http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/44672 Wed, 13 May 2026 20:22:43 GMT 2026-05-13T20:22:43Z http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/51854 Назва: Технологічне забезпечення виготовлення гвинтових елементів сільськогосподарської техніки Автори: Стібайло , О.Ю. ; Stibailo, O.Yu. Короткий огляд (реферат): Стібайло О.Ю. Технологічне забезпечення виготовлення гвинтових елементів сільськогосподарської техніки. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.  Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 131 “Прикладна механіка”. – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2025.  Дисертація присвячена теоретичному обґрунтуванню, проектуванню та практичному впровадженню нового технологічного процесу, оснащення та інструментів для вирішення наукового завдання, яке полягає у підвищенні  ефективності виготовлення гвинтових елементів сільськогосподарської техніки, оснащених лопатями і ножами­ подрібнювачами.  Виконано аналіз і узагальнення результатів досліджень формоутворення гвинтових елементів сільськогосподарської техніки, проведено теоретичне та експериментальне дослідження, пов’язане із виготовленням ножів­ подрібнювачів на спіралях шнеків, шляхом розроблення технологічного  забезпечення та вибору раціональних конструктивно­-технологічних параметрів операцій розробленого технологічного процесу.  Розроблено технологічний процес виготовлення ножів­-подрібнювачів на навитих щільним пакетом на ребро спіралях гвинтових елементів з виконанням таких операцій: калібрування навитої щільним пакетом на ребро спіралі шнека на певний крок; проточування зовнішньої крайки спіралі шнека; заточування зовнішньої крайки спіралі шнека; розрізання зовнішньої крайки спіралі шнека на певну глибину з відповідним кроком з метою отримання заготовок під ножі­ подрібнювачі; загинання ножів­ подрібнювачів на спіралі шнека на певний кут; гартування ножів­-подрібнювачів та зовнішньої частини витків шнека струмами високої частоти з метою підвищення твердості та міцності ріжучих частин шнека (виконується для шнеків виготовлених із вуглецевих та легованих сталей із вмістом вуглецю від 0,35%); калібрування спіралі шнека з виготовленими ножами­-подрібнювачами на встановлений крок.  Розроблено схеми проточування та заточування зовнішньої крайки спіралі шнека, розрізання зовнішньої крайки спіралі шнека для отримання заготовок під ножі-­подрібнювачі, їх загинання, гартування ножів­ подрібнювачів та зовнішньої частини витків шнека струмами високої частоти,  а також калібрування спіралі шнека з виготовленими ножами­-подрібнювачами на потрібний крок. Встановлено конструктивно­-технологічні параметри операцій проточування та заточування зовнішньої крайки спіралі шнека, а також конструктивно­-технологічні параметри операцій виготовлення ножів­ подрібнювачів на спіралі шнека. Виведено залежності миттєвої площі, складових сили різання стружки в процесі загострення зовнішньої крайки гвинтового елемента різцем з круглими ріжучими пластинами від конструктивних параметрів інструмента, ширини зрізаної частини витка гвинтового елемента, відхилень від ідеальної гвинтової поверхні та  зовнішнього радіуса витків. Встановлено взаємозв’язок між кутом загострення крайки гвинтового елемента із конструктивними та технологічними параметрами процесу загострення різцем із круглими ріжучими пластинами.   Розроблено динамічну модель заточування зовнішньої крайки гвинтового елемента різцем із круглими ріжучими пластинами. На основі рівняння Лагранжа другого роду виведено систему диференціальних рівнянь, що дозволяють прогнозувати коливання елементів динамічної моделі. Розв’язок системи диференціальних рівнянь з нульовими початковими умовами проведено чисельним методом Рунге-­Кутта із застосуванням прикладної програми. Числові дані складових системи диференціальних рівнянь визначено методами комп’ютерного моделювання та на основі експериментальних даних.  Результати представлено у вигляді графіків. Проведено дослідження конструктивних та силових параметрів процесу формування ножів­-подрібнювачів на гвинтовому елементі роликом. Виведено теоретичні залежності для розрахунку сили подачі ролика при гнутті ножів­ подрібнювачів на гвинтовому елементі залежно від конструктивних та технологічних параметрів процесу, що дозволяє визначити мінімальне значення  технологічного кута гнуття ножів-­подрібнювачів роликом.  Представлено програму і методику проведення експериментальних досліджень для досягнення мети та виконання завдань кваліфікаційної роботи, встановлення адекватності одержаних теоретичних взаємозв’язків конструктивних та силових параметрів процесів формування ножів­ подрібнювачів на гвинтовому елементі, практичної реалізації розробленого технологічного процесу та перевірки працездатності спроектованого оснащення та інструментів.   Розроблено та виготовлено для виконання операцій технологічного процесу виготовлення гвинтових елементів сільськогосподарської техніки спеціальне технологічне оснащення та інструменти, зокрема спеціальну оправку для базування та закріплення заготовки гвинтового елемента, різець для заточування зовнішньої крайки гвинтового елемента, ролик для загинання ножів-­подрібнювачів на спіралі гвинтового елемента, вибрано устаткування для вимірювання силових параметрів процесів із застосуванням частотного перетворювача Altivar 71, програмного забезпечення PowerSuite, тензодатчика.   Представлено результати експериментальних досліджень та встановлено емпіричні закономірності впливу конструктивних і технологічних параметрів на силові параметри процесів загострення зовнішньої крайки гвинтового елемента спеціальним різцем та формування ножів­-подрібнювачів на гвинтовому елементі роликом.  Розроблено оригінальні способи виготовлення гвинтових елементів сільськогосподарської техніки оснащених ножами­-подрібнювачами, лопатями  та U­-подібних гвинтових транспортно­-технологічних робочих органів;  визначено їх основні конструктивно-­технологічні параметри; запропоновано оптимальні матеріали для їх виготовлення. Проведено технологічне проєктування і техніко-­економічне обґрунтування процесів виготовлення гвинтових елементів сільськогосподарської техніки з подальшим впровадженням їх у виробництво. Ефективність розроблених конструкцій спіралей шнеків оснащених лопатевими, різальними чи подрібнювальними елементами і способів їх виготовлення підтверджено дев’ятьма патентами України на корисні моделі та актами впровадження у ПП «Хлопівецьке» (Тернопільська обл., м. Копичинці), ТОВ "УНІВЕРСТ ЛТД" з економічним  ефектом у 70,3 тис. грн. та частково у ФГ «КРОК ВПЕРЕД 2019», ФГ «ДАРИ ДОЛИНИ». ;  Stibailo O.Yu. Technological support for the production of screw elements for  agricultural machinery. ­ Qualifying scientific work on the rights of manuscripts.  Thesis for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 131 " Applied  Mechanics ". ­ Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, 2025.  The dissertation is devoted to the theoretical substantiation, design, and practical  implementation of a new technological process, tooling, and instruments aimed at  solving the scientific problem of increasing the efficiency of manufacturing screw  elements of agricultural machinery equipped with blades and shredding knives.  An analysis and generalization of research results concerning the forming  processes of screw elements in agricultural machinery were performed. Theoretical  and experimental investigations related to the production of shredding knives on  screw auger spirals were carried out by developing technological support and  selecting rational design and process parameters of the operations within the  proposed technological process.  A technological process was developed for producing shredding knives on  tightly wound edge­on spirals of screw elements, including the following operations:  calibration of the tightly wound spiral to a specified pitch; turning of the outer edge  of the screw spiral; sharpening of the outer edge; cutting the outer edge to a specified  depth and pitch to obtain preforms for shredding knives; bending of the shredding  knives on the screw spiral to a defined angle; high­frequency induction hardening of  shredder knives and the outer portion of screw flight turns in order to increase the  hardness and strength of the screw’s cutting sections (applied to screws manufactured from carbon and alloy steels with a carbon content of 0.35% and higher); calibration  of the spiral with the formed knives to the prescribed pitch.  Schemes for turning and sharpening the outer edge of the screw spiral, cutting  operations for obtaining knife preforms, bending, and final calibration of the screw  spiral with the knives were developed. The structural and technological parameters of  the turning and sharpening operations, as well as the parameters of the knife­forming  operations on the screw spiral, were determined. Dependencies of the instantaneous  cutting area and chip formation force components during sharpening of the outer  edge with a tool fitted with round cutting inserts were derived as functions of the  tool’s design parameters, the width of the removed chip layer, deviations from the  ideal helical surface, and the outer radius of the helix. The relationship between the  sharpening angle of the screw edge and the structural and technological parameters of  the sharpening process using a tool with round inserts was established.  A dynamic model of the sharpening process of the screw element’s outer edge by a tool with round cutting inserts was developed. Based on Lagrange’s second­ order equations, a system of differential equations was derived to predict oscillations  of the model elements. The system was solved numerically using the Runge–Kutta  method implemented in an applied software program. The numerical parameters of  the system were determined using computer simulation and experimental data. The  results were presented graphically.  Research on the structural and force parameters of the knife­forming process on  a screw element using a roller was conducted. Theoretical relationships were derived  for calculating the roller feed force during the bending of shredding knives on a  screw element, depending on the process design and technological parameters, which  made it possible to determine the minimum technological bending angle of the  knives.  A program and methodology for experimental studies were developed to achieve  the objectives of the qualification work, verify the adequacy of the theoretical  relationships between structural and force parameters of the knife­forming processes,  validate the practical implementation of the developed technology, and test the  functionality of the designed tooling and fixtures.  Special technological fixtures and tools were designed and fabricated for  carrying out the operations of the proposed process for manufacturing screw elements  of agricultural machinery. These include a special mandrel for locating and securing  the screw element blank, a cutter for sharpening the outer edge of the screw element,  a roller for bending the shredding knives on the screw spiral, as well as equipment for  measuring process forces using an Altivar 71 frequency converter, PowerSuite  software, and a strain gauge sensor.  Experimental results were obtained and empirical dependencies were  established describing the influence of design and technological parameters on the  force parameters during the sharpening of the screw edge using a special cutter and  the formation of shredding knives using a roller.  Original methods for manufacturing screw elements of agricultural machinery  equipped with shredding knives, blades, and U­shaped screw conveying­working  parts were developed. Their key structural and technological parameters were  determined, and optimal materials for their fabrication were proposed. Technological  design and technical and economic justification of the manufacturing processes for  screw elements were carried out, followed by their industrial implementation.  The effectiveness of the developed designs of screw spirals equipped with blade,  cutting, and shredding elements, as well as the proposed manufacturing methods, was  confirmed by nine utility model patents of Ukraine and by implementation acts at PP  “Khlopivetske” (Ternopil region, Kopychyntsi) and LLC “UNIVERST LTD”, resulting in an economic effect of UAH 70.3 thousand, and partial implementation at  FG “KROK VPERED 2019” and FG “DARY DOLYNY”.  Опис: Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело. О.Ю. Стібайло. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/51854 2025-01-01T00:00:00Z http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/45320 Назва: Міцність і деформівність зварної прямокутної ферми при дії силових і температурних впливів Автори: Швед, Ярослав Леонідович; Shved, Y. L. Короткий огляд (реферат): Швед Я.Л. «Міцність і деформівність зварної прямокутної ферми при дії силових і температурних впливів». – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 13 “Механічна інженерія” за спеціальністю 131 “Прикладна механіка”. - Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2024. Дана робота стосується актуальної науково-технічної проблеми визначення допустимих навантажень на зварні прямокутні ферми з врахуванням сумісної дії експлуатаційних температур, як кліматичного, так і технологогічного діапазону. Розв’язання цієї проблеми дасть можливість максимально використати несучу здатність конструкції і не допустити її аварійного руйнування впродовж експлуатації. Зазвичай зварні прямокутні ферми мають прямокутну конфігурацію і в найпростішому випадку їх застосовують при спорудженні виробничих, торгових чи спортивних споруд як проміжні опори для встановлення кроквяних дахових конструкцій в прогонах між несучими колонами. Однак, крім цього, такі ферми можуть тримати і технологічне устаткування (підкранові шляхи та підвісні конвеєри). Довжина ферм зазвичай 12…36 метрів. Навіть за умови впливу лише кліматичних температурних коливань при таких розмірах в елементах конструкції і місцях їх зварних з’єднань формуються внутрішні напруження, які накладаються на напруження від силового впливу і знижують розрахункову тримкість конструкції в цілому. Сучасні інженерні підходи вирішують це питання шляхом введення додаткових коефіцієнтів запасу міцності, які збільшують матеріаломісткість, а отже, і вартість ферми. Проблема сумісного силового і теплового впливу ускладнюється при дії на ферму ще й технологічних температур. В одних випадках це виникає за умов загального впливу температури на всю будівлю (металургійний комбінат, ливарний цех, вальцювальня, ковальський цех). В інших випадках може бути локальний вплив на ферму, коли така конструкція використовується як несуча для підвісних конвеєрів (камера порошкового фарбування металоконструкцій з температурою +200оС чи морозильна камера для швидкозаморожених продуктів з температурою – 36 оС). З огляду на широке застосування зварних прямокутних ферм, їх високу матеріаломісткість та вартість, а також різні умови їх експлуатації, які неможливо комплексно врахувати за допомогою класичних інженерних методів проєктування, розв'язання наукового завдання, яке полягає у виявленні показників міцності й деформівності зварних прямокутних ферм при дії силових і температурних впливів є актуальним на сьогоднішній день. В роботі запропоновано комплексний методичний підхід до дослідження зварних прямокутних ферм, який поєднує натурний, напівнатурний та комп’ютерний моделюючий експерименти і дає можливість верифікувати отримані результати й забезпечити високий ступінь співпадання отриманих показників з фактичними експлуатаційними результатами. При проєктуванні зварної ферми потрібно брати до уваги аргументи, які визначають її тримальну здатність з врахуванням багатопараметричного пошкоджуючого впливу конструктивних, технологічних та експлуатаційних чинників. Важливо виявити місця концентрації напружень в конструкції, оскільки саме там відбуватиметься зародження пошкоджень, які в подальшому зумовлять руйнування конструкції. Метою досліджень є виявлення параметрів деформування і умов руйнування зварних прямокутних ферм при сумісній дії силових і температурних чинників. Для досягнення мети дослідження вибрано конструкцію зварної прямокутної ферми та схему їх навантажування, розроблено методики комплексних експериментальних досліджень ферми, виявлено особливості деформування і руйнування ферми за різних умов, сформульовано рекомендації для визначення міцності зварних прямокутних ферм як на етапі їх проектування, так і впродовж експлуатації. Досліджень виконано для прямокутної зварної ферми з паралельними поясами, яку базують по двої краях знизу і навантажують зосередженою силою в двох точках навпроти вузлів на верхньому поясі. Розглянуто декілька конструктивних виконань такої ферми з різними розмірами і типами вальцьованих профілів, викорстаних для їх виготовлення. Виконано дослідження для повномасштабної ферми та для її фізичної моделі. Дослідження виконано за умов статичних навантажень при врахуванні температурного впливу. Натурний силовий експеримент виконано для маломасштабної ферми 2000х400 мм за прийнятою схемою базування і навантажування статичними зусиллями. Отримано діаграми поздовжньої й поперечної деформації нижнього пояса досліджуваної конструкції в межах пружної дефоормації при температурі 18оС. Для цієї ж ферми виконано натурний тепловий експеримент. Побудовано діаграми поздовжніх деформації верхнього і нижнього поясів і поперечних деформацій поясів навпроти вузлів ферми в температурному діапазоні від 20 до 200 оС без силового впливу. Досліджено фізичну модель 600х120 ферми при дії статичних навантажень на електрогідравлічній випробувальній машині СТМ-100. Діапазон випробувальних навантажень від 0 аж до руйнування конструкції. При цьому виявлено, що пошкодження ферми відбуваються за рахунок втрати стійкості ферми в площині навантажування. Внаслідок такого пластичного деформування конструкція втратила свою тримкість і зруйнувалася. Параметри деформування й руйнування ферми, виявлені при експерименті, зафіксовано й проаналізовано. Комп’ютерний моделюючий експеримент для дослідження ферм виконано з використанням прикладного програмного пакету Ansys, який алгоритмічно базується на скінчено-елементному аналізі. Такий підхід дав можливість оцінити поведінку досліджуваної конструкції при сумісній дії силових і температурних впливів. При розробці комп’ютерної моделі повномасштабної зварної прямокутної ферми враховано типові рекомендації для конструкцій такого типу. Для формування адекватних параметрів скінченно-елементної моделі виконано компютений моделюючий експеримент і визначено відповідні показники деформування і руйнування ферм, раніше отриманих натурним і напівнатурним експериментом. Виконано їх верифікацію. За рахунок коректування параметрів скінченно-елементної моделі отримано співпадання відповідних показників деформування на рівні 3,4%, а руйнування 4,2%. Для формування вхідної інформаційної бази при комп’ютерному моделюванні поведінки повномасштабної ферми виконано натурні дослідження механічних властивостей сталі ВСт3пс в діапазоні температур від 20 до +450оС. Досліджено стандартні зразки з суцільного матеріалу і зварні зразки. Експерименти виконано на метрологічно сертифікованому устаткуванні. За результатами випробувань побудовано серію діаграм розтягу. При виконанні комп’ютерного моделюючого експерименту для виявлення показників деформівності й міцності повномасштабної зварної прямокутної ферми використано отримані на попередньому етапі досліджень параметри скінченно-елементної моделі та діаграми розтягу сталі ВСт3пс, отримані для різних температур. Такий методичний підхід дає можливість виявити показники деформування і руйнування досліджуваної конструкції забезпечує високу вірогідність отриманих результатів моделювання. За результатами досліджень виявлено, що на температурний вплив є вагомим аргументом впливу на поведінку ферми при навантаженні. При дії температури відбувається двофакторний негативний вплив на ферму. Формуються додаткові внутрішніх напруження як в стержневих елементах ферми, так і в місцях їх зварних з’єднань (вузлах) і змінюються механічні властивості самого матеріалу. При незначних температурних градієнтах в 30…40оС (кліматичний діапазон) такий негативний вплив є незначним і, зазвичай, його не враховують при проєктуванні ферм. Однак при вищих температурах, зокрема пожежного діапазону, ферма може втрачати понад половину своєї несучої здатності і з цим треба рахуватися. За результатами досліджень побудовано серію таблиць, графіків, діаграм, які висвітлюють кількісну і якісну картину міцності і деформівності зварної прямокутної ферми при дії силових і температурних впливів. Запропоновано аналітичну залежність для врахування впливу температури на несучу здатність зварної прямокутної ферми. За результатами роботи сформульовано рекомендації до їх практичного застосування при проєктуванні й експлуатації зварних ферм. Зроблено загальні висновки.; Shved Y.L. "Strength and deformability of a rectangular welded truss under force and temperature effects." - Qualifying scientific work in the form of a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in the field of knowledge 13 "Mechanical Engineering", specialty 131 "Applied Mechanics". - Ternopil National Technical University named after Ivan Puluj, Ternopil, 2024. This work deals with the actual scientific and technical problem of determining the permissible loads on welded trusses, taking into account the combined effect of operating temperatures, both climatic and technological ranges. The solution to this problem will make it possible to maximize the load-bearing capacity of the structure and prevent its accidental destruction during operation. Typically, welded trusses have a rectangular configuration and, in the simplest case, are used in the construction of industrial, commercial or sports facilities as intermediate supports for the installation of roof trusses in the spans between the load-bearing columns. However, such trusses can also support technological equipment (crane tracks and overhead conveyors). The length of the trusses is usually 12...36 meters. Even when subjected to climatic temperature fluctuations only, such dimensions generate internal stresses in the structural elements and their welded joints, which are superimposed on the stresses from the force impact and reduce the design strength of the structure as a whole. Modern engineering approaches address this issue by introducing additional safety factors that increase the material consumption and, consequently, the cost of the truss. The problem of combined force and thermal effects is complicated when the truss is also exposed to process temperatures. In some cases, this occurs when the temperature affects the entire building (metallurgical plant, foundry, rolling mill, forging shop). In other cases, there may be a local impact on the truss when such a structure is used as a support for overhead conveyors (a powder coating chamber for metal structures with a temperature of +200°C or a freezer for quick-frozen foods with a temperature of -36°C). Due to the widespread use of welded trusses, their high material consumption and cost, and different operating conditions that cannot be comprehensively taken into account by classical engineering design methods, the solution of the scientific problem of determining the strength and deformability of welded trusses under force and temperature effects is relevant today. The paper proposes a comprehensive methodological approach to the study of welded trusses, which combines full-scale, semi-full-scale, and computer modeling experiments and makes it possible to verify the results obtained and ensure a high degree of coincidence between the obtained indicators and the actual operational results. When designing a welded truss, it is necessary to take into account the arguments that determine its load-bearing capacity, taking into account the multi-parameter damaging effects of structural, technological, and operational factors. It is important to identify the places of stress concentration in the structure, since it is there that the damage will occur, which will subsequently lead to the destruction of the structure. The aim of the study is to determine the deformation parameters and fracture conditions of welded trusses under the combined action of force and temperature factors. To achieve the research objective, the design of the welded truss and the scheme of their loading were selected, methods for comprehensive experimental studies of the truss were developed, the peculiarities of deformation and fracture of the truss under different conditions were revealed, and recommendations for determining the strength of welded trusses both at the stage of their design and during operation were formulated. The study was carried out for a rectangular welded truss with parallel belts, which is based on two edges from below and loaded with a concentrated force at two points opposite the nodes on the upper belt. Several structural designs of such a truss with different sizes and types of rolled profiles used for their manufacture are considered. The study was performed for a full-scale truss and its physical model. The study was carried out under static loads with consideration of temperature effects. A full-scale force experiment was performed for a small-scale truss of 2000×400 mm according to the adopted scheme of basing and loading with static forces. The diagrams of longitudinal and transverse deformation of the lower belt of the studied structure within the limits of elastic deformation at a temperature of 18 °C were obtained. A full-scale thermal experiment was performed for the same truss. The diagrams of longitudinal deformations of the upper and lower belts and transverse deformations of the belts opposite the truss nodes in the temperature range from 20 to 200 °C without force were constructed. The physical model of the truss under the action of static loads was studied on the electrohydraulic testing machine STM-100. The range of test loads is from 0 up to the destruction of the structure. It was found that damage to the truss occurs due to the loss of stability of the truss in the loading plane. As a result of this plastic deformation, the structure lost its stability and collapsed. The parameters of deformation and collapse of the truss revealed during the experiment were recorded and analyzed. The computer modeling experiment for the study of trusses was performed using the Ansys software package, which is algorithmically based on finite element analysis. This approach made it possible to evaluate the behavior of the studied structure under the combined action of force and temperature effects. The development of a computer model of a full-scale welded truss was based on typical recommendations for structures of this type. To formulate adequate parameters of the finite element model, a computational modeling experiment was performed and the corresponding indicators of deformation and fracture of trusses previously obtained by full-scale and semi-full-scale experiments were determined. Their verification was performed. By adjusting the parameters of the finite element model, the coincidence of the corresponding deformation indices was obtained at the level of 3.4% and fracture at the level of 4.2%. To form the input information base for computer modeling the behavior of a full-scale truss, full-scale studies of the mechanical properties of VSt3ps steel in the temperature range from 20 to +450 °C were performed. Standard specimens made of solid material and welded specimens were studied. The experiments were performed on metrologically certified equipment. Based on the test results, a series of tensile diagrams were constructed. When performing a computer modeling experiment to determine the deformability and strength of a full-scale welded truss, the parameters of the finite element model and tensile diagrams of VSt3ps steel obtained at the previous stage of research were used for different temperatures. Such a methodological approach makes it possible to identify the indicators of deformation and fracture of the studied structure and ensures high reliability of the modeling results. According to the results of the study, it was found that the temperature effect is a significant factor influencing the behavior of the truss under load. When exposed to temperature, a two-factor negative impact on the truss occurs. Additional internal stresses are formed both in the core elements of the truss and in the places of their welded joints (nodes) and the mechanical properties of the material itself change. At low temperature gradients of 30...40°C (climatic range), this negative impact is insignificant and is usually not taken into account when designing trusses. However, at higher temperatures, in particular in the fire range, the truss can lose more than half of its load-bearing capacity and this must be taken into account. Based on the results of the research, a series of tables, graphs, and diagrams have been constructed that show a quantitative and qualitative picture of the strength and deformability of a welded truss under the influence of force and temperature. An analytical dependence is proposed to take into account the effect of temperature on the bearing capacity of a welded truss. Based on the results of the work, recommendations for their practical application in the design and operation of welded trusses are formulated. General conclusions are drawn Опис: Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело Я. Л. Швед Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/45320 2024-01-01T00:00:00Z http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/45318 Назва: Підвищення деформованих властивостей елементів конструкцій за циклічних навантажень шляхом застосування сплавів з пам’яттю форми Автори: Биків, Назарій Зіновійович; Bykiv, N.Z. Короткий огляд (реферат): Биків Н.З. Підвищення деформівних властивостей елементів конструкцій за циклічних навантажень шляхом застосування сплавів з пам’яттю форми. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 13 “Механічна інженерія” за спеціальністю 131 «Прикладна механіка». – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2024. Дана робота присвячена вирішенню актуальної науково-технічної проблеми, а саме підвищення деформівності конструкційних елементів за циклічних навантажень шляхом застосування сплавів з пам'яттю форми. Розроблено комплекс методик дослідження впливу асиметрії циклу навантаження на функціональні властивості й механічну втому сплавів з пам’яттю форми з використанням силових, деформаційних і енергетичних параметрів. Досліджено вплив асиметрії циклу навантаження на функціональні та конструкційні властивості СПФ. Беручи до уваги визначені температури фазових перетворень, встановлені механічні і досліджені функціональні та конструкційні властивості СПФ виготовлена залізобетонна балка із використання вставки із псевдопружного СПФ. Експериментальні дослідження балок показали, що балка із вставкою з псевдопружного СПФ має підвищену деформівність у порівнянні із звичайною залізобетонною балкою за малоциклових навантаженнях. В процесі виготовлення балки із СПФ вставкою вирішено проблематику з'єднання елемента СПФ у вигляді прутка діаметром 8 мм із робочою арматурою 12 мм в діаметрі. В програмному комплексів ANSYS із використання методу скінченних елементів змодельовано поведінку балок, в тому числі зі встакою з псевдопружного СПФ за дії циклічного навантаження. Отримано точні дані про розподіл напружень та деформацій у балках що, підтверджують підвищення деформівності та довговічності конструкцій шляхом застосування СПФ за дії циклічних навантажень. Зміст роботи складається з п’яти розділів, у яких викладено та обґрунтовано основні результати дисертаційної роботи. У вступі обґрунтовано актуальність дослідження, наведено зв’язок роботи з науково-дослідною темою, поставлено мету та визначено завдання дослідження, об’єкт та предмет дослідження, наведено перелік методів дослідження, що застосовувались для досягнення мети дисертаційної роботи. Сформульовано наукову новизну, практичне значення отриманих результатів та особистий творчий внесок здобувача. Подано відомості щодо апробації та опублікування результатів дослідження. У першому розділі представлено кристалічну будову сплавів з пам’яттю форми, яка відповідає за унікальні властивості, а саме ефекти псевдопружності та пам’яті форми. Проведено огляд літературних джерел, щодо застосування СПФ у конструкціях задля підвищення деформівності за динамічних навантажень. На основі проведеного огляду сформульовано мету та задачі дослідження. У другому розділі описані методики дослідження механічних і функціональних властивостей сплавів з пам'яттю форми, що є необхідними для подальшого аналізу, створення експериментальних зразків та модельних зразків. Механічні властивості псевдопружного СПФ визначали згідно стандарту ASTM F2516-14 на сервогідравлічній машині СТМ-100. Температури фазових трансформацій визначено методом диференціальної сканувальної калориметрії з використанням калориметра NETZSCH DSC 214 Polyma. Представлена експериментальним методика визначення механічної втоми та функціональних властивостей псевдопружних СПФ на універсальній випробувальній машині СТМ-100 при кімнатній температурі, з використанням екстензометра та індуктивного датчика для вимірювання деформацій та переміщення. Особлива увага приділялася дослідженню опору втомному руйнуванню нітинолу під впливом циклічних навантажень з різними коефіцієнтами асиметрії.Представлена методика моделювання механічної поведінки і демпфувальних властивостей як і ЗББ так і ЗББ-СПФ у програмному комплексі ANSYS 2024 R1. У третьому розділі подано результати експериментальних досліджень впливу циклічного навантаження на механічну поведінку і функціональні властивості надпружного NiTi сплаву з пам’яттю форми з урахуванням асиметрії циклу навантажень, а також виявлені фрактографічні особливості їх деформування та руйнування. Результати показали, що підвищення асиметрії циклу навантаження від 0,1 до 0,5 погіршує функціональні властивості матеріалу, а саме зменшує енергію дисипації. Зокрема, за однакового значення максимального напруження NiTi сплаву енергія дисипації, на ділянці стабілізації, при Rσ = 0,1 приблизно втричі більша за σmax = 450 МПа ніж при Rσ = 0,5. При чому, із збільшенням максимального напруження, ця різниця зростає, і при σmax = 550 МПа за коефіцієнта асиметрії 0,1 енергія дисипації у 4,2 рази більша ніж при Rσ = 0,5. Встановлено, що на початковому етапі навантаження, упродовж перших 10-ти циклів відбувається різке зменшення коефіцієнта втрат псевдопружного NiTi сплаву. В подальшому тенденція до зменшення залишається, проте це відбувається більш поступово аж до зруйнування зразка. Фрактографічним аналізом показано, що асиметрія циклу навантаження впливає на кількість зародків втомних тріщин та рельєф зламів. За більшої асиметрії спостерігалось більше зародків тріщин та збільшення розкриття їх берегів, що узгоджується з механічними випробуваннями, які показали вищий рівень дисипованої енергії за меншого коефіцієнта асиметрії. Встановлено, що із збільшенням Rσ від 0,1 до 0,5 втомна довговічність NiTi сплаву значно збільшується в межах 1900-12500 циклів навантаження. За найменшого значення максимального напруження 450 МПа зміна коефіцієнту асиметрії циклу навантаження від 0,1 до 0,5 практично не впливає на втомну довговічність. А при σmax = 550 МПа та 500 МПа втомна довговічність, за Rσ = 0,5, більша у 5,4 та 4,2 рази відповідно, порівняно із Rσ = 0,1. Аналогічно із максимальними напруженнями, із збільшенням розмаху напружень, втомна довговічність псевдопружного NiTi сплаву зменшується за обох коефіцієнтів асиметрії навантаження. У четвертому розділі на основі визначених параметрів у розділі 3, а саме температур фазових перетворень, механічних, функціональних та конструкційних властивостей сплаву, виготовлена залізобетонна балка із використання вставки із псевдопружного СПФ та без неї. В процесі виготовлення балки із СПФ вставкою вирішено проблематику з'єднання елемента СПФ, у вигляді прутка діаметром 8 мм із робочою арматурою 12 мм в діаметрі, шляхом використання металевої муфти та двокомпонентного епоксидного клею. Експериментальні дослідження показали, що руйнування ЗББ відбувається при значенні прогину 7,3 мм, а в ЗББ-СПФ при – 20,3 мм, що підвищує деформівність конструкції у 2,8 разів, у порівнянні із залізобетонною балкою з арматурою 600С. Встановлено, що використання СПФ у конструкціях впливає на характер їх руйнування, а саме змінює різке крихке руйнування ЗББ на повільне пластичне руйнування ЗББ-СПФ. У п’ятому розділі розроблено модельний зразок нітинолу та проведено верифікацію його поведінки із результатами експериментальних досліджень, описаних у розділі Помилка! Джерело посилання не знайдено.Загальна форма петель гістерезису та ключові точки деформації добре узгоджуються з моделлю, що свідчить про адекватність моделі нітинолу для прогнозування поведінки елементів конструкцій за малоциклових навантажень. Розроблено тривимірні моделі залізобетонних балок зі СПФ-вставкою та без неї. Проведено верифікацію отриманих результатів моделювання із результатами натурних випробувань. Похибка для залізобетонної балки без СПФ-прутка становить 5,64%, а похибка для залізобетонної балки із СПФ-вставкою – 3,25%. Визначено, що СПФ-вставка із прутка діаметром меншим у 1,5 рази від діаметру робочої арматури, спричиняє збільшення значень максимальних напружень у конструкції в 4, 9 та 5 разів на 4-му, 7-му та 10-му циклах навантаження.Моделювання підтверджує підвищення деформівних властивостей елементів конструкцій за циклічних навантажень шляхом застосування сплавів із пам’яттю форми. Розроблено рекомендацій щодо впровадження СПФ-прутків у елементи конструкцій для підвищення деформівних властивостей за циклічних навантажень.; Bykiv N.Z. Increasing the deformability of structural elements under cyclic loads by using shape memory alloys - Qualification scientific work on the rights of a manuscript. Dissertation for the Philosophy Doctor degree in the field of knowledge 13 "Mechanical Engineering", speciality 131 "Applied Mechanics." - Ternopil National Technical University, Ternopil, 2024. This work is devoted to solving an urgent scientific and technical problem, namely, increasing the deformability of structural elements under cyclic loads by using shape memory alloys (SMA). A set of methods has been developed to study the effect of stress ratio on the functional properties and mechanical fatigue of SMA using force, deformation, and energy parameters. The influence of stress ratio on the functional and structural properties of SMA is investigated. Considering the determined phase transformation temperatures, mechanical properties, and functional and structural properties of the SMA, a reinforced concrete beam was manufactured using an insertion of pseudoelastic SMA. Experimental studies of the beams have shown that the beam with a pseudoelastic SMA insertion has increased deformability compared to a conventional reinforced concrete beam under low-cycle loads. In the process of manufacturing the beam with the SMA insertion, the problem of connecting the SMA element in the form of an 8 mm diameter bar with a 12 mm diameter working reinforcement was solved. Using the finite element method, the behaviour of beams, including those with a pseudoelastic SMA insertion, under cyclic loading was modelled in ANSYS software using the finite element method. Accurate data on the distribution of stresses and strains in the beams were obtained, confirming the increase in deformability and durability of structures using SMA under cyclic loads. The work consists of five chapters in which the main results of the dissertation are presented and substantiated.The introduction substantiates the study's relevance, provides the connection of the work with the research topic, sets the goal, defines the study's objectives and the object and subject of the study, and provides a list of research methods used to achieve the goal of the dissertation. The scientific novelty, practical significance of the results and personal creative contribution of the applicant are formulated. Information on the testing and publication of research results is provided. The first section presents the crystal structure of SMA, which is responsible for the unique properties, namely the effects of pseudoplasticity and shape memory. A literature review on using SMA in structures to increase stability under dynamic loads is carried out. Based on the review, the purpose and objectives of the study are formulated. The second section describes the methods of studying SMA mechanical and functional properties, which are necessary for further analysis and creation of experimental and model specimens. The mechanical properties of the pseudoelastic SMA were determined according to ASTM F2516-14 using a servo-hydraulic machine STM-100. The phase transformation temperatures were determined by differential scanning calorimetry using a NETZSCH DSC 214 Polyma calorimeter. The paper presents an experimental method for determining the mechanical fatigue and functional properties of pseudoelastic SMA on a universal testing machine STM-100 at room temperature, using an extensometer and an inductive sensor to measure deformation and displacement. Particular attention was paid to studying nitinol fatigue fracture resistance under cyclic loads with different stress ratios. The paper presents a methodology for modelling the mechanical behaviour and damping properties of both the reinforced concrete beam and reinforced concrete beam with shape memory alloy in the ANSYS 2024 R1 software package. The third section presents the results of experimental studies of the effect of cyclic loading on the mechanical behaviour and functional properties of pseudoelastic NiTi SMA, considering the stress ratio and the fractographic features of their deformation and fracture.The results showed that an increase in the stress ratio from 0.1 to 0.5 worsens the material's functional properties, namely, reduces the dissipation energy. At the same value of the maximum stress of the NiTi alloy, the dissipation energy in the stabilisation zone at Rσ = 0.1 is approximately three times higher at σmax = 450 MPa than at Rσ = 0.5. Moreover, with an increase in the maximum stress, this difference increases, and at σmax = 550 MPa with a stress ratio of 0.1, the dissipation energy is 4.2 times higher than at Rσ = 0.5. It has been established that at the initial stage of loading, during the first 10 cycles, there is a sharp decrease in the loss factor of the pseudoelastic NiTi alloy. Subsequently, the tendency to decrease remains but occurs more gradually until the sample is destroyed. The fractographic analysis showed that the stress ratio affects the number of fatigue crack nuclei and fracture relief. At higher stress ratios, more crack initiation and increased crack tip opening were observed, which is consistent with mechanical tests that showed a higher level of dissipated energy at lower stress ratios. It has been established that with an increase in Rσ from 0.1 to 0.5, the fatigue life of the NiTi alloy increases significantly within 1900-12500 load cycles. At the lowest value of the maximum stress of 450 MPa, a change in the stress ratio from 0.1 to 0.5 has virtually no effect on fatigue life. And at σmax = 550 MPa and 500 MPa, the fatigue life, with Rσ = 0.5, is 5.4 and 4.2 times higher, respectively, compared to Rσ = 0.1. Similarly to the maximum stresses, with an increase in the stress range, the fatigue life of the pseudoelastic NiTi alloy decreases at both load asymmetry ratios. In Chapter 4, based on the parameters determined in Chapter 3, namely phase transformation temperatures and mechanical, functional, and structural properties of the alloy, a reinforced concrete beam was manufactured with and without a pseudoelastic SMA insertion. In the process of manufacturing the beam with the SMA insertion, the problem of connecting the SMA element, in the form of an 8 mm diameter bar with a 12 mm diameter working reinforcement, was solved by using a metal coupling and a two-component epoxy adhesive. Experimental studies have shown that the destruction of reinforced concrete beams occurs at a deflection value of 7.3 mm, and in reinforced concrete beam with shape memory alloy at 20.3 mm, which increases the deformability of the structure by 2.8 times, compared to a reinforced concrete beam with 600C reinforcement. It has been established that the use of SMA in structures affects the nature of their destruction, namely, changes the sharp brittle fracture of reinforced concrete to the slow plastic fracture of reinforced concrete beam with shape memory alloy. In Chapter 5, we developed a model specimen of nitinol and verified its behaviour with the results of the experimental studies described in Section Помилка! Джерело посилання не знайдено.The general shape of the hysteresis loops and key deformation points agree with the model, which indicates that the nitinol model is adequate for predicting the behaviour of structural elements under low-cycle loads. Three-dimensional models of reinforced concrete beams with and without SMA insertion were developed. The obtained modelling results were verified with the results of field tests. The error for a reinforced concrete beam without an SMA rod is 5.64%, and that for a reinforced concrete beam with an SMA insertion is 3.25%. It has been determined that an SMA insertion made of a bar with a diameter less than 1.5 times the diameter of the working reinforcement causes an increase in the maximum stresses in the structure by 4, 9, and 5 times at the 4th, 7th, and 10th loading cycles. The modelling confirms that the deformation properties of structural elements under cyclic loads can be improved using shape memory alloys. Recommendations for introducing SMA rods into structural elements to improve deformation properties under cyclic loads have been developed. Опис: Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело Н.З. Биків Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/45318 2024-01-01T00:00:00Z http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/35816 Назва: Підвищення ефективності технологічного процесу вібраційно-відцентрової обробки деталей в сипучому абразивному середовищі Автори: Галан, Юрій Ярославович; Galan, Yu. Ya Короткий огляд (реферат): У дисертації виконано теоретичне та експериментальне нове вирішення науково-прикладної задачі технологічного забезпечення вібраційно-відцентрового оброблення деталей складного профілю в сипучому абразивному середовищі із розробленням теоретичних передумов, технологічних процесів, проектуванням та виготовленням технологічного устаткування, що забезпечує підвищення продуктивності із забезпеченням встановленої якості оброблених поверхонь.; A theoretical and experimental completely new solution of the scientific applied problem consisting in technological provision of vibration-centered treatment of intricate shape workpieces in granular abrasive medium has been carried out in the thesis under discussion. Moreover, some theoretical prerequisites and technological processes have been developed, the necessary technological equipment has been designed and made to provide the efficiency increase and the required quality of the surfaces under treatment. Sun, 01 Aug 2021 00:00:00 GMT http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/35816 2021-08-01T00:00:00Z http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/35809 Назва: Пошкодження і руйнування К-подібних вузлів плоских зварних ферм Автори: Басара, Микола Андрійович; Basara, M.A. Короткий огляд (реферат): Дана робота стосується актуальної науково-технічної проблеми пошкодження і руйнування К-подібних вузлів плоских зварних ферм. Саме К-подібні вузли є найпоширенішими для усіх фермових конструкцій. Зварні металеві ферми впродовж експлуатації зазнають комплексного впливу робочих навантажень, вітру, снігу, зміни температури, сейсміки, аварійних ситуацій тощо. Внаслідок цього в елементах конструкцій та в місцях їх з’єднань відбувається формування пошкоджень, які призводять до втрати тримальної здатності й руйнування ферм. Особливо актуальним є попередження руйнування ферм за умов циклічних навантажень, оскільки їх довготривала дія викликає поступове накопичення пошкоджень, появу тріщин та їх поширення аж до руйнування при незмінних експлуатаційних навантаженнях.; This paper presents the current scientific and technical problem of fracture and damage of K-shaped nodes of flat welded trusses. K-shaped nodes are the most common among all truss structures. Welded metal trusses during operation are exposed to the complex effects of workloads, wind, snow, temperature changes, seismic, emergencies and more. As a result, damage is formed in the structural elements and in their joints, which can lead to loss of bearing capacity and fracture of trusses. It is especially important to prevent fracture under cyclic loads, as their long-term action can cause the accumulation of damage, initiate cracks and their propagation till fracture at constant operating loads. Thu, 01 Jul 2021 00:00:00 GMT http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/35809 2021-07-01T00:00:00Z http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/33012 Назва: Підвищення залишкової довговічності елементів авіаційних конструкцій пластичним деформуванням матеріалу в околі отворів Автори: Дивдик, Олександр Васильович; Dyvdyk, O. V Короткий огляд (реферат): Дана робота стосується актуальної науково-технічної проблеми підвищення залишкової довговічності елементів авіаційних конструкцій з концентраторами напружень. Високі вимоги до надійності конструкцій і їх безпечної експлуатації мають особливе значення в умовах циклічного навантаження і високих напружень. Важливою є наукова задача оцінки залишкової довговічності конструктивних елементів з експлуатаційними пошкодженнями (втомними тріщинами) в околі функціональних і кріпильних отворів з підвищеними вимогами до безпечної експлуатації.; This work concerns the topical scientific and technical problem of increasing the residual lifetime of elements of aircraft structures with stress concentrators. High requirements for the reliability of structures and their safe operation are of particular importance in conditions of cyclic loading and high stresses. An important scientific task is to assess the residual lifetime of structural elements with operational damage (fatigue cracks) in the vicinity of functional and mounting holes with high requirements for safe operation Sun, 01 Nov 2020 00:00:00 GMT http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/33012 2020-11-01T00:00:00Z