperature or determined from the difference between the experimental and calculated values for each isotherm. The assumption of invariance is equivalent to the hypothesis that the family of stress-rupture curves can be reduced to a unified curve. The latter approach results in a better agreement between calculated and experimental data. In some cases, however, the assumption that the parameters of the approximating function are constant allows obtaining reliable results with accuracy sufficient for practical purposes. The method is capable of extrapolating the lifetime to values that are more than in 30 times greater than the available experimental data. The efficiency of the method is illustrated by calculating the lifetime of steels SUS316-HP (18Cr–12Ni–Mo) and JIS SCMV 4NT (2.25Cr–1Mo) for quite wide ranges of stress and temperature. The linear dependence of the mismatch function on β is used as the approximating function. Using a function rather than a set of constant parameters, as in the master curve method, always results in a better agreement between calculated and experimental data when extrapolating stress-rupture curves. It is shown that the method has advantages over the master-curve approach and popular parameters such as Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Manson-Succop, Conrad’s, Korchynsky-Clauss, and Trunin’s. The parameters of the linear models are calculated using multifactor linear regression.

Моделювання розкриття втомної тріщини в сплаві Д16Т за регулярного навантаження методом скінченних елементів

Tue, 14 May 2013 00:00:00 GMT

Назва: Моделювання розкриття втомної тріщини в сплаві Д16Т за регулярного навантаження методом скінченних елементів Автори: Ясній, Петро Володимирович; Пиндус, Юрій Іванович; Галущак, О.; Фостик, Василь Богданович; Yasniy, P.; Pyndus, Y.; Galushchak, O.; Fostyk, V. Короткий огляд (реферат): Створено модель плоского зразка з центральною тріщиною в пружно-пластичній постановці за допомогою методу скінченних елементів. Обґрунтовано вибір розмірів скінченних елементів в околі вістря тріщини. Змодельовано закриття втомної тріщини за регулярного циклічного навантаження з урахуванням залишкових деформацій та напружень в її околі. Отримано задовільне узгодження результатів моделювання та експериментальних даних.; The aim of this study was to simulate fatigue crack opening using FE software complex ANSYS and compare it with experimental data. Using the FE simulation software the model of central cracked flat specimen was created. Only half of the specimen with enabled conditions of symmetry was modeled. The true strain diagram of D16T alloy at 20 °C was used for the simulations in order to reproduce the conditions of the experiment. FEM calculations were performed for the plane stress condition. For creation of the accurate computational model the size of finite element mesh in the crack tip was adapted using software experiment. The finite element mesh size for the finite element analysis of the stress strain state of the flat specimen with a central crack under uniaxial tension was found. Fatigue crack closure effect was modeled under constant amplitude cyclic loading considering residual strain and stresses in the crack tip. For software determination of the crack opening a macro that allows to calculate displacement of nodes of the model for a given load step was developed. The node, in which at this moment the crack tip was located, was determined with the help of software and two nodes on both sides of the crack plane at a distance r from its tip and the base b were selected. To maintain constant b and r during each crack growth the points of measurement were upgraded using software. Previous experiments proved that in order to reduce the error of determining opening stress intensity factor the measurement of the crack opening should be performed at the minimum values of b and r. Therefore, according to the experimental data r=0,02 mm and b=0 were used that is, directly on the shore of the crack. The method for determining the moment of crack opening has been chosen. It has been found that the moment of crack opening corresponds to the point of the greatest curvature of diagram efforts – opening of crack tip. For this purpose the derivative approximation by finite differences with a constant increase in stress was used. Results of modeling and experiment were compared.

Визначення напружено-деформованого стану пористого гумового буфера в умовах нелінійного деформування

Wed, 27 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Визначення напружено-деформованого стану пористого гумового буфера в умовах нелінійного деформування Автори: Гребенюк, С.; Юрєчко, В.; Grebenyuk, S.; Iuriechko, V. Короткий огляд (реферат): Розроблено підхід до чисельного аналізу напружено-деформованого стану пористого гумового буфера в умовах нелінійного деформування на основі моментної схеми скінченного елемента з використанням різних методів визначення ізотропних модулів пружності пористої гуми. Проведено розрахунок пористого гумового буфера в умовах в’язкопружного деформування з використанням ядра релаксації, що включає миттєвий і тривалий модуль пружності пористої гуми та в умовах геометрично нелінійного деформування.; Approach for the numerical analysis of stress-strain state of the porous rubber buffer in non-linear strained conditions has been depeloped. There were examined the methods of isotropic elastic modulus of porous materials such as self-consistence method for the spherical, needle shaped and disk shaped pores as well as the Khashin-Shtrikman variation method for the free shaped pores. Geometric non-linear strain model that includes sequential solution of the linear problems including the recalculation on each step of matrix stiffness of the whole construction has been built, the finite strain tensor of porous body in this case being shown as a sum of linear and non-linear constituents. Porous body stress tensor is based on the general Hooke’s law and includes the dependence from the porous material elasticity, metric tensor components, approximation of the first, second and the third strain tensor invariants. For viscoelastic deformation modeling integral relations based on Boltzmann - Volterra genetic theory were used. In this case porous body stress tensor includes the tensors of instant and continuous porous materials elastic modules, metric tensor components and the linear part of the first strain tensor invariant. To solve the resulting integral equations in three dimensional statement there time discretization for viscoelastic deformation and load discretization for geometric non-linear deformation, was used with the further use of the modified Newton - Kantorovich method. To solve the problem finite element momentum scheme on each step was used. Geometric nonlinearity and viscoelasticity of the material was formed by entering the additional load vector based on variational principle. Calculation of porous rubber buffer allowing the relaxation only of the porous rubber shift module in terms of viscoelastic deformation using the relaxation core has been carried out. It includes instant and continuous porous materials shift modules. As a result, the components of deformation stress state i.e. time distribution of normal stresses and motion dependence on both time and stress has been obtained.

Коливання ортотропної циліндричної оболонки з множиною включень довільної конфігурації, жорстко з’єднаних з оболонкою

Thu, 31 Jan 2013 00:00:00 GMT

Назва: Коливання ортотропної циліндричної оболонки з множиною включень довільної конфігурації, жорстко з’єднаних з оболонкою Автори: Шопа, Тетяна Василівна; Shopa, T. Короткий огляд (реферат): В рамках уточненої моделі, яка враховує деформацію поперечного зсуву, побудовано розв’язок задачі про усталені коливання ортотропної замкненої циліндричної оболонки з довільною кількістю абсолютно жорстких включень довільної геометричної форми, орієнтації та розташування, які жорстко з’єднані з оболонкою. Торці оболонки є довільної геометричної конфігурації. Розглянуто довільні гармонічні в часі граничні умови на зовнішній границі оболонки. Розв’язок побудовано на основі непрямого методу граничних елементів та секвенціального підходу до зображення функції Гріна. Крайову задачу зведено до системи лінійних алгебраїчних рівнянь.; In the framework of the refined theory, which takes into account transverse shear deformation, the solution of the problem on the steady state vibrations of the orthotropic closed cylindrical shell with the arbitrary number of rigid inclusions of the arbitrary geometrical form, orientation, and location is constructed. Inclusions are rigidly clamped to the shell. The case of the translational motion of the inclusions along the normal direction to the middle surface of the shell is investigated. The shell of the uniform thickness is considered. External boundaries of the shell is of the arbitrary geometrical configuration. This object can be obtained as the result of an arbitrary cut out from the shell of the canonical shape. Arbitrary harmonic in time boundary conditions are considered on the external boundaries of the shell. The solution of the system of partial differential equations in the multi-connected domain with the non-homogeneous boundary conditions of different types is built on the basis of the indirect boundary elements method. The Green’s functions are found on the base of the sequential approach to the representation of the Dirac delta function (as the sequence of the delta-like functions) and the Fourier series method. The boundary value problem is reduced to the system of the Fredholm type integral equations on the base of indirect boundary element method and is solved by the collocation method. The cases of external boundaries of the shell and the contours of the inclusions with the corner points can be analysed within the solution constructed. The solutions for arbitrary mixed cases of the boundary conditions on the external boundaries of the shell can be obtained on the base of integral equations constructed in the paper. Different arbitrary mixed boundary conditions on all subsections of the external boundaries are also allowed. Some aspects of the efficient numerical schemes of the collocation method in order to obtain the convergent solutions for the ill-posed problems, considering Fredholm integral equations of the first kind and the cases of non-smooth boundaries, are discussed.

Технологія синтезу термітних антифрикційних чавунів

Sat, 16 Mar 2013 00:00:00 GMT

Назва: Технологія синтезу термітних антифрикційних чавунів Автори: Жигуц, Юрій Юрійович; Лазар, В. Ф.; Талабірчук, В.; Zhiguts, Yu.; Lazar, V.; Talabirthuk, V. Короткий огляд (реферат): Розроблено технологію синтезу термітних антифрикційних чавунів у результаті алюмінотермічних реакцій. Встановлено технологічні особливості синтезу. Досліджено хімічний склад отриманих антифрикційних матеріалів. Виявлено вплив температури на силу та коефіцієнт тертя, вплив швидкості обертання на коефіцієнт тертя та режими роботи пари тертя з термітних антифрикційних чавунів − аналогів за хімічним складом промисловим маркам АС4-1, АС4-2 та АВ4-1, АК4-1. Проведено порівняння службових властивостей різних матеріалів − бронзи, бабіту, антифрикційного чавуну.; Antifriction cast irons are used for production of different parts, which operate as friction pairs (e.g. bearings) in the presence of lubricants to prevent the contact of friction surfaces. Taking into account the fact that cast iron is in 3,3...18 times cheaper than other antifriction materials (except rubber) it can be well promising in use. From the antifriction theory point of view the properties of materials are considered mainly taking into account their interaction with the contacting surfaces. Therefore antifriction materials must provide: high enough durability; good breaking-in, high static and dynamic strength at high temperatures, good oil soakage and adhesion retaining of oil on the surface, high strength of the oil film on the surface of alloys, geometric structure of the surface, which should improve the retaining and feeding of oil on the area of friction. In the presented paper the combining of thermite antifriction cast iron advantages with metal thermal methods of their production is proposed. The advantages of metal thermal synthesis methods include: self-contained manufacturing process, independence of energy sources, simplicity of equipment, high-performance process, short time of synthesis and easy transition from experimental research to industrial production. All these resulted in the need to develop the proposed technology of synthesis the thermite antifriction cast irons caused by the aluminothermal reactions and establishment of manufacturing peculiarities of synthesis. At the first phase of the study the chemical composition of the synthesized antifriction cast irons АС4-1, АС4-2, АС4-3, АВ4-1, АК4-1 were found. Further the influence of temperature on the strength and the coefficient of friction, impact of velocity on the coefficient of friction of the thermite antifriction cast irons similar in their chemical composition to the industrial brands of antifriction cast alloys “AC4-1”, “AC4-2” and “AB4-1”, “AK4-1” have been found. The operations modes of friction pair components made of thermite antifriction cast iron were determined. Comparison of the operating properties of different types of materials, synthesized antifriction cast iron, bronze, babbit in particular, has been carried out.

Методика наближеного розв’язання рівняння Фредгольма першого роду в деяких осесиметричних задачах механіки деформівного твердого тіла

Tue, 02 Apr 2013 00:00:00 GMT

Назва: Методика наближеного розв’язання рівняння Фредгольма першого роду в деяких осесиметричних задачах механіки деформівного твердого тіла Автори: Габрусєв, Григорій Валерійович; Шелестовський, Борис Григорович; Habrusiev, H.; Shelestovskyi, B. Короткий огляд (реферат): Проведено представлення наближеного розв’язку рівняння Фредгольма першого роду у вигляді полінома за ортогональними функціями. Проаналізовано можливість застосування варіаційної задачі з нерухомими кінцями та задачі поточкового зведення розв’язку до системи лінійних алгебраїчних рівнянь для визначення коефіцієнтів полінома. Отримано умову для вибору оптимальної кількості членів полінома-розв’язку.; While solving many applied tasks, axisymmetric contact problems of elasticity and thermoelasticity in particular, it arises a need to build an approximate solution of the Fredholm first kind equations. However, the problem of finding the solution of these equations is incorrect [1], since even small errors in the calculation of the right side of the equation or the core can result in distortion of the solution. For a long time reasonability of solving problems of this type was under question. However, with the appearance of various regularization methods it became possible to search approximate solutions of the Fredholm first kind equations [2-8]. Classical the Lavrentiev and Tikhonov methods are adapted to be used for finding approximate solutions of the Fredholm first kind equations that arise in solving of axisymmetric problems of fracture mechanics. Desired function as a linear combination of polynom by cylindrical functions with unknown coefficients was presented. Then the system for finding these unknown coefficients, and hence the approximation of the desired function was obtained. Besides, the conditions for choosing the optimal number of polynom solution members are obtained. However, the direct use of classical methods for solving of the Fredholm first kind equations in the applied problems of fracture mechanics becomes more complicated problem because of the necessity of finding the regularization parameter. In many cases, while solving axisymmetric contact problems of elasticity theory in particular [9], simpler approach can be used. After the unknown functions in a generalized Fourier series with unknown coefficients for orthogonal functions of a special type are presented, integrating of the left and right side of the equation are made. The systems of linear algebraic equations for finding of these coefficients are obtained. The characteristic feature of the obtained system is that the increase of the number of equations results in the increase of the accuracy of the approximation solution. It makes possible to build solutions with arbitrary predetermined accuracy.

Теплопровідність двоступінчастої круглої пластинки з постійними коефіцієнтами тепловіддачі з лицьових поверхонь

Tue, 14 May 2013 00:00:00 GMT

Назва: Теплопровідність двоступінчастої круглої пластинки з постійними коефіцієнтами тепловіддачі з лицьових поверхонь Автори: Михайлишин, Михайло Стахович; Семенишин, Галина Мирославівна; Mykhaylyshyn, M.; Semenyshyn, H. Короткий огляд (реферат): Розглянуто задачу нестаціонарної теплопровідності двоступінчастої круглої пластини, яка нагрівається зовнішнім середовищем. Вважається, що на зовнішній поверхні пластини має місце конвективний теплообмін із зовнішнім середовищем. Коефіцієнти тепловіддачі з лицьових поверхонь пластинки різні для різних ступенів пластинки, але однакові на нижній і верхній поверхнях пластинки. Умови нагріву такі, що має місце симетрія задачі відносно серединної поверхні пластинки. Коефіцієнти тепловіддачі на внутрішньому і зовнішньому контурах різні й відрізняються від коефіцієнтів тепловіддачі з лицьових поверхонь пластинки. Диференціальне рівняння теплопровідності для даного випадку отримано в роботі [1] із використанням методики, заснованої на використанні узагальнених функцій. Воно містить коефіцієнти типу імпульсних функцій (асиметричні одиничні функції, дельта функцію Дірака). Розв’язок задачі будується з використанням інтегрального перетворення Лапласа і використанням методики Образцова-Онанова [2] розв’язування задач з коефіцієнтами типу імпульсних функцій.; Non-stationary thermal conductivity task of the double-stage round annular plate, which is heated by the external environment, is analyzed. Convective heat exchange with the external environment is considered to take place on the external surface of the plate. Heat transfer coefficients from the front surfaces of the plate are different for different plate stages, but are similar on the upper and lower surfaces of the plate. According to heat conditions, symmetry of the task relatively middle surface takes place. Heat transfer coefficients on the external and internal contour of the plate are different and differ from the heat transfer coefficients on the external surface of the plate. Differential equation of thermal conductivity for this case in the article [1] has been received taking advantage of the approach, based on the generalized functions using. It contains coefficients such as impulse functions type coefficient (asymmetric unitary function, Dirac delta function). Task solution is based on the Laplas integral transformation using the Obraztsov-Onanov [2] method for solving tasks with coefficients of impulse function determination type. According to this method to find general solution of homogeneous equation with coefficients, which contain stage functions, the equation is reduced to partially degenerated equation at first. To find partially solutions of heterogeneous equations the variation of constants method is used. General solution for the appearance contains relation of two transcendental functions with the generalized polynomial in the denominator, with does not have zero root and all roots of which are simple. Determination of the original according to the found appearance is carried out taking advantage of the Vaschenko-Zakharchenko expension theorem in the case of the image roots of the generalized polynomial, which is included into the transcended functions relation. The single closed solution for non-stationary equation of double-stage plate thermal conductivity for the whole field of determination has been found.

Математичне моделювання дифузійного перенесення в багатошарових наноплівках оксидної структури (дослідження зразка за технологією виробництва базальтового супертонкого волокна)

Fri, 17 May 2013 00:00:00 GMT

Назва: Математичне моделювання дифузійного перенесення в багатошарових наноплівках оксидної структури (дослідження зразка за технологією виробництва базальтового супертонкого волокна) Автори: Дейнека, Василь Степанович; Петрик, Михайло Романович; Василюк, Петро Михайлович; Бабій, Надія Василівна; Deineka, V.; Petryk, M.; Vasyluk, P.; Babiy, N. Короткий огляд (реферат): Побудовано математичну модель дифузійного перенесення в неоднорідних багатошарових наноплівках оксидної структури на основі дослідження зразка, створеного за технологією виробництва базальтового супертонкого волокна (БСТВ). Досліджувані наноплівки можуть використовуватися як термо- і агресивнозахисні покриття робочих органів технологічного обладнання, що працюють у високоагресивних середовищах. Отримано просторово-розподілені концентраційні розподіли структурних складових компонентів наноплівок для різних технологічних зрізів та часових тривалостей формування технологічного мультишару наноплівки.; Development of modern technologies that integrate a miniaturized physical systems has stimulated a large number of papers on the study of the kinetics of masstransfer processes in multilayer nanofilms that are used in resource-saving technologies. Alloys of iron-chromium systems are used as a structural material in atomic power engineering in the production of mineral fibers. Oxides, including multi-layer ones, are widely used in the semiconductor technology. The chemical composition of oxides is determined by such components as Cr, Al, Si, rare-earth metals. If Al content is increased to 3%, the heat resistance of the alloy dramatically increases, since the formation of the external aluminum oxide prevents the penetration of oxygen into the inner layers. Determination of diffusion characteristics allows to correct the chemical composition of alloys and predict the operating life of their operation. The mathematical model of diffusion transfer in heterogeneous environments that describes the process of forming thin oxide nano films multilayers, which are used as termo- and aggressive-protective coverings of processing equipment operating members in highly corrosive environments, has been constructed. Spatially distributed concentration distributions of nanofilm structural components (aluminium, silicon) for various technological shears of oxide nanofilm and time durations of forming the technological nanofilm multilayer have been obtained in the result of modeling. The results can be used to encrease the effectiveness of experimental researches of transfer in multicomponental polycompositional and in researching the properties of new nanomaterials.

Дослідження кінетики розвитку втомних тріщин металу на основі цифрової 3d-моделі

Wed, 20 Mar 2013 00:00:00 GMT

Назва: Дослідження кінетики розвитку втомних тріщин металу на основі цифрової 3d-моделі Автори: Ріпецький, Євген Йосипович; Рибак, Тимофій Іванович; Іванчук, О.; Ripetskyy, E.; Rybak, T.; Ivanchuk, O. Короткий огляд (реферат): Отримано цифрову 3D-модель тріщини (ЦМТ) металу у вигляді поверхні в просторі. При розробленні ЦМТ використано стереопари знімків, які отримано за допомогою растрового електронного мікроскопа. За результатами обробки двох знімків стереопари визначено координати одиничних точок у просторі на поверхні тріщини. ЦМТ утворена шляхом інтерполяції точкових даних із використанням програмного забезпечення Surfer 10. Здійснено аналіз тріщини з використання ЦМТ і визначено геометричні розміри фронту тріщини у її поперечному перерізі.; The paper presents a new approach to obtain data on geometrical parameters of fatigue cracks, which are crucial in kinetics research of their development. The subject of research was fatigue cracks of the metallic samples. Cracks were formed by testing of samples with the artificial defects on the investigation equipment applying different number of loading cycles. Technology of obtaining digital 3D model crack (DMC) of metal crack is described. Treating the fatigue crack as a fracture surface in metal, photogrammetry methods were applied to create digital 3D model of the crack. Stereo pair images, which had been obtained by means of REM 6I raster electron microscope, were used while developing DMC. According to the results of processing two stereo pair images coordinates of single points in space on the crack surface were determined. DMC was formed by interpolation of point data taking advantage of software Surfer 10. DMC was presented as the graphic three-dimensional image of crack surface in a vector form. Obtained DMC can be considered under various angles, analyzed with special calculation software modules. Analysis of the crack was made with application of DMC. Geometric dimensions of the crack front in its cross-section were determined. Obtained cross-section of the crack allows to approximate its front line and to choose reasonably the typical shape of the crack. Besides, in the case of complex configuration of crack shape the obtained data on its cross section can be used to calculate stress intensity factor (SIF). It is shown, that in the crack cross section the front of its propagation is a line of complex configuration forming sharp rim of the tunnel shape. Penetration of the crack inside the metal increases the value of stress intensity factor (SIF) by 20 – 40% especially on the final stages of the crack growth. The obtained results are recommended to be used while determining stress intensity factor of cracks with complex configuration.

Основи побудови дросельних синтезаторів газових сумішей з мікроконцентраціями компонентів

Mon, 22 Apr 2013 00:00:00 GMT

Назва: Основи побудови дросельних синтезаторів газових сумішей з мікроконцентраціями компонентів Автори: Ділай, І.; Dilay, І. Короткий огляд (реферат): Запропоновано будувати газодинамічні пристрої для приготування складних багатокомпонентних сумішей з мікроконцентраціями компонентів як поєднання двох функціонально зв’язаних елементів – змішувача і блока стабілізованих тисків живлення. Така побудова забезпечує відтворення суттєво різних тисків (перепадів тисків) на дозуючих капілярах змішувача, отриманих у міждросельних камерах подільників тиску блока живлення. Як приклад застосування розроблено принципову схему синтезатора потрійних газових сумішей Ar-O2-N2 для перевірки газоаналітичної апаратури, призначеної для визначення чистоти аргону.; The problem of preparation of the specified mixed gasses has not been solved yet and is of special importance for the multicomponent mixtures, the part of components of which is on the level of trace concentrations. One of the most promissing methods of the mixed gasses synthesis is the dynamic method based on the dosage of gas flows with the glass capillary pipes. The objective of the work is to develop the principles of construction of high-precision and reliable mixtures synthesizers with the trace components basing on this method. Apart from the known principles of gas-dynamic synthesizers construction, the paper proposes the new ones, which provide the preparation of mixtures with the concentrations up to 10-5 %. The synthesizer should be composed of two functionally bound components a mixer and the stabilized static condition power unit, which are the flow summarizers and the pressure dividers respectively, based on linear capillaries. This provides the reproduction of pressure ratios on the mixer’s dosing capillaries, thousands of times different, which accordingly creates flows of components of different values. Stabilized static condition power unit is based on the tandem pressure dividers, where the input pressure of each lower level divider is equal to the smallest inter-throttle pressure of the higher level divider. Linearity of all synthesizer’s capillaries provides for the proportional change of all the pressures on the dosing capillaries in the case of possible changes of the pressures of the components sources, barometric pressure, etc. The power unit pressures on the dosing capillaries are reproduced on the dosing capillaries with the help of the pressure repeaters. In order to compensate the major influences (pressures and temperatures) new independences are developed, which take into account the pressure changes inequality on the mixer capillaries. As an example of the implementation of new principles of gas-dynamic synthesizers for the preparation of mixtures with the components traces our triple mixtures synthesizer for the gas mixtures Ar-O2-N2 testing the analytical equipment designed for the determination of the argon purity. Key words: gas-dynamic synthesizer, capillary, intermixture traces.

Багаторізцева головка для тонкого точіння з пружними напрямними та електромагнітним приводом

Mon, 27 May 2013 00:00:00 GMT

Назва: Багаторізцева головка для тонкого точіння з пружними напрямними та електромагнітним приводом Автори: Луців, Ігор Володимирович; Шарик, Володимир Мирославович; Lutsiv, I.; Sharyk, V. Короткий огляд (реферат): Запропоновано конструкцію багаторізцевої головки адаптивного типу з пружними напрямними для тонкого точіння, в якій керування положення різця в процесі обробки відбувається через електромагнітний двонаправлений привод різцетримачів із мікроконтролерним інтелектуальним керуванням.; The paper deals with the design development of fine turning multi edge head of adaptive type with elastic guides in which the turning tool position control in the process of machining is performed by the bidirectional electromagnetic drive of tool holders with intellectual control system based on microcontrollers. The modern problems of fine turning as well as the problems of machining accuracy and continuous chip breakage are analyzed and search directions of manufacturing and constructive design solutions are defined. In addition to machining technology and tools improvement the conceptually new mechatronic head is developed on the base of precession mechanics, electronics, electro engineering techniques integration with particularly regard to the multi edge machining of adaptive type. Constructive design combination of operational and driving units of cutting machines linear and rotational motion mechanisms that realize the direct-action drive conception allows improving the accuracy, response speed and reducing capacity losses. The presence of automatic control system and manufacturing process control sensing elements incorporated in the given design makes the head intellectual and autonomous that allows creating advanced designs of metal cutting machine units. The tool holders of the head are rigidly connected with the electromagnet armatures that are steadily fixed to the head body. On the electromagnet armatures the elastic elements in the form of thin plates are mounted. These plates with their free ends are fixed to the bars that are connected with a head body. Except that the plates are dressed with the strain measuring sensors (SMS). SMS are connected with an amplifier as well as with microprocessor-based control system and synchronous and augmentation system. In a case of increasing of local allowance (i.e. depth of cut) as well as increasing of local hardness at one of the tools an axial cutting force occurs that is larger than each of the axial forces on the other tools. This causes the force disbalance and accordingly the respective tool displacement. The control system sends a signal of misalignment to the two other electromagnets in this way increasing the feed of the tools and adjusting the axial and radial cutting forces that deform the work piece. The similar head development and using changes actually the view on a machining technology problem transferring it to the system level that includes complex interrelations between design, manufacturing, assembling, adjusting, programming, operation, repair and maintenance as well as utilization. The design engineering of multi edge heads with electromagnetic drive provides the new design approach to the creating machines with totally new characteristics. On the base of the given calculations the following comparable investigations of machining accuracy are performed dealing with the single tool machining of cantilever work piece, single tool machining with the follow rest use and turning with the help of the developed three edge head. As a result the proposed control system gives the possibility to response quickly to the material extraneous impurities while machining as well as redistribute cutting forces in the process of cutting edges wear in the multi edge tools. The information data recording to the independent memory is also available with the following computer analyzing.

Оптимізація режиму зварювання пластин малої товщини

Mon, 26 Nov 2012 00:00:00 GMT

Назва: Оптимізація режиму зварювання пластин малої товщини Автори: Кошовий, М.; Заболотний, В.; Костенко, О.; Сухобрус, О.; Koshevoy, N.; Zabolotny, V.; Kostenko, E.; Sukhobrus, E. Короткий огляд (реферат): Початкову матрицю планування експерименту оптимізовано за вартістю реалізації за допомогою програмного забезпечення. Отримано математичну модель процесу зварювання пластин. Визначено оптимальний режим проведення точкового зварювання пластин зі сталі електротехнічної малої товщини.; Optimization of metal plates welding with small thickness was held using the methods of planning the experiment. The initial design of experiment matrix is optimized for the implementation cost using the search program of optimal combinatorial multilevel multifactor experiment plans. At the core of the program is the generation of combinatorial multifactor experiment plans, evaluation of their characteristics, the selection of the optimal implementation cost variant. Using the program the prize of the implementation cost of the experiment plan in 1,93 times as compared with the initial plan and in 3,00 times as compared with the plan that has a maximum value, is achieved. According to the obtained optimized plan a full factorial experiment was conducted. For each experiment matrix duplicate experiment was carried out to reduce random errors. As the factors that influence the value of capacitor, the rate of transformation, the pressure on the electrodes were considered. As the parameter of optimization the efforts gap of welded plates on tensile machine was elected. The mathematical model of plates welding is obtained. The adequacy of the obtained mathematical model is confirmed by the Fisher's exact test. Checking of the regression coefficients significance was performed using the Student's criterion. The coefficients of all the factors considered were significant. According to the mathematical models, a substantial change in the parameter optimization is caused by a change in value of capacitor, because it has the largest coefficient in absolute value. To increase the welded plates break efforts it is necessary to increase the value of capacitor and to reduce the rate of transformation and pressure on the electrodes. The search of the optimal parameters of welding process was carried out using a gradient method. The movement of the gradient is carried out by adding to the basic level of pitch variation for each factor. The calculation step is carried out by multiplying the coefficients of variation of the mathematical model for the interval of variation for each factor. The gradient motion series of experiments are obtained. The experiences that matter the most parameter optimization have been realized in practice. Obtained in practice parameter of optimization is close to the calculated using the mathematical model. The optimal mode of spot resistance welding of thin electrical steel plates is defined. To achieve the maximum strength spot welding of thin electrical steel plates it is recommended to set the following parameters: the value of capacitor – 140 uF, the coefficient of transformation – 75, the pressure on the electrodes – 10 N.

Зчеплення арматурних стержнів різних діаметрів класу А500С з бетоном

Mon, 08 Apr 2013 00:00:00 GMT

Назва: Зчеплення арматурних стержнів різних діаметрів класу А500С з бетоном Автори: Чапюк, О.; Chapiuk, О. Короткий огляд (реферат): Наведено результати експериментальних досліджень зчеплення бетону з арматурою серповидного профілю (класу А500С) діаметрів 10, 14, 16, 18, 22 мм та запропоновано формули (2) і (3), які можуть бути використані для розрахунку анкерування арматури.; Summary. In the production of the reinforced concrete structures comparatively new reinforcement crescent profile (ДСТУ 3760 – 2006), the adhesion of which with the concrete is not studied enough, has been used in Ukraine since the early third millennium. According to the research of Prof. J.A. Klimov the value of relative shear area of the transverse lug, that influences the adhesion with the concrete in the bars crescent profile, is in 2.4 – 3.7 times less than the corresponding values of screw profile rod that was used before. Therefore, it is necessary to use the correction factors for calculation of the class A500S anchoring reinforcement. The most important factor, which provides mutual work of the reinforcement and concrete in the reinforced structures is the adhesion at the contact between them. According to the researched results, the adhesion strength depends on the adhesion in concrete performances on the periodic profile reinforcement surface; friction forces that are developed under the reinforcement and concrete, contact caused by its shrinkage; reinforcement and concrete cementing, caused by the cementing property of the adhesive gel. The greatest influence on the adhesion strength is the first factor – it provides about 75% of the total sliding resistance of the reinforcement in concrete. If the reinforcement is smooth, the sliding resistance decreases in 2 – 3 times. The results of experimental studies of the concrete adhesion with crescent profile (class A500S) reinforcement of 10, 14, 16, 18 and 22 mm diameters are presented in the article. Samples were made in the form of concrete prisms of square cross section with 15 cm sides. The prisms height was determined by the standard length of anchoring rods, which was 5d (d – diameter rods). Reinforcement rods were arranged in the prisms so that their longitudinal axes coincide, and protruding parts of rods made possible to be fastened in the clutch press on one side, and on the other (free) – to measure its displacement (sliding) toward the prisms end using a tracer. In the experiments it was revealed that the value of tangential stresses of concrete and reinforcement adhesion depends on its diameter and can be be taken into account by introduction of an additional factor kd, which can be found by the formula (3). The greatest shear area is for the 16 mm diameter rod, so the tangential stresses in them are the greatest. It is testified experimentally.

Статистичне оцінювання міцності пресових з’єднань приводних роликових ланцюгів закордонних фірм на основі теорії малих вибірок

Fri, 01 Mar 2013 00:00:00 GMT

Назва: Статистичне оцінювання міцності пресових з’єднань приводних роликових ланцюгів закордонних фірм на основі теорії малих вибірок Автори: Кривий, Петро Дмитрович; Тимошенко, Н.; Коломієць, В.; Чорний, Р.; Kryvyj, P.; Tymoshenko, N.; Kolomiiets, V.; Chornyj, R. Короткий огляд (реферат): Базуючись на даних міцності пресових з’єднань валик-пластина приводних роликових ланцюгів закордонних фірм з використанням теорії малих вибірок, отримані статистичні характеристики розсівання моменту провертання валиків у отворах пластин, а саме: математичне сподівання та дисперсія розсіювання. Використавши критерії Стьюдента і Фішера, здійснено оцінювання суттєвості відмінностей отриманих характеристик досліджуваних ланцюгів.; Basing on the experimental data on the roll-plate pressed joints strength of the 19.05 mm pitch driving roll chains, produced by the foreign companies “Renold” (Great Britain), “Regine” (Italy), “Elite” (Sweden), “Chain-belt” (USA), using the small sampling theory and iteration method, distribution density f(t) of the random value T (T- turning moment of the roll in the plate hole), has been found and the mathematic expectation, dispersion and variation coefficient have been calculated. Тhe characteristic feature of the iteration is that of the distance [a,b] of the values change of the random value T which is considered to be known and to be equal to a=tk min, b=tk max (tk min, tk max - the smallest and the largest value respectively among tk(k=1,n) of the experimental meanings of the value T). At the initial stage of finding f(t) it is considered that no one experiment has been carried out and the value T is expected to be distributed according to the uniform law. During the next stage the result of the first experiment is taken into account to check the prior distribution density f0(t) of the random value T. With this purpose the prior distribution density f1(t) of the value T is presented as follows: f1(t)=c1·[f0(t)+φ1(t)], where c1 is found from the normalization conditions. Using similar approach to the n experiments, the distribution density of the random value T – fn(t), has been found. It was shown that minimal values of M(T)min and D(T)min are those of roll-plate pressed joints of the driving roll chains, produced by the company “Renold”, the maximal values of these characteristics being in the roll-plate pressed joints of the driving roll chains of the company “Elite”. According to the Student’s t-test and Fisher’s t-test, estimation of the sufficient differences of the obtained characteristics of the rolls turning moment scattering in the plates holes of the investigated chains, has been carried out. T value scattering field of the investigated chains was found to differ in 2,81 times and to be in the 4,16-11,7 N•m interval. The minimal T value scattering field is provided by the pressed joints of the “Renold” company and the maximal scattering field – in pressed joints of chains produced by the “Elite” company. Using variation coefficient k0 it was found that the highest stability of the turning moment is provided by the roll-plate pressed joints of the driving chains produced by companies “Renold” and “Regina”.

Обгрунтування параметрів захисних механізмів шнекових транспортерів

Thu, 14 Mar 2013 00:00:00 GMT

Назва: Обгрунтування параметрів захисних механізмів шнекових транспортерів Автори: Гевко, Роман Богданович; Клендій, Олександра Миколаївна; Gevko, R.; Klendiy, O. Короткий огляд (реферат): Представлено конструкцію шнекового транспортера із запобіжним пристроєм, використання якої дозволяє підвищити ефективність функціонування конвеєрів в екстремальних умовах експлуатації. З метою усунення заклинювання робочого органу шнекового транспортера при переміщенні матеріалу запропоновано використовувати запобіжний пристрій з розділеними в часі режимами буксування та осьового зміщення шнека для автоматичного відновлення робочого стану конвеєра. Також проведено силовий аналіз роботи захисного механізму, основним призначенням якого є визначення залежності крутного моменту від провертання півмуфт на різних етапах спрацювання запобіжного пристрою. Аналіз графічних залежностей дає змогу комплексно оцінити інтенсивність впливу того чи іншого параметра на величину крутного моменту на різних етапах роботи запобіжного пристрою, а також є основою для розроблення інженерної методики проектування його конструктивно-технологічних параметрів.; Screw conveyors have have been widely used for transporting of bulk and lump materials in different manufacturing processes. But while transporting there can happen jamming of screw operating unit caused by the gap between the screw rotation surface and the guide pipe internal surface. To recapulate the conveyor operating capacity the jammed screw edge must be moved aside along the axial direction from the contact with the material and then, after the removal of overloading, the drive elements must provide the initial location of the operating unit for transporting of the material in the unloading area. Conventional principle of the jammed operating unit reversing is performed using the planetary safety devices, that provide the reverce screw flight from an unsufficient rotation angle to some complete rotations with the further recovering of the initial location. The method of axial moving aside of the jammed screw operating unit, using ball safety clutch, where profile grooves were made both in exit and entrance from the clutch,isecceptable as well. Design of the screw conveyor with the safety device, application of which makes possible raise the efficiency of the conveyors operation in the extreme operatiny conditios, is presented in the article. To prevent the jamming of the screw conveyor operating unit while transporting material, safety device with separated in time skidding regimes and the axial displacement of the screw for the automatic recovering of the conveyor operating state, has been proposed to be applied. Power analysis of the protective mechanism operation, designed to find the dependence of the torque on the semiclutches turning at different stages of the safety device response, has been carried out. Analysis of the graphic dependences makes possible to estimate completely the effect intensity of this or other parameter on the torque size at different stages of the safety device operation, as well as is the basis for the development of the engineering method for the design of its construction – manufacturing parameters.

Результати експериментальних досліджень параметрів процесу змішування сипких матеріалів

Wed, 03 Apr 2013 00:00:00 GMT

Назва: Результати експериментальних досліджень параметрів процесу змішування сипких матеріалів Автори: Любачівський, Роман Орестович; Lyubachivskyi, R. Короткий огляд (реферат): Наведено будову спроектованого та виготовленого гвинтового змішувача для проведення експериментальних досліджень процесів змішування сипких матеріалів гвинтовими конвеєрами а також результати експериментальних досліджень змішування сипких матеріалів. За їх результатами побудовано графічні залежності коефіцієнта неоднорідності суміші від частоти обертання шнека, коефіцієнта завантаження та кута нахилу змішувача.; Screw transporting manufacturing mechanisms are widely applied in different branches of the national economy for transporting, mixing, sorting, grinding, etc. However, the efficiency and quality of these manufacturing processes are linked with the construction peculiarities of these systems in accordance with the power consumption. Therefore, to provide the efficient and qualitative operation of these processes proper choice of certain parameters of their performance and construction characteristics, as well as specially constructed experimental installation have been carried out. The main variable factors affecting the process of oats and vetch mixing were the following: mixer loading factor К3=0,3...0,5 (хі), screw rotation frequency п=50...250rot/min. (х2), and mixing time t=20...60c (х3). To provide the experimental installation operation the program Power Snite was used for tuning the Altvar series frequency converter, in which the selection of those characteristics, which were required to carry out experiments according to the developed method of testing was done. Presented results of investigation were displayed on the PC screen as the table and graph dependencies in the percentage relation to the nominal capacity with the predetermined frequency. Basing on the carried out investigations of the response function (optimization parameter), that is, vetch and oats mixing heterogeneity in cyclic mixing Vc=f(k3, n, t), found experimentally, are presented as the mathematic model of complete square polynom and regression equations in the code and full sizes are deduced. According to the results of these investigations graphic dependences of the vetch and oats mixing heterogeneity size on the load factors, rotation frequency and other screw parameters as well as operating time, have been built.

Розрахунок геометричних параметрів вузла адаптації схвата промислових роботів

Fri, 22 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Розрахунок геометричних параметрів вузла адаптації схвата промислових роботів Автори: Кирилович, В.; Сазонов, А.; Kyrylovych, V.; Sazonov, A. Короткий огляд (реферат): Виконано аналіз конструктивних особливостей вузла адаптації схвата промислового робота. У результаті аналізу виявлено ряд залежностей геометричних параметрів конструктивних елементів компенсаторів кутових похибок від величин похибок позиціонування схватів промислових роботів. Наведено аналітичні вирази для розрахунку вказаних конструктивних параметрів.; The need to carry out investigations on the raise of accuracy and decrease of negative after-effect of pose error for the principal and auxiliary technical equipment is caused by the availability of errors in the robotized installation. One of the possible methods for negative influence decrease arising in the robotized technological service of facilities, which is industrial robots gripper adaptation, is considered in the article. Industrial robots’ gripper adaptation expects to apply additional facilities, so-called “Industrial Robots’ Adaptive Unit”. Compliance of the Adaptive Unit for Industrial Robots’ Grippers compensative element is achieved due to using of compensative spring elements, which are included into the compliant mechanisms construction. Using of the linear and angular errors compensator in the Adaptive Unit for Industrial Robots’ Grippers allows to overcome negative force-torque influence which arises at the moment of handling object fixing in the working position device. In the article the analysis of the constructive peculiarities of the Adaptive Unit for Industrial Robots’ Grippers has been carried out. As the analysis result dependencies of the angular error compensator constructive elements geometrical parameters on the industrial robots pose errors have been found. The analytical expressions for calculation of the mentioned construction parameters of the Adaptive Unit for Industrial Robots’ Grippers have been presented. Analytical dependences, which are connected with the geometric parameters of the Adaptive Unit for Industrial Robots’ Grippers constructive elements and take into account the length of handling object and distance of industrial robots’ grippers pole from the left end face of the handling object in its coordinate system, have been found. The obtained results make possible to calculate and choose the Adaptive Unit for Industrial Robots’ Grippers, which is necessary for certain conditions of mechanical assembly manufacturing.

Розрахунок відповідальних елементів апаратів точного висіву насіння

Tue, 23 Apr 2013 00:00:00 GMT

Назва: Розрахунок відповідальних елементів апаратів точного висіву насіння Автори: Павельчук, Юрій Федорович; Комар, Роман Васильович; Лотоцький, Роман Ігорович; Pavelchuk, Y.; Komar, R.; Lototskyi, R. Короткий огляд (реферат): Одним із головних шляхів підвищення врожайності зернових культур є заміна рядкового способу сівби на точний, координатно-однозерновий висів. Це дозволяє майже у два рази зменшити норму висіву насіння, а за рахунок створення оптимальних умов їх живлення при проростанні й розвитку рослин підвищити врожайність зернових колосових культур на 10...15%. Тому ми розробили нову, удосконалену конструкцію механічного апарата точного висіву насіння з гасником горизонтальної швидкості руху і точного укладання зернин у ґрунт, так як пневматичні апарати ненадійні в експлуатації. Конструкція апарата захищена патентом України на винахід. У статті наведено методику розрахунку основних елементів апарата точного висіву. Також для вирішення проблем виведено диференціальне рівняння руху сошника, з якого визначено умову стійкості висівного апарата і критичне значення сил, що діють на сошник. Для синхронізації дії вузлів висівного апарата розраховано ланцюгову передачу, яка з’єднує розподільний диск і опорно-копіювальне приводне колесо сівалки. Визначено потужність привода, колову швидкість його обертання, розрахунок кількості ланок, питомий тиск у шарнірах і колову силу у ланках ланцюга. Наведено розрахунок одновиткової виштовхувальної пружини насінин із лунок висівного диска – її діаметр, матеріал, термооброблення, кількість витків, виведено аналітичну залежність для визначення осьової пружної деформації, а також кут закручування пружини під дією відповідного моменту. Наведені аналітичні залежності можна використовувати під час проектування і розрахунку елементів подібних конструкцій висівних апаратів і аналогічних пристроїв інших систем.; One of the main ways of raising crop capacity of the bread grains is the replacement of drill sowing into the precise coordinate – single – seed sowing. It makes passible to deсrease almost in two times the amount of sowing seeds, and due to the creation of the favourable conditions of their feeding while spriting and development, to raise the crop capacity of bread grains and cereals by 10…15%. That is why new advanced design of the mechanical precise seeds-sowing machine with the damper of the horizontal velocity of movement and the precise placement of seeds in the soil, has been developed, as the pneumatic machines are not reliable while operating. The design of the machine is patented in Ukraine as the discovery. The method of calculating the main components of the precise seeds-sowing machine (PSM) is presented in the article: ploughshare, placement of seeds in the soil, mechanism of operation synchronization of seeds-sowing and location placement in the soil with seeds pushing from the sowing machine as well as seeds covering and tightening of soil. As the precise seeds-sowing machine is constructed as a single mechanism, which is suspended by joints through the parablelogram suspension to the sowing machine frame and supplied with springs, the deerease of stability depends on the mass distribution along its length. Besides, if the ploughshare is treated as the cantilever mechanical system, which has penetrated into the soil, it is subject to the longitudinal forces, which affect sufficiently the sowing system stability. That is why to solve these problems differencial equation of the ploughshare movement was derived, due to which the condition of the sowing machine stability and the critical value of forces, the pleuphshare is subject to, were found. To synchronise the action of the sowing machine units the chain drive, which connects the distribution disk and the support-profiling driving wheel of the sowing machine, has been calculated. The drive power, circular velocity of its rotation were found. The number of links, specific pressure in the joints as well as the circular force in the chain links were calculated. Calculation of the single-coil spring for pushing seeds from the creater of the sowing disk is presented: its diameter, material, heat-treatment, number of coils. Analytical dependence for finding the axis elastic deformation as well as the angle of the spring-warping under the action of the corresponding torgue, has been derived. Presented analytical dependencies can be used while designing and calculating similar construction units of the sowing machines and similar devices of other systems.

Дослідження стабільності лічильників газу

Wed, 06 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Дослідження стабільності лічильників газу Автори: Кузь, М.; Kuz, M. Короткий огляд (реферат): Проаналізовано, що оцінювання стабільності похибок лічильників газу проводиться тільки при здійсненні державних випробувань і не може характеризувати динаміку зміни похибок лічильників газу під час їх експлуатації. Виробники та постачальники турбінних та роторних лічильників газу декларують стабільність метрологічних характеристик у часі, але не наводять числових значень стабільності. Розроблено методику для оцінювання динаміки зміни похибок лічильників газу. Для прогнозування стабільності метрологічних характеристик лічильників запропоновано використовувати логіко-статистичну модель ЛСІМ-1, яка традиційно використовується в системах контролю та автоматики для регулювання й стабілізації технологічних процесів. Використання розробленої методики дозволить оцінити динаміку зміни стабільності метрологічних характеристик роторних і турбінних лічильників газу та спрогнозувати метрологічну стабільність на період експлуатації лічильників газу.; It was studied that the estimation of the gas meters stability error is carried out only during the official testing and can not specify the dynamics of gas meter errors during their operation. Manufacturers and suppliers of turbine and rotary gas meters declare stability of metrological characteristics over time, but do not confirm them by the numerical values of stability. Admissable values of instability of the metrological characteristics of the gas meters in operation are not specified in the standard regulations in Ukraine. The method for estimation of errors change stability of the turbine and rotary gas meters has been developed. To predict the stability of metrological characteristics of gas meters, the usage of logic-statistical model LSIM-1, which is traditionally used in control systems and automation for the regulation and stabilization of technological processes has been proposed. Before the study and in every 10 h of gas meter operation stability of the metrological characteristics of a gas meter has been carried out. At this stage of studies the change of metrological characteristics of a gas meter, depending on the cost is being estimated. As a result of a series of studies (in every 10 h of gas meter operation) the table is built by summing of all 1 (units) in each series of studies. The error stability curve of the gas meter, depending on the waste in one study of series and the errors stability curve of the gas meter, depending on the number of studies in the series, is built. Approximating curve, which specifies the character of the error change of the turbine or rotary gas meter, depending on the number of studies in the series, is built. The fact, if with the increase of number of studies is observed the improvement (approximation curve ascention) or deterioration (approximation curve downward) of the stability of metrological characteristics of the meter, is analyzed. The application of the developed method will make possible to estimate the dynamics of the metrological characteristics stability changes of rotary and turbine gas meters and to predict the metrological stability during operation of gas meters. Determination of the metrological characteristics stability of gas meters in use will allow to estimate the fact, if the gas meters errors do not exceed the admissible permissible limits. The subject of further research is to develop the criteria for finding the numerical values of the gas meters metrological characteristics stability limits.

Залежність номінальних світлових віддач джерел світла від номінальних потужностей

Mon, 18 Mar 2013 00:00:00 GMT

Назва: Залежність номінальних світлових віддач джерел світла від номінальних потужностей Автори: Тарасенко, Микола Григорович; Козак, Катерина Миколаївна; Tarasenko, M.; Kozak, K. Короткий огляд (реферат): На основі аналізу та узагальнення опублікованих даних отримано аналітичні вирази для функціональних залежностей номінальних світлових віддач від номінальних потужностей для всієї гами існуючих джерел світла. Це дало можливість установити, що світлова віддача зі зростання потужності джерел світла змінюється за гіперболічним законом. Для визначення конкретних значень можливих змін світлових віддач (зростання або падіння) із зростання номінальної потужності джерел світла розроблено спеціальну методику.; Based on the analysis and generalization of the published data there have been received analytical expressions for functional dependencies of nominal luminous efficiency on the nominal power for the whole range of available sources of light. Analysis of the received data testified that the nominal luminous efficiencies of light sources, regardless of the physical principles of their operation, are changed along side with the growth of nominal power under the same law – the hyperbolic one. For most of light sources these are growing hyperboles. They are falling only in three types of them: tubular lamp bulbs, electrodeless fluorescent lamps ENDURA and metal halide lamps with ceramic burners. All functional dependencies are characterized by the following three areas: 1 – a fast growing (declining) luminous efficiency; 2 – a slowing down one; 3 – transient to saturation. The less significant is the second area, the less likely is the prospect of improving the efficiency of light sources not only of a low but also of a high power. It is absolutely obvious that the traditional way of improving the efficiency of thermal light sources by increasing the temperature of the tungsten incandescent body is no longer efficient. The only possible way of solving the problem is a transition to a tantalum-carbide incandescent bodies. The coefficient of efficiency of incandescent bulbs can grow up to 20-30%, which is equivalent to the luminous efficiency of 60-90 lm/W with the lifetime up to 10,000 hours. With these indices they could compete not only with modern fluorescent lamps that need start-control devices and toxic mercury, but also with some types of LED lamps. To determine the specific values of possible changes of nominal luminous efficiency with the growth of nominal capacities there has been developed a special technique. It has been found out that the possibility of increasing the luminous efficiency for most types of compact fluorescent lamps has almost been exhausted, though for some types of them it is still feasible. It concerns, first of all, the following lamps: DULUX L LUMILUX PL, DULUX T/E PLUS and DULUX SUPERSTAR MICRO TWIST. The most promosing in this respect are LED lights and metal halide lamps with a quartz burner.

Облік електроенергії при несинуcоїдальних і несиметричних режимах у мережах електропостачання міст

Thu, 25 Apr 2013 00:00:00 GMT

Назва: Облік електроенергії при несинуcоїдальних і несиметричних режимах у мережах електропостачання міст Автори: Євтух, Петро Сильвестрович; Бабюк, Сергій Миколайович; Кислиця, Тетяна Анатоліївна; Yevtukh, P.; Babyuk, S.; Kyslytsia, T. Короткий огляд (реферат): Розглянуто проблему порушення симетрії навантаження та виникнення несинусоїдальних режимів у трифазних системах електропостачання мереж міст з нелінійними параметрами встановлених освітлювальних установок та, як наслідок, завищення при наявності несиметрії та нелінійності навантажень оплати за спожиту електроенергію. Доведено, що облік електроенергії у колах з несинусоїдальними режимами залежить від результативності похибки обліку електроенергії індуктивними лічильниками. Встановлено, що найбільшою мірою вплив несинусоїдальності на сумарну похибку таких лічильників проявляється на частотах 11-ї і 13-ї гармонік. Запропоновано для покращення обліку електроенергії та економії коштів бюджету міста встановлення у системах вуличного освітлення сучасних електронних коректорів потужності, які суттєво зменшують похибку обліку.; The problem of load symmetry disturbance and appearance of non-sinusoidal regimes in the three-phase mains power-supply systems of the municipal lighting networks with non-linear parameters of the installed lighting devices, which result in the increase of the meters data and raise of bills payment, has been analyzed. It has been found, that voltage asymmetry in the municipal lighting networks results in the appearance of the inadmissible regimes, caused by the fact, that the gas-discharged lamp lighting devices, which are used in the municipal lighting, in the main non-linear loads, consist of out-of-date electromagnetic circuitry and create noises in the networks: they introduce reactive component, which can hardly be balanced and cause the appearance of higher harmonics. Higher harmonic currents, which are the result of this non-linearity, affecting the total network resistance, cause the network voltage disturbance and appearance of the non-sinusoidal regimes. Current harmonics, penetrating into the power system network, cause the detoriation of the high-freguency communication and automatic systems operation, initiate unpredictable response of some relay protections as well as make worse the electric power calculation. Nowadays for calculation of the electric power inductor counters, which have negative frequency error in the higher harmonic frequencies, are more widely used. It was stressed, that the electric energy calculation in the non-sinusoidal regime circuits depends on the electric power calculation error result, carried out by these counters. The limits of the maximal error of the non-sinusoidal voltage amplitude measurement, depending on the level of the higher harmonics, were found. It was determined that the greatest non-sinusoid effect on the induction counters error is that of the 11th and 13th harmonic frequencies, and depending on the fact, if the load is linear or non-linear, inaccurate calculation of the consumed electric power is possible. These characteristics of the induction counters operation, while being used in the lighting networks, result in the appearance of unexpected results, that is: excessive calculation and calculation defect of the electric energy as to the total consuming power of the lighting devices, which is treated as the power losses, but is fixed by the electric energy meters together with the useful power and is paid for the electric supply institution from the municipal budget funds according to the meters data. One of the possible ways of solving this problem is the installation of modern electronic electronic corrector power., in which the circuitry solutions in the linearity of the input volt-ampere characteristic are applied, which will make possible to improve the efficiency of the electric energy calculation and to save funds.

Подавлення завад загального виду у вимірювальних каналах

Mon, 13 May 2013 00:00:00 GMT

Назва: Подавлення завад загального виду у вимірювальних каналах Автори: Кочан, В.; Яскілка, Володимир Ярославович; Кочан, Орест Володимирович; Kochan, V.; Yaskilka, V.; Kochan, O. Короткий огляд (реферат): У вимірювальних каналах виникають два види завад: (і) нормального виду (викликані електромагнітним полем); (іі) загального виду (викликані різницею потенціалів сенсора та вимірювального каналу). Тому необхідне подавлення завади загального виду. Основним методом подавлення є гальванічна розв’язка з допомогою імпульсних трансформаторів або оптронів, а також розділення обмоток трансформатора живлення. Таким чином, цей метод вимагає значних затрат на реалізацію. Простішим є пристрій, де сенсор з допомогою першої пари ключів періодично підключається до конденсатора, а потім конденсатор другою парою ключів підключається до входу вимірювального каналу. Обидві пари ключів ніколи не замкнені одночасно, чим досягається гальванічна розв’язка. Головним недоліком пристрою є значний вплив на результат вимірювання завад нормального виду. Суть запропонованого рішення полягає в тому, що на місце конденсатора вміщують вимірювальну частину в цілому. Вона має автономне живлення від акумулятора або конденсатора. Перший ключ (комутатор) підключає давачі до входу вимірювальної частини. Другий ключ підзаряджає джерело автономного живлення від звичайного заземленого блока живлення. Пристрій керування ключами працює так, щоби перший і другий ключі не були ввімкнені одночасно.; Two kinds of noises appear in the measurement channels [1 – 3]: (i) the normal mode noise (caused by electromagnetic field); (ii) the common mode noise (caused by an electric potential difference between the sensor and the measurement channel). For instance while measuring temperature, small resistance of insulation (3…10 kΩ at 1000°С [4]) creates an error up to 380 mV, if a furnace is supplied by the 220V network and thermocouple resistance is 20 Ω. Thermo electromotive force of K type thermocouples at 1000°С is about 40 mV. That is why the sufficient common mode noise rejection is required. The most often common mode noise is rejected by the galvanic separation [2 – 6] using either pulse transformer [6] or optocouplers [2 – 5] as well as separation of transformer winding. So, the galvanic separation method requires much additional expenses. The device presented in [5] (page 2151, Fig 80.9) is much simpler. A sensor is periodically connected to a capacitor by the first couple of switches of a switchboard. Then the capacitor is connected to the input of the measurement channel by the second couple of switches. Both couples of switches are never switched simultaneously, which results in the galvanic separation. But the device mentioned in [5] is not widely used mainly due to the considerable effect of normal noise. The main idea of the proposed solution is that the “flying” capacitor is replaced by the measurement channel. It is supplied by an autonomous battery. Its capacity makes possible to provide proper operation of the measurement channel during at least one measuring cycle. The first switch (switchboard) connects sensors to the input of the measurement channel. The second one charges an autonomous battery. The microcontroller of keys controls the operation so that the first and the second keys were not switched on simultaneously. The proposed solution results in sufficient common mode noise rejection. The gain of proposed solution is due to application of cheaper non-shielded transformers

Визначення температурного поля в системі тіл циліндр – півпростір при неідеальному тепловому контакті через проміжковий шар

Tue, 20 Nov 2012 00:00:00 GMT

Назва: Визначення температурного поля в системі тіл циліндр – півпростір при неідеальному тепловому контакті через проміжковий шар Автори: Окрепкий, Богдан Степанович; Шелестовська, Марія Яківна; Okrepkiy, B.; Shelestovska, M. Короткий огляд (реферат): Побудовано розв’язок осесиметричної температурної задачі для системи тіл циліндр – півпростір при неідеальному тепловому контакті з урахуванням тонкого проміжкового шару у випадку ізотропних матеріалів. Отримано формули для визначення температури при різних варіантах температурних умов на бічних поверхнях циліндра і півпростору. Досліджено вплив контактної провідності й коефіцієнтів теплопровідності проміжкового шару на розподіл температурних полів у зоні контакту двох тіл.; Solution of the axes-symmetric temperature task for the body system cylinder-semispase under non-ideal heat contact taking into account thin intermediate layer in the case of isotropic materials has been built. Circular cylinder of the finite hight with the flat basis, which is in the non-ideal heat contact through the intermediate layer with the semispase, is being analysed. On the free end of the cylinder the temperature is constant and its side surface is head-insulated. Free surface of the semispase is kept under zero temperature. Heat exchange with the outside environment occurs from the side surface of the thin intermediate layer according to the Newton’s law. The temperature in the cylinder area is found by the Furier’s method, and in the semispase with the help of the Hanckel’s transformation to the Laplace’s equation, written in the cylinder coordenates system. Providing the boundary conditions for the temperature on the side surfases and in the contact area body system cylinder-semispase, the task is reduced to the system of integral equations relatively unknown function, due to which the temperature in the semispase is found. Taking advantage of the Hanckel’s transformation and the Bessel’s function we obtain non-finite system of the linear algebraic equations relatively constants, through which the temperature fields in the system of two bodies are expressed. While solving the system of the linear algebraic equations the reduction method was used. The graphs of the temperature distribution for the cylinder and semispase in the contact area have been built. The effect of the contact conductivity and heat exchange coefficient of the thin intermediate layer on the temperature distribution in the contact area have been investigated. It was shown, that these coefficients affect sufficiently the temperature field in the semispase. Decrease of the temperature in the contact area in the case of the intermediate layer as compared with the ideal heat contact is caused by the fact, that the heat exchange occurs throug the side surface of the intermediate layer.

Збіжність комбінованого методу Ньютона-Хорд і єдиність розв’язку нелінійних рівнянь

Sun, 20 Jan 2013 00:00:00 GMT

Назва: Збіжність комбінованого методу Ньютона-Хорд і єдиність розв’язку нелінійних рівнянь Автори: Шахно, Степан Михайлович; Shakhno, S. Короткий огляд (реферат): Розглянуто ітераційний процес для розв’язування нелінійних операторних рівнянь, який побудовано на базі методу Ньютона та методу хорд. Уведено узагальнені умови Ліпшиця для поділених різниць, в яких замість сталої Ліпшиця використано деякі додатні інтегровні функції. Проведено дослідження локальної збіжності ітераційного процесу, коли похідні Фреше та поділені різниці першого порядку задовольняють узагальнені умови Ліпшиця. Запропоновано методику доведення збіжності. Встановлено порядок збіжності та область єдиності розв’язку. Як часткові випадки, отримано результати для сталих Ліпшиця.; The nonlinear operator equations in Banach space are considered .The case when the equation operator is represented by the sum of two defined on an open convex set summands (one is differentiated by Frechet, second - continuous but not necessarily differentiable) is studied. Iterative process is based on Newton's method of chords, which featured Frechet derivative differential operator and divided first-order difference of continuous one. This approach is more general than the classical Newton's method, which is not applicable in the absence of analytical derivatives of equation operator. Combined Secant Newton method can effectively use the best features of the basic chords and Newton methods, in particular their simplicity of calculations and a high order of convergence. For the divided differences the generalized Lipschitz conditions are introduced and positive integrated functions instead Lipschitz constants are used. Their partial case is normal conditions with Lipschitz constant. The method of proof of convergence is developed. The local convergence of the iterative process for the case when the Frechet derivatives and divided differences satisfy the first order generalized Lipschitz condition is substantiated. The results for the Lipschitz constants are obtained as partial cases. The conditions and the order of convergence of the combined method of Newton chords are established and conditions of the uniqueness of the solution are obtained. The proposed approach is suitable for the study of other combined methods for solving nonlinear operator equations. It can be used to study mathematical models of real objects and systems described by nonlinear algebraic or transcendental equations or reduced to optimization problems.

Математичне моделювання концентраційних розподілів багатошарових наноплівок оксидної структури

Tue, 22 Jan 2013 00:00:00 GMT

Назва: Математичне моделювання концентраційних розподілів багатошарових наноплівок оксидної структури Автори: Петрик, Михайло Романович; Василюк, Петро Михайлович; Бабій, Надія Василівна; Petryk, M.; Vasylyuk, P.; Babiy, N. Короткий огляд (реферат): Побудовано математичну модель дифузійного перенесення в неоднорідних багатошарових середовищах, що описує процес формування мультишарів тонких оксидних наноплівок. Отримано просторово-розподілені концентраційні розподіли структурних складових компонентів наноплівок для різних технологічних зрізів та часових тривалостей формування технологічного мультишару наноплівки.; Development of modern technologies that integrate a miniaturized physical systems has stimulated a large number of papers on the study of the kinetics of masstransfer processes in multilayer nanofilms that are used in the resource-saving technologies. Alloys of iron-chromium systems are used as a construction material in nuclear engineering while manufacturing mineral fibers. Oxides, multi-layer in particular, are widely used in semiconductor engineering. Chemical composition of oxides is determined by the components such as Cr, Al, Si, Rare-earth metals. If Al content is increased to 3 %, the heat resistance of the alloy dramatically increases, since the formation of the external aluminum oxide prevents the penetration of oxygen into the inner layers. Determination of diffusion characteristics allows to correct the chemical composition of alloys and predict operating life. The mathematical model of diffusion transferance in heterogeneous environments that describes the process of forming thin oxide nano films multilayers used as termo- and aggressive-protective coverings of the technological equipment operating units in highly corrosive environments have been constructed. Spatially distributed concentration distributions of nanofilm structural components (aluminium, silicon) for various technological shears of oxide nanofilm and time durations of forming the technological nanofilm multilayer have been obtained in the result of modeling. The results can be used to encrease the efficiency of experimental researches of transferance in multicomponental polycompositions and in researching of new nanomaterials properties.

Моделювання теплопровідності оболонок з двостороннім багатошаровим покриттям

Tue, 29 Jan 2013 00:00:00 GMT

Назва: Моделювання теплопровідності оболонок з двостороннім багатошаровим покриттям Автори: Гембара, Наталія Олександрівна; Лучко, Йосип Йосипович; Hembara, N.; Lucko, J. Короткий огляд (реферат): З метою визначення температурного поля в оболонках з двостороннім багатошаровим покриттям побудовано модель, за якою вплив багатошарових покриттів на розподіл температури в оболонці зводиться до узагальнених умов теплообміну із зовнішніми середовищами на поверхні оболонки. Розглянуто довільну оболонку з двосторонніми тонкими багатошаровими покриттями, поверхні якої омиваються зовнішніми середовищами з різними температурами. Матеріали оболонки та покриттів мають різні теплофізичні характеристики. На контактних поверхнях оболонки і шарів та між шарами виконуються умови ідеального теплового контакту. На зовнішніх поверхнях покриттів відбувається теплообмін із зовнішнім середовищем за законом Ньютона. Вважаючи товщини покриттів малими в порівнянні з товщиною оболонки, шляхом граничного переходу та введенням приведених теплопровідностей і термоопорів шарів покриття, отримано узагальнені умови теплообміну із зовнішніми середовищами на поверхнях оболонки через багатошарові покриття. Як приклад, розглянуто осесиметричне температурне поле в циліндричній оболонці з однаковими двосторонніми покриттями.; To determine the temperature field in the shells with bilateral multilayer coating the model, in which the influence of multilayer coatings on the temperature distribution in the shell is reduced to the generalized heat transfer conditions with the external environment on the shell surface, has been built. Any shell with bilateral thin multilayer coatings, the surface of which is washed by the external environment with different temperatures, is being examined. Materials of the shell and coatings possess different thermo-physical characteristics. On the contact surfaces of the shell and layers and between the layers the conditions of ideal thermal contact are being provided. On the external surfaces of the coating a heat exchange with the external environment according to the Newton's law occurs. Treating the thickness of coatings small as compared with that of the shell, by boundary transition and introduction of summarized heat conduction and thermal resistance of the coating layers the generalized conditions of heat exchange with the environment on the surface of shell through the multilayer coating, have been obtained. The solution of the heat-conduction equation for a shell has been written as the integral temperature characteristics taking advantage of the operator method. The temperature characteristics are determined from the system of two differential equations of the infinite high order. The approximate system of differential equations of the fourth order has been presented. As the example the axisymmetric non-stationary temperature field in a thin cylindrical shell with similar in thickness and thermo-physical parameters of the bilateral multilayer coatings with the initial constant temperature is being examined. Ambient temperature, that surrounds the shell, is accepted as the function of the axial coordinate and time. The research of regularities of the heat-conduction process in the system shell-bilateral multilayer coating basing on the obtained solution of the heat equation, has been carried out. When the thickness of the shell increases and the coefficient of the heat conductivity decreases, the increase of the temperature field non-uniformity along the cylindrical shell occurs. Increase of the heat transfer coefficients from the coating surfaces causes the increase of the temperature gradient along the surface of the cylindrical shell.

Аналіз обчислювальної стійкості алгоритмів розв’язання систем лінійних алгебричних рівнянь з матрицями

Thu, 27 Dec 2012 00:00:00 GMT

Назва: Аналіз обчислювальної стійкості алгоритмів розв’язання систем лінійних алгебричних рівнянь з матрицями Автори: Недашковський, Микола Олександрович; Семчишин, Ліда Михайлівна; Поселюжна, Віра Богданівна; Nedashkovskyy, M.; Semchyshyn, L.; Poselugna, V. Короткий огляд (реферат): Запропоновано новий підхід до обчислювальної стійкості алгоритмів розв’язання систем лінійних алгебричних рівнянь з матрицями. Розглянуто деякі результати з теорії похибок для розв’язання систем лінійних алгебричних рівнянь з матрицями. Проведено аналіз обчислювальної стійкості засобами зворотного аналізу похибок. Показано реалізацію методу розрізання для систем лінійних алгебричних рівнянь з матрицями. Проаналізовано похибки схеми розрізання для розв’язання систем з матрицями.; The linear algebraic equations solution is one of the calculative mathematics actual tasks. Investigating certain processes with the mathematics methods and Electronic Calculative Machine usage firstly the mathematical model of the investigated object was built. Then the built mathematical model is transformed into such appearance that the solution is being found as a numerical result with the help of arithmetical and logical operations. Such transformation is carried out by the numerical methods usage. Naturally at the given stage a number of problems dealing with their calculative stableness arise. That is why the new approach to the calculative stableness system of linear algebraic equations with matrix algorithm solution is proposed in the article. During the linear algebraic equations solution there arise the errors caused by the initial data unpreciseness or the error approximation. Besides, during calculation the errors almost always occur within the task itself (because of the arithmetical operations inaccurate completion). The mistakes of this type (so-called calculative) in many cases being aggregated equal the exact solution of the same task, but with the changed initial data. Even provided that the previous measurements and calculations were carried out with a high preciseness and a stable calculative method was chosen for the solution of the task, the initial data error, though very small would occur. These errors influence, to some extent, the solution of the system solution. Some results from the error theory for the linear algebraic equations with matrix are analysed in the article. Some results from the theory of error for the linear algebraic equations with matrix system solution are studied. The calculative stableness is analyzed by means of the error inverse analysis. Realization of the incision method for the system of the linear algebraic equations with matrix is revealed. The incision scheme errors for the system with matrix solution are analyzed. Theoretical and methodological bases of the investigation are composed by the methods of optimization and mathematical modeling.

Моделювання природно-технічної системи гідроресурсів

Mon, 16 Dec 2013 00:00:00 GMT

Назва: Моделювання природно-технічної системи гідроресурсів Автори: Триснюк, Василь Миколайович; Trysnyuk, V. Короткий огляд (реферат): Обґрунтовано методологію і методи оцінювання гідроекологічної безпеки природно-техногенних екосистем та запропонована модель взаємозв’язку гідроекосистеми і природних ресурсів. Розроблено показники оцінювання стану природно-техногенної гідроекосистеми залежно від конфігурації остаточного компонувального рішення і міри порушеності басейнових ландшафтів. Для визначення комплексного критерію гідроекологічної безпеки використовується моделювання природно-технічної системи для формалізації взаємодії техногенних і екологічних процесів.; The methodology and estimation methods of the hydro-ecological safety of the nature-anthropogenic ecosystems were interpreted and the interrelation model of the water-ecosystem and the nature resources was proposed. Estimation data of the natural-anthropogenic water ecosystem depending on the final component solution configuration and the level of the basin landscapes disturbance have been developed. To find the complex criterion of the water-ecological safety the modeling of the nature-engineering system for formalizing the anthropogenic and ecological processes is used. To realize the tasks in estimation of time of the contamination substances penetration into the ground water GIS technologies (Arc View GIS 3.2a) have been used. The estimation of the protective properties of the aeration area rocks was carried out by creating the spatial model for finding the interrelation between the units taking advantage of the Geoprocessing module Arc GIS. The cartographic basis is in accordance with the space pictures made by Spot DOT-10 and Landsat 5 with the destributing capacity 10 and 30m respectively. It made possible to decode more precisely the investigated units and to plot them on the map. New advanced method is considered to be that of the air laser scanning of the industrial units with simultaneous linking to the geography coordinates via GPS receiver. To create the model the vector layer blending was used, which makes possible to find automatically the intersection of units and areas which are compared. Depending on the calculation time of the possible penetration it is devided into its 5 gradations: < 50 days; 50-250 days, 250-1000 days; 1000-3000 days; > 3000 days. Comparison of the GIS data of the penetration calculation time of the contamination substances through the aeration area, the physical-chemical migration of chemical elements being predominant under the available contamination level, makes possible to determine different level of the ground water contamination risk and to predict their pollution.

Циклічні пентагональні розклади графа Кn

Sat, 29 Dec 2012 00:00:00 GMT

Назва: Циклічні пентагональні розклади графа Кn Автори: Семенюта, Марина Фролівна; Semenyuta, M. Короткий огляд (реферат): Розроблено спосіб побудови базових компонент циклічного пентагонального розкладу графа Кп. На його основі складено алгоритми пошуку списків різних (К11, С5), (К21, С5)-розкладів, які реалізовані з використанням програмного середовища Delphi. Списки містять такі відомості: базову компоненту, кортеж довжин, індекс компоненти – специфікаційний інваріант для кожного розкладу. Для розрізнення-ототожнення цих розкладів випробувано специфікаційні інваріанти і введені в статті графічні інваріанти. За результатами дослідження отримано, що з точністю до ізоморфізму існують чотири циклічних (К11,С5)-розклади, два з них – 5-гомогенні, а також з точністю до ізоморфізму існує не менше, ніж 62 циклічних (К21,С5)-розклади. Доведено необхідну умову ізоморфності розкладів. Її проілюстровано при перевірці на ізоморфність двох різних (К11,С5)-розкладів, а також використано при розв’язуванні задачі ототожнення певних (К21,С5)-розкладів, які не вдалося розрізнити за допомогою специфікаційних і графічних інваріантів.; (Kn, G)-decomposition is a set of subgraphs of Kn such that every of the subgraphs is isomorphic to the graph G, and every edge of Kn belongs to one and only one of these subgraphs. If (Kn, G)-decomposition has an automorphism that contains some cyclic permutation then the decomposition is cyclic. Every (Кn, С5)-decomposition is called a pentagonal decomposition of Кn . The method to construct basic components of cyclic pentagonal decomposition of the graph Кn was developed. Using this method algorithms which find the lists for different (К11, С5), (К21, С5)-decompositons have been created. The algorithms were realized by means of the Delphi software environment. The lists contain the following information: the basic component, the tuple of the lengths, and the component index – specification invariant for every decomposition. For differentiation-identification of the decompositions specification invariants and graphical invariants (which are introduced in this paper) were tested. The results of the study testily that up to isomorphism there exist four cyclic (К11,С5)-decompositions, two of them 5-homogeneous, and that up to isomorphism there exist not less than 62 cyclic (К21,С5)-decompositions. Consecutive mapping of an orbit of cyclic (Кn, С5)-decomposition R1 into an orbit of another cyclic (Кn, С5)-decomposition R2 is defined as follows: if і-th component of decomposition R1 mapped into j-th component of decomposition R2 then і+1 is mapped into (j+l)mod n, і+2 into (j+2l)mod n etc., where l is the step of the mapping. In this paper the following necessary condition of the decomposition isomorphism is proved: in isomorphism of cyclic (Кn, С5)-decompositions, the consecutive mapping of one decomposition orbit into orbit of another decomposition remains unchanged. This is illustrated while verifying two different (К11,С5)-isomorphism, and it is also used to solve an identification problem of some (К21,С5)-decompositions, which were not identified by means of the specification invariants and/or graphical invariants.

Загальна модель редактора графічних унітермів

Mon, 12 Nov 2012 00:00:00 GMT

Назва: Загальна модель редактора графічних унітермів Автори: Овсяк, Володимир Казимирович; Козелко, Михайло Андрійович; Ovsyak, V.; Kozelko, M. Короткий огляд (реферат): Застосовуючи методи декомпозиції і модифікованої алгебри алгоритмів створено й описано загальну модель редактора проектування багатотипних графічних інтерфейсів користувача інструментальних засобів комп’ютерних систем. Виконано декомпозицію за критерієм функціонального призначення підсистем. Математичну модель інструментальних засобів проектування графічних інтерфейсів користувача описано засобами модифікованої алгебри алгоритмів. Побудована математична модель програмно реалізована й апробована.; A general editor model of designing graphic user interfaces tools computer systems was created and described by applying the method of decomposition and modified algebra algorithms. Decomposition has been done by the criterion of functional subsystems destination. Mathematical model of instrumental ways of designing graphic user interfaces is described by means of the modified algebra algorithms. The mathematical model is implemented and tested using programming. Modern software development systems must meet certain conditions regarding quick and efficient development of software packages and systems. Editor GUIs is one of the main parts of these systems, which should ensure graphic user's interface of computer systems tools, and which also should be most easy to use, intuitional clear and functional. Nowadays, when the functional peculiarities of websites or web projects almost are not worse than the desktop systems and despite of the fact that modern systems of developing and designing GUIs make possible to create projects and to use graphic elements (graphic uniterms of only certain types: buttons, text fields, elements of alternative and non-alternative choice, etc.), there is a problem of creating the editor, which would realise the possibility of developing only one GUI for many types of projects (editor user interfaces of computer systems). Graphic uniterms editor is a computer system of projecting graphic interfaces of computer system and providing them with functional properties. Graphic interface is characterized by an aggregate of facilities for processing and retrieving of information, maximally adapted for the user's convenience. The user's interface is implemented by a single window or multiwindow mode, change of the colour, size, visibility (transparency, translucency, invisibility) of windows and their elements, their location, sorting of window elements, flexible configuration of windows and some of their elements (files, folders, labels, fonts, etc.) in graphical systems. To build the most easy to use and optimally informative graphic interface modern graphical interface, editors are needed, with the help of which the development of graphic interface would be as quick as possible with the ability of visual location and positioning of interface elements, display and editing of all graphic interface properties as a whole and each element separately, quick display of the result of development, implementation of the graphic interface's response to user actions.

Особливості розроблення програмних засобів реалізації протоколів асиметричного шифрування інформації на основі рекурентних послідовностей

Fri, 01 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Особливості розроблення програмних засобів реалізації протоколів асиметричного шифрування інформації на основі рекурентних послідовностей Автори: Яремчук, Юрій Євгенович; Iaremchuk, I. Короткий огляд (реферат): Розглянуто математичний апарат рекурентних послідовностей, а також можливість побудови методу асиметричного шифрування інформації на його основі. Для запропонованого методу розроблено структуру програми асиметричного шифрування, яка дозволяє реалізувати запропонований метод у вигляді набору модулів, що виконують певні обчислювальні процедури. Наведено структури програм шифрування (дешифрування) головного модуля. З метою спрощення обчислень криптографічних перетворень розглянуто особливості програмної реалізації запропонованого методу та наведено рекомендації щодо вибору параметрів.; The paper considers a topical problem of developing software means of fast asymmetric encryption-decryption of information based on recurrent sequences that would ensure an adequate level of reliability. We considered the mathematical apparatus of recurrent and sequences, as well as a possibility of constructing a method of asymmetric information encryption based on it. The method considered is, under certain conditions, of less computational complexity in comparison with the known method of ElGamal, and it provides the same level of reliability. Moreover, the proposed method allows setting a required reliability depending on the parameter , i.e. it is possible to increase the reliability along with the increase of this parameter. A peculiarity of the hardware implementation of the presented method of asymmetric encryption is that all the procedures therein are performed consistently, because the processors for encryption (decryption) contain one unit for calculating and sequences. To simplify the organization of memory, we implemented as separate memory blocks for storage of various data. A comparison of processors that implement the proposed method, and the known ElGamal method, shows that the former offer almost the same time of encryption-decryption at , and longer time at . For the proposed method, we developed a software structure of asymmetric encryption, which allows implementing the proposed method as a set of modules that perform specific computational procedures. The most difficult of all the modules is a module performing arithmetic operations with large numbers. We provided structures of software encryption (decryption) of the main module. In order to simplify calculations of cryptographic transformations, we considered peculiarities of software implementation of the proposed method and provided recommendations for parameter selection.

Вимірювання електропровідності в системі з «прозорими» циліндричними джерелами поля

Thu, 13 Dec 2012 00:00:00 GMT

Назва: Вимірювання електропровідності в системі з «прозорими» циліндричними джерелами поля Автори: Батигін, Юрій Вікторович; Гнатов, Андрій Вікторович; Барбашова, Марина Вікторівна; Чаплигін, Євген Олександрович; Сабокар, Олег Сергійович; Batygin, Y.; Gnatov, A.; Barbashova, M.; Chaplygin, E.; Sabokar, O. Короткий огляд (реферат): Розкрито основи безконтактного способу вимірювання питомої електропровідності листових металів, що ґрунтується на компенсації електромагнітних полів двох соленоїдів у внутрішній порожнині системи з двома листовими металевими зразками. Наведено аналітичні співвідношення для розрахунку основних електромагнітних характеристик представленої системи. Конкретними чисельними оцінками показана працездатність запропонованого способу.; The given article deals with the solution of problems arising at measuring of electrical conductivity of metal samples by traditional methods. Theoretical foundations of the noncontact method of electrical conductivity measuring of sheet metals, based on compensation of electromagnetic fields of two solenoids are discovered. The offered method of electrical conductivity measuring of metals is based on the idea that the two metal sheets are affected by contradirectional magnetic fields from outside. The term "contradirectional" means turning on the sources of the magnetic field at which the vectors of intensity have opposite directions and their amplitudes are that, that in the space between the samples the magnetic flux is equal to zero. The advantage of the given method, in comparison with the known analogues is the lack of electrical links with the object of investigation that allows solving the problem of presence of contacts resistance and conductors proper contacting electromotive force in the measuring contour as well as «device - object of investigation». At small dimensions of investigated metal, the value of the transitive resistance grows in the zone of contacts and, accordingly, the error in definition of the size of measuring. The analytical relations for calculation of the basic electromagnetic performances of certain temporary shapes of currents in coils-sources which are the most simple and accepted for practice - exponential and harmonious dependences, are indicated. Since all the calculated dependences should give quantities of the electrical conductivity with certain scattering caused by corresponding accepted assumptions, but comprehensible to practical use for estimation of possible disagreements and formulation of requirements of their minimization relations of currents in coils-sources in various approximations (exponential signals, harmonious etc.) are written out. It is shown that these dependences are various, as each of approximations has a certain degree of inadequacy to real requirements. It is shown that at an appropriate selection of requirements for measuring, the metal electrical conductivity can be defined with rather a low level of error in comparison with reliable data.

Результуюча швидкість процесу контактної взаємодії коренеплодів

Mon, 28 Jan 2013 00:00:00 GMT

Назва: Результуюча швидкість процесу контактної взаємодії коренеплодів Автори: Дубчак, Наталія Андріївна; Dubсhak, N. Короткий огляд (реферат): Наведено результати аналітично-емпіричних досліджень технологічного процесу контактної взаємодії коренеплодів з витком шнека очисної системи на основі кінематичного аналізу руху коренеплодів по робочих поверхнях очисника, виконаного у вигляді подавального транспортера та встановленого над ним шнека. Отримано аналітичні та емпіричні моделі процесу співудару коренеплодів з витком шнека, які характеризують залежність зміни результуючої швидкості співудару залежно від основних параметрів робочих органів очисника. Визначено раціональні межі основних конструктивно-кінематичних параметрів очисної системи з умови забезпечення мінімальних пошкоджень коренеплодів.; Results of the analytical – empirical investigation of the technological process of the root crops contact interaction with the screw flight of the cleaning system, basing on the kinematic analysis of the root crops movement on the operating surfaces of the cleaner, constructed as the feeding conveyer and the screw, mounted under it, have been presented. Separation of the root crop tops, which is dug up by the operating members and further fed to its cleaning transporting – technological systems, is one of the most important and complicated technological operations of the root harvesting machine operating. The objective of the scientific investigations is the further development of methods and methodology of optimization of the root crop tops cleaners parameters. The main factors, which characterize the functional process of the root crop tops cleaning are the quantity data of admixtures and root crops damage, which appear while their interacting with the screw flight. The criterion of the root crops damage estimation is the resultant speed the process of the contact interaction with the screw flight, which is limited by the admissible values. Basing on kinematic analysis of the speed plan graphic plotting of the root crops movement, determinate mathematic model is obtained, which characterizes the dependence of the change of the resultant speed of the root crops contact interaction with the screw flight on the main cleaner parameters. As the result of this plotting and carrying out multi – factor experiments the empiric models were obtained, which characterize the dependence of the resultant speed change flight, depending on the main cleaner operating members parameters. Effective limits of the main cleaners construction kinematic parameters while providing the toot crops minimal damages have been determined. Differences in experimental and theoretical values of the resultant speed of the root crops contact interaction with the screw flight is within 3..8%, that is, analytical mathematic model similar to that of the real experimental process, has been built.

Особливості розрахунку шліцьових з’єднань механізмів машин односторонньої дії

Thu, 21 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Особливості розрахунку шліцьових з’єднань механізмів машин односторонньої дії Автори: Диня, Володимир Іванович; Dunya, V. Короткий огляд (реферат): Приводи односторонньої дії застосовуються в механізмах приводів малих переміщень металорізальних апаратів, транспортно-технологічних систем, сільськогосподарських і піднімально-транспортних машин, мотоциклів, велосипедів тощо. Розроблено й наведено приводи односторонньої дії гнучких трубчастих конвеєрів і пристроїв для регулювання положення довбальних різців при нарізуванні внутрішніх гвинтових шліцьових канавок. Наведено також конструкцію кулькового шліцьового з’єднання (КШЗ) односторонньої дії, що забезпечує більшу чутливість механізму і значно менші зусилля осьового переміщення за рахунок використання тіл кочення й підвищення їх надійності та експлуатаційної довговічності. Основними конструктивними елементами КШЗ є бігові доріжки, які виконані у вигляді кільцевих канавок під кульки або ролики. Наведено методику розрахунку КШЗ для визначення міцності поверхонь вала і втулки за умови контактних напружень.; Creation of new type machines and mechanisms of transporting-technological systems and their drives promotes the further development of production due to the improvement of their design, raising of labour productivity and operating reliability. Drives of the machine transporting-technological systems are characterized by the variety of constructions and technologiеs of their production, the characteristic of functioning and operating perculiarities. Among them drives are of special importance, which, acсording to their functional purpose, must provide the torgue transmission only in one direction, and in the other one – joining and transporting elements lock. Such drives are used in the small displacement drive mechanisms of metal-cutting devices, transporting technological systems, agreecultural and elevating-transporting machines, motocycles, bikes, etc. One-sided drives of flexible tube conveyer and the device for adjustment of the slotting cutters location while cutting the inside screw slot grooves, have been developed. The construction of the one-sided ball slot joint (BSJ), which provides better mechanism sensitivity and small enough forces of the axial displacement due to the usuge of the rolling bodies and raising their reliability and operating durability, has been presented. The main construction BSJ elements are bearing races, which are made as the ring slot for the balls or rolls. The rolling elements in these joints must provide two importants functions: decrease of the axial displacement force and joining elements lock while reversing. The method of the BSJ calculation for determination of the shaft and bush surface strength under contact strain, has been presented. To increase the BSJ loading ability it is reasonable to use elements, which would provide mach more contact areaon the side surfaces of the one-sided driving shaft and to use high-guality steels for their production.

До розрахунку довжини вильоту електрода при механізованому зварюванні сталей у захисних газах

Wed, 30 Jan 2013 00:00:00 GMT

Назва: До розрахунку довжини вильоту електрода при механізованому зварюванні сталей у захисних газах Автори: Петрієнко, Ольга Ігорівна; Petriyenko, O. Короткий огляд (реферат): Роботу присвячено визначенню довжини зон вильоту електрода, в яких нагрів електрода визначається власно нагрівом від струму та нагрівом від краплі. Це дозволяє з великою точністю визначати необхідне значення довжини вильоту електрода під час зварювального процесу для забезпечення його якості.; The work is devoted to determination of the zones of electrode extension, in which electrode heating is determined by heating from electric current and heating from the drop. Thermal processes in these sections of electrode extension are described by different equations. Point of “junction” of these solutions is located in some distance from the boundary of the electrode with the drop and is characterized by electrode preheating temperature and length of the part of electrode extension corresponding to this temperature. The presented calculation procedure is based on solution of the Fourier’s differential equation of heat conductivity with introduction of virtual limits and boundary conditions of the fourth kind. This is a problem with inner nonlinearity, as the thermophysical parameters depend on temperature. If the electrode preheating temperature is assigned in calculations, it will be exactly the mandatory additional condition that allows solving the problem of heat balance. Thus, after certain transformations, expressions were derived which allow calculation of temperature gradient in the first section of electrode extension and temperature gradient in a point with temperature that is equal to that of electrode preheating. Derived equations allow to determineon the length of electrode extension section that is adjacent to the drop, where an abrupt temperature rise begins, because of the heat coming from the drop. Given calculations allowed plotting a graph which make possible to determineon the portion of temperature gradient increment due to heat coming from the drop. A point with zero coordinate on abscissa axis corresponds to the boundary between the electrode and the drop. Having determined the length of electrode extension section adjacent to the drop, it is also possible to determine the full length of electrode extension. Thus, the described calculation procedure yields a precised value of length of the zone, in which electrode heating is determined by heating from passing current, and length of electrode zone, in which the main thermal processes are determined by heating from the drop. This enables studying the heat balance of the drop in a more detailed and accurate manner than before.

Структурний синтез гвинтових сепараторів методом морфологічного аналізу з ієрархічним групуванням

Wed, 06 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Структурний синтез гвинтових сепараторів методом морфологічного аналізу з ієрархічним групуванням Автори: Гевко, Іван Богданович; Дячун, Андрій Євгенович; Рогатинська, Лілія Романівна; Клендій, Володимир Миколайович; Лотоцький, Роман Ігорович; Gevko, I.; Dyachun, A.; Rohatinska, L.; Klendiy, V.; Lotockiy, R. Короткий огляд (реферат): Наведено нові конструкції гвинтових сепараторів для калібрування матеріалів і змішування сумішей, які згенеровані на основі методу морфологічного аналізу з ієрархічним групуванням. Серед різних варіантів синтезованих конструкцій гвинтових сепараторів для калібрування матеріалів і змішування сумішей шляхом експертного оцінювання обрано п’ять, що мають покращені експлуатаційні характеристики.; To find new ideas for creation of advanced construction of screw separators (SS) it is worthy taking advantage of the know method of morphological analysis, which makes possible to obtain the total number of solutions and its modified option: the method of the hierarchic groups synthesis using morphological analysis, which results in carrying out the alternatives generation on some hierarchic levels or within some construction parts, starting from the higher ones, which provides obtaining the most reasonable construction solution while saving forces and time expenses. As the result of the carried out analysis of different factors effect on the (SS) materials separation by the structural-scheme synthesis using morphological analysis the limited number of its component elements and links between them, which are of the construction character, have been found, basing on which the morphological matrix y, has been compilated. The following main morphological characteristics have been chosen: drive, vibration clutch, screw operating member (SOM), loading mechanism, separator location, and unloading mechanism. The composition of the morphological table can be broadened due to new alternatives of each characteristic as well as due to some additional ones. But this option of the morphological model was obtained due to the marking out functionally important elements in order to simplify the model, wich will result in minimizing of the generated options number. The method proposes to break up general task into partial ones and to search for the rational solution in the partial areas of search with their further compiling. Thus, those construction elements of the mechanical, system, which affect spontaneously the quality and productivity of the technological process operation (elements of the first level) can be considered those of the first hierarchic level. The second hierarchic level, are the construction elements, which help realize the functions of the relevant, mechanical system and affect indirectly on the technological process operation (elements of the second level). The third hierarchic level construction elements are those, which are necessary for the operation of the mechanical system, but do not affect the realization of the technological process (elements of the third level).

Дослідження температур при тонкому абразивному шліфуванні деталей з композитів на основі відходів інструментальних сталей

Tue, 15 Jan 2013 00:00:00 GMT

Назва: Дослідження температур при тонкому абразивному шліфуванні деталей з композитів на основі відходів інструментальних сталей Автори: Гавриш, Анатолій Павлович; Киричок, Петро Олексійович; Роїк, Тетяна Анатоліївна; Віцюк, Юлія Юріївна; Gavrish, А.; Kyrychok, P.; Roik, Т.; Vitsuk, Yu. Короткий огляд (реферат): Наведено результати експериментального дослідження миттєвих контактних температур, які виникають на кінці різального леза абразивного зерна при тонкому шліфуванні деталей тертя, виготовлених з нових композиційних матеріалів на основі утилізованих шліфувальних регенерованих відходів легованих інструментальних сталей 86Х6НФТ, 4ХМНФС та 5Х3В3МФС з домішками твердого мастила CaF2. Вивчено вплив складу абразиву та режимів різання на значення температур. Показано, що на температурне поле (миттєві контактні температури) при шліфуванні суттєво впливають матеріал абразивного зерна, зернистість інструменту та матеріал зв’язки шліфувального круга. Доведено, що найвищі параметри якості робочих поверхонь деталей з нових композитів досягаються при використанні шліфувальних кругів на основі карбіду кремнію зеленого зернистістю 14 – 20 мкм на гліфталевій зв’язці. Експерименти показали, що зменшення зернистості шліфувального круга у ≈ 2,0 – 2,5 раза знижує величину миттєвих контактних температур. Мінімізація температурного поля в зоні оброблення для тонкого абразивного шліфування нових композитних сплавів на основі шліфувальних відходів інструментального виробництва відбувається при застосуванні дрібнозернистих абразивних інструментів.; The paper deals with the experimental results of instantaneous contact temperatures that occur at the end point of the abrasive grain cutting edge in the process of friction work pieces fine grinding. These work pieces are made of new composite materials based on utilized re-refined grinding wastes of 86Х6НФТ, 4ХМНФС and 5Х3В3МФС alloy tool steels with CaF2 solid lubrication impurities. The influence of abrasive structure and cutting conditions on the temperature values is investigated. It is shown that the abrasive grain material, the tool grain size as well as the abrasive disc bond material significantly affect the temperature field (instantaneous contact temperatures) of grinding process. It is proved that the best working surfaces quality parameters of the new composite work pieces are obtained when using the abrasive discs based on green silicon carbide with grain size of 14 – 20 μm on glyptal bond. The experiments have shown that the abrasive disc grain size reducing nearly in 2,0 – 2,5 times decreases the instantaneous contact temperature values. In the fine abrasive grinding process of new alloys composed on the base of tool manufacturing grinding wastes the minimization of the machining zone temperature field is being performed when using fine-grain abrasive tools. The contact working surfaces best quality parameters with regard to the friction pieces made from new composites can be obtained when using such fine grinding machining process cutting conditions as: speed of abrasive disc Vab.d. – 22 m/s, speed of piece Vp. – 2 m/min, depth of cutting t – 2 – 5 μm, cooling – 3 % soda emulsion solution.

Оптимізація параметрів гвинтових транспортно-технологічних сиситем

Tue, 05 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Оптимізація параметрів гвинтових транспортно-технологічних сиситем Автори: Рогатинський, Роман Михайлович; Гевко, Іван Богданович; Рогатинська, Лілія Романівна; Rogatynskyi, R.; Gevko, I.; Rogatynska, L. Короткий огляд (реферат): Розроблено методику оптимізації гвинтових транспортно-технологічних систем на основі багатокритеріальної задачі, де за критерії оптимізації слугують такі критерії: за трудомісткістю виконання супутніх технологічних операцій; за енерговитратами; за матеріалоємністю, де за комплексний критерій прийнято суму вартісного еквівалента кожного використаного ресурсу. На зміну параметрів накладено 12 обмежень. Вказані обмеження задають область визначення, яка представлена узагальненою функцією обмеження у неявному вигляді. Розроблено методику розрахунку раціональних конструктивних параметрів і режимів роботи конвеєрів змішувачів у вигляді восьми основних етапів з виведеними аналітичними залежностями.; The main operating and loading-unloading members of great number of elevating transporting, agricultural, road-building, processing and other machines are screw mechanisms. Their share as transporting means is about 40 – 45 % according to available data. The specific character of their operation is caused by the variety of the technological processes operations, as well as the physical-mechanical properties of loads, which specify the diversity, construction, kinematic and technological parameters. Optimisation model of screw transporting-technological systems (STTS) according to the multicriteria parameters has been developed. These criteria are: labour intensity of the technological operations performance, energy demands and materials consumption. For the STTS optimisation according to the independent variables the following ones were accepted: external diameter of the trough, relative gap between the trough and the screw external edge, flight lift tangent, conveyor speed coefficient, etc. Objective STTS function as a quadratic polynomial with 12 constraint functions defining a function domain is presented as generalized implicit constraint function. This makes possible to simplify the algorithm and to automate the calculation process on PC. As an example the screw mixer and technological process of powder materials mixing were subject to seven constraints, and minimum and maximum values of corresponding parameters were found as well as the method of their calculation was determined. Obtained relations make possible to calculate precisely the optimal construction and technological parameters of the mixer which provide the desired quality of powder materials mixture under high efficiency of the mixing process.

Фізичне обгрунтування методу дифузного поверхневого розсіювання

Thu, 20 Dec 2012 00:00:00 GMT

Назва: Фізичне обгрунтування методу дифузного поверхневого розсіювання Автори: Рудяк, Юрій Аронович; Rudyak, Yu. Короткий огляд (реферат): Теоретично обгрунтовано фізичні основи запропонованого автором експериментально-розрахункового оптичного методу визначення деформацій поверхні. Метод базується на ефекті перерозподілу інтенсивностей дзеркальної та дифузної складових розсіяного світлового потоку при локальній зміні кривизни дифузно-розсіюючої поверхні. Вимірюючи ці зміни, можна визначати напружено-деформований стан (НДС) об’єктів.; Physical bases of the proposed by the author experimental-calculation optical method of determination the surface deformation are theoretically interpreted in the article. Available optical methods of the experimental mechanics can be conventionally divided into two groups: interference and optical-geometrical. The first comprises such well-known methods as polarization-optical (photoelasticity), holographic interference, optical sensitive coverings, interference pictures being decoded, resulted under the units loading and deformation. The second group method deal with some geometric measurements (beam deflection in the gradient photoelasticity and mirror-optical method curves radii in the caustic method), which are carried out under loading. The proposed method belongs neither to the first nor to the second group and is based on the creation of the diffuse optical fields and measurement of their parameters changes (intensity) under the unit loading. It is shown that under the unit deformation, which causes the decrease of its surface curvature, the intensity value of the diffuse component, reflected from the diffuse-scattering surface of the light beam, increases, and that of the mirror component, decreases. When the unit is subject to the deformation, caused by the decrease of its surface curvature, the intensity value of the diffuse component of the reflected from the diffuse-scattering surface of the light beam decreases, and that of the mirror component-increases. The effect in question occurs and can be used for the zero-initial curvature (flat), and convex (positive) and concave (negative). It can be used for the measurement of the surface deformation using optical meters. If the convex plate with the diffuse-reflected surface, the axis of which coincided with the direction of the measuring deformation, is fixed on the unit surface, the curvature of the plate will change under deformation and the effect in question can be identified. Thus, the proposed method can be used for the measurement of the local changes of the surface curvature and creation of the optical deformation meters

Дослідження впливу хімічного складу і температури спікання на механічні властивості інструментальних сплавів на основі легованого карбіду титану

Mon, 04 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Дослідження впливу хімічного складу і температури спікання на механічні властивості інструментальних сплавів на основі легованого карбіду титану Автори: Мариненко, Сергій Юрійович; Marynenko, S. Короткий огляд (реферат): Наведено результати досліджень з оптимізації хімічного складу та умов отримання твердого сплаву на основі карбіду титану, легованого карбідами ванадію, ніобію та вольфраму з нікель-хромовою зв’язкою з використанням математичних методів планування експерименту. Варіювали температуру спікання в діапазоні 1350…14500С, уміст легуючого карбіду вольфраму – 5…15 % (мас.) та вміст металевої нікель-хромової зв’язки – 12…24 % (мас.). Параметри оптимізації – твердість за Віккерсом і тріщиностійкість. Встановлено, що твердість за Віккерсом максимальна при температурі спікання 14000С, умісті карбіду вольфраму – 5 % (мас.) і 18 % (мас.) нікель-хромової зв’язки, а тріщиностійкість – при температурі спікання 13500С, умісті WC – 15 % (мас.) й 24 % (мас.)NiCr.; The research results on optimizing the chemical composition and the conditions for obtaining the titanium carbide based hard alloy alloyed by the vanadium, niobium and tungsten carbides with a nickel-chromium binder taking advantageof mathematical methods for planning the experiment are presented in the article. Eleven sufficient factors of impact on the physical- mechanical properties of the alloyed titanium carbide based tool alloys have been found in the result of analysis of the relevant references on the manufacturing processes of hard alloys production. In order to reduce the number of experiments some factors were fixed at a certain level: duration of grinding – 72 hours, ball –mixture relation – 7:1, specific pressing pressure – 150 ... 200 MPa, plasticizer – 5 % solution of synthetic rubber in gasoline, amount of plasticizer - 0,75 % of the charge mass, content of vanadium and niobium carbides – 5 % (wt.), isothermal exposure time during sintering – 40 minutes. The sintering temperature is varied within of 1350 ... 14500С, the content of the alloying tungsten carbide – 5…15 % (wt.) and the content of the metal nickel-chromium binder – 12...24 % (wt.). The optimization parameters are Vickers hardness and fracture toughness. The Vickers hardness of maximum values (17…18 GPa) at the alloy sintering temperature 14000С, tungsten carbide content – 5 % (wt) and 18 % (wt) of the nickel-chromium binder were found by analyzing the obtained regression equations and constructed response surfaces. As for the maximum values of the fracture toughness (8.4...9.0 MPa×m1/2) they were obtained at the alloys sintering temperature of 13500С, tungsten carbide content – 15 % (wt.) and 24 % (wt.) of the nickel-chromium binder.

Вплив термоциклування на електрофізичні властивості термоелектродних матеріалів залізо-константан і стабільність термопари З-Кн

Fri, 22 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Вплив термоциклування на електрофізичні властивості термоелектродних матеріалів залізо-константан і стабільність термопари З-Кн Автори: Мельничук, Микола Дмитрович; Melnuchyk, N. Короткий огляд (реферат): Досліджено вплив циклічної зміни температури при нагріванні до 400…800 К і охолодженні зі швидкістю 104 К/с до кімнатної температури на електроопір, термо-ЕРС та мікроструктуру термоелектродних матеріалів залізо і константан, а також на стабільність показів термопари залізо-константан (ТЗ-Кн). Похибка вимірювання, викликана термоциклуванням, представлена залежно від вимірюваної температури і числа термоциклів. При температурах вище 500оС вона може перевищувати допустимі значення, що вимагає переградуювання термопари ТЗ-Кн.; Investigations concerning the improvement of the engineering units operation control, nuclear power plants in particular, have become of great importance especially after the repeated explosions in the reactor halls in Japan, which are likely to be caused by the decrease of the reactors hardware maintenance system control, thermoshock damages in the thermo-electrode wires in particular. In the paper the effect of cyclic temperature changes on electrical resistance, thermal electromotive force and microstructure of the thermocouple materials iron and constantan (TIC), as well as on the stability of thermocouple iron – constantan when heated to 400 ... 800 K and cooled at a rate 104 K/s to the room temperature has been investigated. It is found that thermal cycling (50 cycles) in an inert environment during cooling from temperatures (873 K) increases the constant electric resistance by 3,5 % and that of iron by 29 %. Structural changes of the thermocouple wire after thermoshocks in the air testify the formation of microcracks of thermal origin on the surface of electrodes and increase of grain size. While cycling in the argon only slight growth of grains and partial decomposition of austenite in the iron thermal electrodes was observed . The dependencies of the deviations of thermal electromotive force of the thermal electrodes on the number of cycles in the environment (argon, air) during calibration in the range of 293 ... 900 K are presented. According to the results an alloy constantan (-100 mV) is more sensitive to thermal cycling (heating in argon 50 cycles), for technically pure iron complex dependencies are observed: up to 15 cycles electronegative deviations that with the increase to 50 cycles are transformed into electropositive (+50 mV), are recorded. Thermal cycling of thermal electrodes in the air causes deviation of thermal electromotive force in 2 – 6 times higher, than after heating in argon. It is shown that thermal cycling (50 cycles, heating in argon) will cause the deviation of iron – constantan values in minus 2,6º C, similar number of cycles while heating in the air will change iron – constantan values relatively NSC in minus 6,5º C.

Вплив навантажень у процесі укладання на ресурс роботи морських нафтогазопроводів

Thu, 14 Feb 2013 00:00:00 GMT

Назва: Вплив навантажень у процесі укладання на ресурс роботи морських нафтогазопроводів Автори: Побережний, Любомир Ярославович; Пиріг, Тарас Юрійович; Станецький, Андрій Ігорович; Мойсюк, Юрій Ярославович; Poberezhny, L.; Pyrig, T.; Stanecky, A.; Mojsyuk, Yu. Короткий огляд (реферат): Розроблено та експериментально перевірено метод оцінювання впливу передексплуатаційних навантажень протягом вкладання на втомну довговічність та ресурс безпечної експлуатації морських нафтогазопроводів. За результатами проведених досліджень за розробленою методикою дослідження трубної сталі 09Г2С запропоновано метод інженерного оцінювання циклічної довговічності трубопровідних систем. Виявлено основні закономірності зміни фізико-механічних характеристик матеріалу, розвитку у ньому пошкодженості за циклічного напрацювання, що найбільше проявляється у середовищі (морській воді), встановлено характеристики циклічної міцності сталей та зварних з’єднань трубопровідної сталі. Отримано рівняння циклічної довговічності та ресурсу безпечної експлуатації, які дозволяють розраховувати коефіцієнти, урахування впливу механічних напружень у процесі укладання та агресивності корозивного середовища (морської води) на довговічність основного металу та зварного з’єднання трубопроводу протягом напрацювання.; While stringing the marine pipelines various methods are used, each of which has its advantages and disadvantages. However, in the world the two most widely used methods of stringing pipelines are: S-method is limited by the depth of the top, and J-method, the use of which, however, is limited by the minimum allowable depth. Safe operation of the pipeline during the project time is largely determined by the history of dynamic and static loads it is subject to while stringing and during its lifetime in order to predict the trouble-free operation of the pipeline and to take into account the deformation effects caused by the change of the stress-strain state of the pipeline during construction, that depends on how it is stringed. The method of evaluating the effect of preoperational loading while stringing on the fatigue life and safe operation of marine oil and gas pipeline was developed and experimentally tested. The analysed method was used for the study of pipe steel 09G2S properties. The method of engineering evaluation of the cyclic durability of pipe systems was proposed. Main regularities of the material physical-mechanical properties, development of fracture in it under cyclic operating, which is the most sufficient in the environment (sear water), have been found. The characteristics of the steels and wildings cyclic strength of the pipe steel were determined. The equation of cyclic durability and safe operation life was obtained, which makes possible to calculate coefficient, to take into account the effect of mechanical loadings while stringing and aggressive corrosion environment (ser water) on the durability of the main metal and welding of the pipeline while operating. The safe operation life of the marine pipelines has been interpreted. Necessity to take into account the effect of the preoperational loadings on the operation life and residual durability of the marine pipelines with undamaged and damaged insulation covering, has been proved.