За результатами статистичного аналізу експлуатаційних пошкоджень високоміцних залізничних коліс та відповідних лабораторних досліджень колісних сталей встановлено, що переважна більшість з них – це вищербини і повзуни на поверхні кочення. Тому необхідно змінити концепцію вибору сталі для високоміцних коліс: враховувати не тільки її характеристики міцності і твердості (зносотривкості), а й опірність тріщиноутворенню за умов контактної втоми. Вона повинна базуватися на підходах структурної механіки втомного руйнування і передбачати створення високоміцних колісних сталей з пониженим вмістом вуглецю і підвищеними характеристиками циклічної тріщиностійкості в умовах нормального відриву і поперечного зсуву.

Досліджено ударну в’язкість трьох серій зразків Шарпі, вирізаних з ролика машини безперервного литва заготовок. Визначено стадійність динамічного деформування та руйнування біметалевих та монометалевих зразків на мікро-, мезо- та макрорівнях. Досліджено особливості мікромеханізмів пластичного деформування і руйнування сталей з ферит-перлітною (35Г2) та ферит-мартенситною (18Х11МНФБ) структурами з використанням сканівної та просвітлювальної мікроскопії і проаналізовано їх ударну в’язкість з врахуванням цих особливостей.

Описано метод підвищення контактної втомної міцності сталі для виробництва механічних приводів. Досліджено сталь 41CrAlMo7 (еквівалент: Nitralloy 135M) після гартування та відпуску, азотування та подвійної дробиноструминної обробки. Особливу увагу приділено поєднанню азотування та дробиноструминної обробки. Азотували так, щоб попередити утворення на поверхні складного шару з нітридів ε та γ. Дробиноструминну обробку виконували у два етапи, змінюючи параметри. В результаті створено нову технологію, що дає можливість досягати межі контактної втоми, яку можна порівняти з отриманою за навуглецювання чи індукційного зміцнення.

Визначено характеристики тріщиностійкості тонколистових ортотропних полімерних композиційних матеріалів за побудованими методом цифрової кореляції спекл-зображеннями полів переміщень та деформацій у зоні передруйнування. Встановлено, що за складного напруженого стану енергія руйнування та критичні напруження волокнистих однонаправлених композитів залежать від кута орієнтації надрізу до напрямку армування.

Досліджували вплив пошкоджень ультрависокомолекулярного поліетилену марки Chirulen®1120, який застосовують для виготовлення тазостегнових ендопротезів, на час існування позитронів в цьому матеріалі після опромінення. Зразки поліетилену пошкоджували в лабораторних умовах методами удару, вальцювання та тертя, а також шляхом зіткнення з металевими кульками у планетарному млині. Зміни часу існування ортопозитронів аналізували залежно від механічної енергії, отриманої зразком, а зміни радіусів порожнин, в яких утворюються та анігілюються позитрони, визначали, застосовуючи модель Елдрупа–Тао.

Описано додаткові можливості ремонтних ізоляційних покривів у підвищенні довговічності магістральних трубопроводів, нанесених без виведення їх з експлуатації. Особливість полягає у гальмуванні подальшого поширення поверхневих втомних тріщин штучним створенням ефекту їх закриття, яке досягають, заповнюючи порожнину тріщини рідкоплинною епоксидною смолою. Після тверднення вона виконує роль клина, зменшуючи розмах циклічних пластичних деформацій в околі вершини тріщини, тобто механічну рушійну силу її втомного розвитку. За експериментальними результатами проаналізовано механічну ситуацію у вершині тріщини з використанням цього способу її гальмування.

Вивчено трибологічну поведінку пари тертя сталь–сталь у мінеральній оливі з додаванням до неї наночастинок срібла низьких концентрацій та деяких їх стабілізаторів. Показано, що зі всіх досліджуваних додатків найефективніша олеїнова кислота, а її сумісна дія з наночастинками срібла забезпечує найнижчий коефіцієнт тертя.

Досліджено трибологічну поведінку цирконію на повітрі, у водні та вакуумі за тем-ператур 20 і 100 ^oC. Під час тертя на повітрі виявлено пластичну деформацію мікро-виступів поверхні. З підвищенням температури знос металу зростає на 10...15%. У водні пластичність металу знижується, на поверхні тертя виникають мікротріщини, кількість яких суттєво збільшується за температури 100 ^oС, а також дрібнодисперсні продукти зношування, імовірно, внаслідок формування і крихкого руйнування гідридів цирконію. Характер зношування цирконію у вакуумі свідчить про схоплювання контактуючих поверхонь і неодноразове зминання утворених наростів на поверхні тертя. За температури 100 ^oС зношування металу знижується завдяки зростанню його пластичності.

Розроблено інтегрувальний метод розрахункової оцінки впливу коригування і зношування зубів на ресурс зубчастих циліндричних передач та контактні напруження. У результаті обчислень встановлено якісні і кількісні закономірності впливу конструкційного (кутового коригування зачеплення) та експлуатаційного (лінійного зношування зубів) чинників. Показано, що за кутового коригування наявний оптимум коефіцієнтів зміщення, за яких ресурс буде максимальним порівняно з некоригованим зачепленням. Встановлено, що реальна тривалість роботи та несуча здатність передачі вищі за врахування зміни вихідних профілів зубів внаслідок їх зношування.

Наведено результати аналітичних досліджень взаємодії навантаженого матеріалу з робочим середовищем у порах та щілинах. Встановлено, що механічні та фізико-хімічні ефекти, які виникають під час взаємодії із зовнішнім електропровідним сере-довищем, викликають перерозподіл електричних зарядів, що може призвести до похибок у результатах діагностування експлуатаційної здатності металевих виробів. Щоб уникнути цього, запропоновано спосіб, який враховує реальні робочі умови.

За методикою адаптаційної медіальної фільтрації з вихідного електрохімічного сигналу виділено складники, які можна ідентифікувати як імпульси тиску в умовах кавітації під час випроб на вібраційній установці. Встановлено часові залежності імпульсів тиску і виділених електрохімічних сигналів за кавітації, коли заданий потенціал.

Досліджено корозійну поведінку титанового сплаву ВТ6с з окисненими нітридними шарами в ізотонічному 0,9%-му розчині NaCl при 36 ^oС. Встановлено, що його корозійну тривкість визначає не товщина сформованої поверхневої оксинітридної плівки, а її склад, зокрема, вміст кисню.

Огляд присвячено аналізу відомих досліджень дислокаційних механізмів тріщиноутворення. Основну увагу приділено умовам, за яких починає зароджуватись мікротріщина. Важливими характеристиками оптимізації моделей є мінімальні кількість дислокацій і локальні напруження, що спричиняють утворення дефекту. Подано класифікацію механізмів за типом взаємодії дислокаційних груп.

З суто фізичних міркувань отримано зв’язок напружень у вершині дефекту із коефіцієнтами при кореневій особливості поля напружень – узагальненими коефіцієнтами інтенсивності напружень (КІН). Побудовано апроксимаційні формули для обчислення узагальнених КІН. Порівнянням результатів розрахунків конкретних задач запропонованим та прямим підходами підтверджено ефективність використання розробленого методу.

Досліджено термопружну взаємодію двох ізотропних півплощин з періодично розташованими шорсткими ділянками на межі однієї з них. Вплив шорсткостей на теплообмін між тілами враховано контактним термоопором, обернено пропорційним до контактного тиску меж тіл. Контактну задачу зведено до нелінійного сингулярного інтегро-диференціального рівняння та запропоновано ітераційний алгоритм його розв’язування. Проаналізовано вплив густини і напряму теплового потоку на контактні параметри розглянутої структури.

У тривимірному формулюванні отримані умови, яким задовольняють компоненти вектора переміщень і тензора напружень у включенні із в’язкопружного матеріалу. Для тонкого включення на основі рівнянь лінійної теорії в’язкопружності одержані залежності зведено до співвідношень між стрибками переміщень і напружень на його серединній поверхні.

Методом сингулярних інтегральних рівнянь розв’язано осесиметричну задачу кручення пружного простору з гладкою порожниною. Отримано розподіли напру-жень та їхні максимальні значення на краях порожнин різних форм. Обчислено коефіцієнти концентрації напружень на поверхнях осесиметричних порожнин у всьому діапазоні зміни радіуса закруглення їх вершин за умов кручення пружного тіла. Числові результати одержано для порожнин різної конфігурації.

Отримано аналітичний розв’язок системи трьох сингулярних інтегро-диференціальних рівнянь термопружної задачі для простору з тонким еліпсоїдальним пружним включенням. Прийнято, що на поверхнях включення діє сталий тепловий потік. Виписані формули для визначення концентрації напружень біля включення та напружень у ньому. Розглянуто часткові випадки задачі для еліптичної тріщини та пластинчастого абсолютно жорсткого еліптичного включення, одержано відповідні формули для обчислення коефіцієнтів інтенсивності напружень.

На основі цифрової кореляційної обробки зображень розроблено спосіб безконтактного визначення розподілів деформацій на поверхні балкових зразків та модуля пружності зразків, виготовлених з дюралюмінію та склотекстоліту, за навантаження згинальним моментом. Описано методику вимірювань і алгоритм обробки даних.

Побудовано умовну та істинну діаграми деформування сталі 65Г за стандартною методикою та з допомогою методу цифрової кореляції зображень (ЦКЗ). Показано добру збіжність отриманих результатів. Встановлено, що локальна деформація, виміряна методом ЦКЗ на малих базах вимірювання, може суттєво перевищувати критичне істинне видовження матеріалу. Запропоновано критерій вибору оптимальної бази вимірювання деформації для побудови діаграм деформування.