ФІЗИКО-ХІМІЧНА

МЕХАНІКА МАТЕРІАЛІВ

ТОМ 50, № 3, 2014

ЗМІСТ

Панасюк В. В., Іваницький Я. Л., Гембара О. В., Бойко В. М. Вплив напружено-деформованого стану на розподіл концентрації водню
у зоні передруйнування ......................................................................................................... 7

Сиротюк А. М., Дмитрах І. М. Методи оцінювання руйнування та міцності трубопровідних сталей та конструкцій за дії робочих середовищ.
Ч. 1. Вплив корозивного чинника...................................................................................... 15

Ленковський Т. М. Визначення характеристик циклічної тріщиностій­кості сталей за поперечного зсуву (Огляд)..................................................................................................................................................... 29

Осташ О. П., Андрейко  І. М., Головатюк  Ю. В., Семенець О. І., Ковальчук Л. Б. Низькотемпературна і корозійна циклічна тріщиностійкість алюмінієвих сплавів Д16АТНВ і В95Т1 після тривалої експлуатації     38

Андрейків О. Є., Добровольська Л. Н., Яворська Н. В. Поширення в металевих матеріалах тріщин високотемпературної повзучості за дії водню........................................................................................................ 45

Ревенко В. П. Визначення тривимірного напружено-деформованого стану товстостінного двошарового циліндра..................................................................................................................................................... 53

Барна Р. А., Попович П. В. Вплив робочих середовищ на втомне руйнування сталей для елементів сільськогосподарських машин........................................................................................... 59

Ясній О. П., Собчак А. Р., Ясній В. П. Оцінювання ймовірності руйнування колектора пароперегрівника ТЕС    63

Марущак П. О., Коноваленко І. В., Панін C. В., Любутін П. С., Данилюк І. М., Журавков М. А. Оцінювання кінетики утомного руйнування шляхом автоматизованого аналізу деформаційного рельєфу на поверхні зразків
з центральним отвором........................................................................................................ 69

Євтушенко О., Куцєй М., Ох Е. Моделювання температурного режиму гальмівної системи з урахуванням термочутливості матеріалів................................................................................................ 77

Будз С. Ф., Дробенко Б. Д., Асташкін В. І. Залишкові структурні напруження у скляних тілах 84

Стадник М. М. Напружений стан безмежного тіла з еліптичною тріщиною за дії теплового потоку на її поверхнях..................................................................................................................................................... 89

Федірко В. М., Лук’яненко О. Г., Труш В. С. Вплив дифузійного насичення киснем на витривалість і тривалу статичну міцність титанових сплавів................................................................................................. 91

Аржавітін В. М., Борц Б. В., Ванжа О. Ф., Рибальченко Н. Д., Ситін В. І.
Вплив мікролегування ітрієм на релаксаційні властивості міді................................ 97

Демченко В. Л., Віленський В. О., Штомпель В. І. Вплив сталого магнетного поля на структуру, термомеханічні та електрофізичні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну            101

Онищенко Д. В., Проценко А. Є., Петров В. В. Модифікування епоксидного зв’язувального полімерного композита багатошаровими вуглецевими нанотрубками............................................................ 107

Сконечни В. Вплив наноструктури поверхні керамічних покривів
на їх трибологічні властивості........................................................................................ 111

Джоган О. М., Костенко О. П., Краля В. О., Петропольський В. С. Аналіз застосування аерозольних клеїв під час виготовлення деталей
з полімерно-композиційних матеріалів......................................................................... 117

Похмурський В. І., Карпенко О. В., Зінь І. М., Тимусь М. Б., Веселівська Г. Г. Інгібувальна дія біогенних поверхнево-активних речовин у корозивних середовищах.............................................................................. 122

Герцик О. М., Ковбуз М. О., Переверзєва Т. Г., Борисюк А. К., Бойчишин Л. М. Вплив термообробки та змінного магнетного поля на хімічний опір аморфних сплавів на основі феруму.................................... 128

Осадчук С. О., Ниркова Л. І., Рибаков А. О., Мельничук С. Л., Гапула Н. О., Остапюк С. М. Вплив продуктів електрохімічної деструкції захисного покриву на властивості трубної сталі у слабколужному середовищі             135

Ващишин Л. В., Нічога В. О. Виявлення поперечної тріщини в головці рейки за допомогою вейвлет-перетворень та нейронних мереж................................................................................................................. 142

 

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ

МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ

ТОМ 50, № 3, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Панасюк В. В., Иваницкий Я. Л., Гембара О. В., Бойко В. Н. Влияние напряженно-деформированного состояния на распределение концентрации водорода в зоне предразрушения ............................. 7

Сыротюк А. М., Дмытрах И. Н. Методы оценки разрушения и прочности трубопроводных сталей и конструкций под воздействием рабочих сред. Ч. 1. Влияние коррозионного фактора...................... 15

Ленковский Т. М. Определение характеристик циклической трещиностойкости сталей при поперечном сдвиге (Обзор)..................................................................................................................................................... 29

Осташ О. П., Андрейко  И. М., Головатюк  Ю. В., Семенец А. И., Ковальчук Л. Б. Низкотемпературная и коррозионная циклическая трещиностойкость алюминиевых сплавов Д16АТНВ и В95Т1
после длительной эксплуатации....................................................................................... 38

Андрейкив А. Е., Добровольская Л. Н., Яворская Н. В. Распространение
в металлических материалах трещин высокотемпературной ползучести при воздействии водорода         45

Ревенко В. П. Определение трехмерного напряженно-деформированного состояния толстостенного двухслойного цилиндра.................................................................................................................................. 53

Барна Р. А., Попович П. В. Влияние рабочих сред на усталостное разрушение сталей для элементов сельскохозяйственных машин........................................................................................... 59

Ясний О. П., Собчак А. Р., Ясний В. П. Оценивание вероятности разрушения коллектора пароперегревателя ТЭС..................................................................................................................................................... 63

Марущак П. О., Коноваленко И. В., Панин C. В., Любутин П. С., Данилюк И. М., Журавков М. А. Оценка кинетики усталостного разрушения путем автоматизированного анализа деформационного рельефа
на поверхности образцов с центральным отверстием................................................ 69

Евтушенко А., Куцей М., Ох Э. Моделирование температурного режима тормозной системы с учетом термочувствительности материалов............................................................................... 77

Будз С. Ф., Дробенко Б. Д., Асташкин В. И. Остаточные структурные напряжения в стеклянных телах                84

Стаднык М. М. Напряженное состояние безграничного тела с эллиптической трещиной при действии теплового потока на ее поверхностях................................................................................................................ 89

Федирко В. Н., Лукьяненко А. Г., Труш В. С. Влияние диффузионного насыщения кислородом на выносливость и длительную статическую прочность титановых сплавов......................................... 91

Аржавитин В. М., Борц Б. В., Ванжа А. Ф., Рыбальченко Н. Д., Сытин В. И. Влияние микролегирования иттрием на релаксационные свойства меди........................................................................................ 97

Демченко В. Л., Виленский В. А., Штомпель В. И. Влияние постоянного магнитного поля на структуру, термомеханические и электрофизические свойства систем на основе эпоксидного полимера, оксидов металлов
и полианилина..................................................................................................................... 101

Онищенко Д. В., Проценко А. Е., Петров В. В. Модифицирование эпоксидного связующего  полимерного композита многослойными углеродными нанотрубками............................................................ 107

Сконечны В. Влияние наноструктуры поверхности керамических покрытий на их трибологические свойства 111

Джоган О. М., Костенко О. П., Краля В. А., Петропольский В. С. Анализ использования аэрозольных клеев при изготовлении деталей
из полимерно-композиционных материалов............................................................... 117

Похмурский В. И., Карпенко Е. В., Зинь И. Н., Тымусь М. Б., Веселивская Г. Г. Ингибирующее действие биогенных поверхностно-активных веществ
в коррозионных средах..................................................................................................... 122

Герцик О. М., Ковбуз М. А., Переверзева Т. Г., Борысюк А. К., Бойчишин Л. М. Влияние термообработки и переменного магнитного поля на химическое сопротивление аморфных сплавов на основе ферума    128

Осадчук С. А., Ныркова Л. И., Рыбаков А. А., Мельничук С. Л., Гапула Н. А., Остапюк С. Н. Влияние продуктов электрохимической деструкции защитного покрытия на свойства трубной стали в слабощелочной среде              135

Ващишин Л. В., Ничога В. А. Обнаружение поперечной трещины в головке рельса с помощью вейвлет-преобразований и нейронных сетей.............................................................................................................. 142

 

 

 

 

 

PHYSICOCHEMICAL

MECHANICS OF MATERIALS

VOLUME 50, № 3, 2014

CONTENTS

Panasyuk V. V., Ivanytskyi Ya. L., Hembara О. V., and Boiko V. М.
The influence of the stress-strain state on distribution
of hydrogen concentration in the prefracture region........................................................... 7

РЕЗЮМЕ. Запропоновано теоретико-експериментальний підхід для оцінювання кон­центрації водню в зоні передруйнування. Побудовано графічні залежності концентрації водню від механічних характеристик матеріалу і зовнішнього навантаження.

РЕЗЮМЕ. Предложен теоретико-экспериментальный подход для оценивания кон­центрации водорода в зоне предразрушения. Построены графические зависимости кон­центрации водорода от механических характеристик материала и внешней нагрузки.

SUMMARY. A theoretical and experimental approach to assessing the concentration of hydro­gen in the prefracture zone is proposed. Graphical dependences of hydrogen concentration on the mechanical characteristics of the material and external loading are built.

 

Syrotyuk A. M. and Dmytrakh I. M. Methods for assessing fracture and strength of pipeline steels and structures under effect of operating environments. P. І. Effect of corrosion factor.................................................. 15

РЕЗЮМЕ. Узагальнено сучасні методи оцінки міцності та ризику руйнування еле­ментів трубо­провідних конструкцій за підходами механіки руйнування матеріалів із урахуванням особливостей впливу корозивного чинника. Розглянуто стадії початкової корозійної пошкоджуваності металу та поверхневого корозійно-втомного тріщиноут­во­рення у трубопровідних сталях. Виявлено вплив хімічного складу середовища, частоти та асиметрії циклу навантаження, а також терміну експлуатації на їх циклічну корозій­ну тріщиностійкість. Для експертних оцінок роботоздатності та ризику руйнування трубо­провідних систем із корозійними тріщиноподібними дефектами запропонова­но спеціальні діаграми, які містять три характерні зони: безпечної експлуатації, екс­плуатації з прогно­зованим розвитком наявних тріщиноподібних де­фектів та ризику крихкого руйнування.

РЕЗЮМЕ. Обобщены современные методы оценки прочности и риска разрушения элементов трубопроводных конструкций за критериями механики разрушения материа­лов с учетом особенностей влияния коррозионного фактора. Рассмотрены стадии началь­ной коррозионной повреждаемости металла и поверхностного коррозионно-усталостного трещинообразования в трубопроводных сталях. Выявлено влияние химического состава среды, частоты и асимметрии цикла нагружения, а также срока эксплуатации на цикли­ческую коррозионную трещиностойкость трубопроводных сталей. Для экспертных оце­нок работоспособности и риска разрушения трубопроводных систем с трещиноподобны­ми дефектами предложены специальные диаграммы, содержащие три характерные зоны: безопасной эксплуатации, эксплуатации с прогнозированным развитием существующих трещиноподобных дефектов и риска хрупкого разрушения.

SUMMARY. The modern methods for strength and fracture risk assessment of pipeline structures are presented using fracture mechanics criteria with account of specific effect of the corrosion factor. The stages of initial corrosion damaging and surface corrosion fatigue crack initiation in pipeline steels are considered. The effects of chemical composition of environment, frequency and stress ratio and also the time of operation on cyclic corrosion crack growth resis­tance of pipeline steels are considered. For expert assessment of the service­ability and fracture risk of pipelines systems the special diagrams are proposed, which contain three characteristic zones: safe exploitation, exploitation with predicted growth of existing crack-like defects and zone of brittle fracture risk.

 

Lenkovskii T. M. Fatigue crack growth resistance characteristics of steels
under transverse shear (Review)........................................................................................... 29

РЕЗЮМЕ. Розглянуто праці з дослідження втомного руйнування сталей в умовах поперечного зсуву. Проаналізовано низку методик визначення характеристик циклічної тріщино­стійкості конструкційних сталей різних класів міцності. З аналізу результатів дослі­джень зроблено висновок про необхідність вдосконалення існуючих чи розроблення нових методів побудови кінетичних діаграм втомного руйнування з врахуванням впливу тертя берегів втомної тріщини на коефіцієнт інтенсивності напружень K_II та усунення розтягальних напружень в околі вершини тріщини.

РЕЗЮМЕ. Рассмотрены работы по исследованию усталостного разрушения сталей в условиях поперечного сдвига. Проанализирован ряд методик определения характерис­тик циклической трещиностойкости конструкционных сталей разных классов прочности. Из анализа результатов исследований сделан вывод о необходимости совершенствования существующих или разработки новых методов построения кинетических диаграмм уста­лостного разрушения с учетом влияния трения берегов усталостной трещины на коэффи­циент интенсивности напряжений K_II и устранения растягивающих напряжений в окрест­ности вершины трещины.

SUMMARY. A literature survey on fatigue fracture of steels under transverse shear condi­tions is done. A number of methods for determining the crack growth resistance characteristics of structural steels with various toughness ranges are analyzed. It was concluded from the ana­lysis of studies that it is necessary to improve existing or develop new methods for crack growth rates curves plotting taking into account the influence of the fatigue crack faces friction on the stress intensity factor K_II and also the elimination tensile stresses near the crack tip.

 

Ostash О. P., Andreiko I. M., Holovatiuk Yu. V., Semenets O. I., and Kovalchuk L. B. Low-temperature and corrosion fatigue crack growth resistance of Д16АТНВ and В95Т1 aluminium alloys after long-term operation          38

РЕЗЮМЕ. Досліджено циклічну тріщиностійкість зразків алюмінієвих сплавів Д16АТНВ і В95Т1, вирізаних уздовж (ДП-зразки) і поперек (ПД-зразки) напряму валь­цю­вання листів обшивки різних зон крила літака Ан-12 після експлуатації 40 ро­ків. Випро­бо­вували у повітрі за температур 20 і –60°С та у корозивному сере­до­ви­щі (3,5%-ий розчин NaCl). Встановлено, що характер впливу низької температури і корозивного сере­довища на поріг втоми DK_th і циклічну в’язкість руйнування DK_fc для сплаву Д16АТНВ якісно подібний, а для сплаву В95Т1 суттєво інший порівняно зі вста­нов­леним для сплавів типу Д16 і В95 у вихідному стані (постачання).

РЕЗЮМЕ. Изучена циклическая трещиностойкость образцов алюминиевых сплавов Д16АТНВ и В95Т1, вырезанных вдоль (ДП-образцы) и поперек (ПД-образцы) направле­ния прокатки листов обшивки разных зон крыла самолета Ан-12 после 40 лет эксплуата­ции. Испытывали в воздухе при 20 и –60°С и в коррозионной среде (3,5%-ый раствор NaCl). Установлено, что характер влияния низкой температуры и кор­розионной среды на порог усталости DK_th и циклическую вязкость разрушения DK_fc для сплава Д16АТНВ ка­чественно подобный, а для сплава В95Т1 существенно отличается в сравнении с установ­ленным для сплавов типа Д16 и В95 в исходном состоянии (поставки).

SUMMARY. The fatigue crack growth resistance of degraded Д16ATHB (type 2024-T3) and В95T1 (type 7075-T6) aluminum alloys is investigated. Specimens were cut out from diffe­rent zones of the wing skin of AN-12 airplane after 40 years of exploitation along (L-specimens) and across (T-specimens) the skin sheets rolling direction. Tests in air at temperatures of 20 and
–60°C and in corrosive environment (3.5% NaCl solution) were performed. It was established that low temperature and corrosive environment influence on fatigue threshold DK_th and cyclic frac­ture toughness DK_fc for Д16ATHB alloy was similar, but for В95T1 alloy it was essentially different for the type Д16 and В95 aluminum alloys in as-received state.

 

Andreikiv O. Ye., Dobrovolska L. N., and Yavorska N. V. Growth of high temperature creep cracks in metallic materials under hydrogen effect........................................................................................................................ 45

РЕЗЮМЕ. Запропонована розрахункова модель для визначення впливу водню на докритичний ріст тріщин високотемпературної повзучості в металевих матеріалах. Мо­дель базу­ється на першому законі термодинаміки балансу енергетичних складників та швид­костей їх зміни в металевому тілі, що містить макротріщину і піддане дії довготри­валого розтягу, високотемпературного поля і водневовмісного середовища.

РЕЗЮМЕ. Предложена расчетная модель для определения влияния водорода на до­критический рост трещин высокотемпературной ползучести в металлических материалах. Модель базируется на первом законе термодинамики баланса энергетических составляю­щих и скоростей их изменения|смены| в металлическом теле, которое содержит макротре­щину и подвергнуто воздействию долговременного растяжения, высокотемпературного поля и водородсодержащей среды.

SUMMARY. The calculation model for evaluation of the influence of hydrogen on the high-temperature subcritical creep crack growth in metallic materials is proposed. The model is based on the first low of thermodynamics of energy balance and the rates of energy balance change in a metallic body, containing a macrocrack and subjected to long-term static loading tension under high-temperature field effect and hydrogen-containing environment.

 

Revenko V. P. Determination of the three-dimensional stress-strain state
of thick-walled two-layer cylinder........................................................................................ 53

РЕЗЮМЕ. Шляхом відокремлення кутової змінної дослідження тривимірного напру­жено-де­фор­мованого стану скінченного товстостінного двошарового циліндра зведено до розв’язання одновимірних крайових задач. Компоненти вектора переміщень і тензо­ра напружень подано у вигляді рядів, які визначають побудовані власні функції. Роз­роблено метод аналітично-числового розв’язання крайових задач для двошаро­вого циліндра. Вперше теоретично встановлено числові критерії збіжності методу і пока­зано, що точ­ність задоволення крайових умов оцінює одне число – мініму­м квадратичної форми.

РЕЗЮМЕ. Рассмотрено трехмерное напряженно-деформированное состояние конеч­ного толстостенного двухслойного цилиндра, исследования которого путем разделения переменных сведено к решению одномерных краевых задач. Компоненты вектора пере­ме­щений и тензора напряжений представлены в виде рядов, которые определяются постро­енными соб­ственными функциями. Разработан метод аналитико-числового решения краевых задач для двухслойного цилиндра. Впервые теоретически установлены числовые критерии схо­димости метода и показано, что точность удовлетворения краевых условий определяет одно число – минимум квадратичной формы.

SUMMARY. The three-dimensional stress state of the finite two-layer thick-walled cylin­der; which was investigated by separating the angular variable, is reduced to solving the one-dimen­sional boundary value problems. Components of displacement vectors and the stress tensors are given as a series defined by eigenfunctions. The method of analytical and numerical solution of th boun­dary value problems for two-layer cylinder is developed. Numerical criteria for convergence of the method are theoretically estab­lished for the first time and it is show that the accuracy of satisfac­tion of the boundary conditions is assessed by a single number – the mi­ni­mum of a quadratic form.

 

 

Barna R. A. and Popovych P. V. Influence of operating environments
on fatigue failure of steels for elements of agricultural machines.................................. 59

РЕЗЮМЕ. Встановлено, що насичені розчини мінеральних добрив зменшують опір втомі ста­лей 20 та Ст. 3 за всіх рівнів навантажень. При цьому границя витривалості знижу­ється порівняно з повітрям в 2,2 (сульфат амонію) та в 2,5 (нітрофоска) рази. На основі фрактографічних досліджень виявлено, що цей ефект пов’язаний із ослаблен­ням міжзеренних та міжфазних меж під дією цих агресивних робочих середо­вищ.

РЕЗЮМЕ. Установлено, что насыщенные растворы минеральных удобрений умень­шают сопротивление усталости сталей 20 и Ст.3 при всех уровнях нагрузок. При этом предел выносливости уменьшается по сравнению с воздухом в 2,2 (сульфат аммония) и в 2,5 (нитрофоска) раза. Фрактографическими исследованиями выявлено, что этот эффект связан с ослаблением границ зерен и межфазных границ под влиянием этих агрессивных рабочих сред.

SUMMARY. It has been found that saturated solutions of chemical fertilizers reduce the fatigue resistance of steels 20 and Ст.3 at all levels of loading. In this case, the endurance limit decreases in 2.2 times for ammonium sulphate and in 2.5 times for nitrophoska in comparison with air. Based on fractography study, it was shown that such effect is caused by weakening of grain boundaries and interfaces under action of these aggressive operating environments.

 

Yasniy O. P., Sobchak A. R., and Iasnii V. P. Evaluation of probability
of HPP overheater collector fracture.................................................................................... 63

РЕЗЮМЕ. Досліджено вплив глибини поверхневого дефекту і коефіцієнта його фор­ми на ймо­вірність руйнування колектора пароперегрівника зі сталі 12Х1МФ після 1,785×10⁵ h експлуатації. Побудовано залежності ймовірності руйнування моделі колекто­ра з частково круговою тріщиною на його внутрішній поверхні від глибини дефекту за статичного навантаження, корозійного розтріскування під напруженням та цикліч­ного навантаження. Виявлено, що зі збільшенням глибини та коефіцієнта форми трі­щини ймовірність руйнування колектора пароперегрівника зростає.

РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние глубины поверхностного дефекта и коэффициента его формы на вероятность разрушения коллектора пароперегревателя из стали 12Х1МФ после 1,785×10⁵ h эксплуатации. Построены зависимости вероятности разрушения модели коллектора с частично круговой трещиной на его внутренней поверхности от глубины дефекта при статической нагрузке, коррозионном растрескивании под напряжением и циклической нагрузке. Выявлено, что с увеличением глубины и коэффициента формы трещины вероятность разрушения коллектора пароперегревателя растет.

SUMMARY. The influence of the depth of the surface defect and its shape coefficient on the failure probability of the superheater collector made of 12Х1МФ steel after 1.785×10⁵ h ope­ration is investigated. The dependences of the collector model fracture probability with a partly circumferential internal surface crack on the defect depth under static loading, stress corrosion cracking and cyclic loading are constructed. It was found that the increase of the depth and l/a ratio a probability of the superheater collector failure increases.

 

Maruschak P. О., Konovalenko І. V., Panin S. V., Liubutin P. S., Danyliuk І. M., and Zhuravkov M. A. Evaluation of the kinetics of fatigue fracture
by automated analysis of the deformation relief on the surface
of specimen with a central hole............................................................................................. 69

РЕЗЮМЕ. Розвинуто метод оптично-цифрового аналізу дефектів за одночасного ви­мірювання кількох параметрів діагностування, оцінено дефектність матеріалу в околі кон­цен­тратора напружень за переміщенням та спотворенням заздалегідь нанесених поверх­невих міток. За результатами математичного опису поля переміщень на поверхні металу за­пропоновано інформативні ознаки кількісного аналізу параметрів пошкодженості.

РЕЗЮМЕ. Развит метод оптико-цифрового анализа дефектов при одновременном из­мерении нескольких диагностических параметров, оценена дефектность материала возле концентратора напряжений по перемещениям и искажениям предварительно нанесенных поверхностных меток. На основе результатов математического описания поля перемеще­ний на поверхности металла предложены информативные признаки количественного анали­за параметров поврежденности.

SUMMARY. The approaches to quantitative analysis of damages of the local zones on the sample surface using the methods of optical digital analysis of defects in materials, including the simultaneous measurement of several diagnostic parameters were developed. It helps to evaluate the state of the material at different structural scales. The approach to optical digital control of the material defects, based on mathematically correct accounting of the interaction of deforma­tion field with a pre-applied artificial sensory is proposed. Using the results of the mathematical description of the displacement field on the steel surface the informative features for the quan­ti­tative analysis of the damage parameters are proposed.

 

Yevtushenko O., Kuciej M., and Och E. Modelling of the temperature mode
of brake system with account of thermal sensitivity of materials.................................. 77

РЕЗЮМЕ. Отримано числово-аналітичний розв’язок теплової задачі тертя для двох напівобме­жених тіл з урахуванням термічної чутливості матеріалів та зміни з часом швидкості відносного ковзання (гальмування зі сталим сповільненням). Лінеаризацію відповід­ної крайової задачі теплопровідності виконано за допомогою підстановки Кірх­гофа та методу лінеаризувальних параметрів. Досліджено зміну температури робочих по­верхонь накладки та диска під час гальмування для двох фрикційних пар із та без ураху­вання залежності їхніх теплофізичних властивостей від температури.

РЕЗЮМЕ. Получено численно-аналитическое решение тепловой задачи трения для двух полуограниченных тел с учетом термической чувствительности материалов и изме­нения со временем скорости относительного скольжения (торможение с постоянным за­медлением). Линеаризацию соответствующей краевой задачи теплопроводности выпол­нено с помощью подстановки Кирхгофа и метода линеаризирующих параметров. Иссле­довано изменение температуры рабочих поверхностей накладки и диска при торможении для двух фрикционных пар с и без учета зависимости их теплофизических свойств от тем­пературы.

SUMMARY. The numerically-analytical solution of a thermal problem of friction for two semi-infinite bodies with account of thermal sensitivity of materials and changes with time of the relative sliding speed (braking with constant deceleration) is obtained. Linearization of the corresponding boundary-value problem of heat conduction was done by means of the Kirchhoff substituting and the method of linearizing parameters. The change of the temperature of the working surfaces of the pad and disc during braking for two friction couples with and without account of the dependence of their thermophysical properties on temperature is investigated.

 

Budz S. F., Drobenko B. D., and Astashkin V. I. Residual structural stresses
in glass bodies........................................................................................................................... 84

РЕЗЮМЕ. За математичною моделлю для кількісного опису формування вільного об’єму у скляних тілах під час неоднорідного охолодження досліджено вплив пара­метрів процесу на розподіл залишкових структу­рних напружень у скляній пластині. Вияв­лено, що максимальні розтяга­льні напруження збільшуються з підвищенням темпе­ратури, від якої починається охолодження, та швидкості охоло­дження.

РЕЗЮМЕ. С помощью математической модели для количественного описания фор­мирования свободного объема в стеклянных телах при неоднородном охлаждении иссле­довано влияние параметров процесса на распределение остаточных структурных напря­жений в стеклянной пластине. Выявлено, что максимальные растягивающие напряжения увеличиваются при повышении температуры, от которой начинается охлаждение, а также скорости охлаждения.

SUMMARY. The model for the quantitative description of the free volume formation under non-homogenous cooling is used for research of the processes parameter influence on the resi­dual structural stresses distribution in the glass plate. Maximal tensile and compressive stresses increase with rising the cooling temperature and also the cooling speed.

 

Stadnyk M. M. The stressed state of an infinite body with an elliptic crack
in a semi-space under effect of constant heat flow on its surfaces................................ 89

РЕЗЮМЕ. Отримано аналітичний розв’язок сингулярного інтегро-диференціального рівняння термопружної задачі для тривимірного тіла з еліптичною тріщиною. На поверх­нях тріщини діють сталі теплові потоки протилежного напрямку. Одержано формулу для визначення коефіцієнта інтенсивності напружень K_I на краю тріщини.

РЕЗЮМЕ. Получено аналитическое решение сингулярного интегро-дифференциаль­ного уравнения термоупругой задачи для трехмерного тела с эллиптической трещиной. На поверхностях трещины действуют постоянные противоположного направления тепло­вые потоки. Получены формулы для определения коэффициента интенсивности напря­же­ний K_I на краю трещины.

SUMMARY. The analytical solution of a singular integrodifferential equation of thermo­elastic problem for three-dimensional body with an elliptic crack has been obtained. The con­stant heat flows of opposite directions act on the crack surfaces. The formulae for determination of the stress intensity factors K_I on the elliptic crack contour are obtained.

 

Fedirko V. M., Lukyanenko O. H., and Trush V. S. Influence of oxygen diffusion saturation on the fatigue and long-term static strength of titanium alloys..................................................................................................... 91

РЕЗЮМЕ. Досліджено вплив градієнтного зміцнення домішкою втілення (киснем) приповерх­невого шару металу на довговічність титанових сплавів ВТ1-0, ВТ5, ПТ-7М та ОТ4-1 за чистого і обертового згинів, циклічного розтягу та тривалого статичного наван­та­ження (до 1000 h).

РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние градиентного упрочнения примесью внедрения (кис­лородом) приповерхностного слоя металла на долговечность титановых сплавов ВТ1-0, ВТ5, ПТ-7М и ОТ4-1 при испытании чистым изгибом и изгибом с вращением, цикличес­ким растяжением, длительной статической нагрузкой (до 1000 h).

SUMMARY. The influence of the gradient hardening with interstitial impurity (oxygen) of the surface layers of metal on the durability of ВТ1-0, ВТ5, ПТ-7М and OT4-1 titanium alloys under pure bending and rotating bending, cyclic tension, and long-term static loading (up to 1000 h) was investigated.

 

Arzhavitin V. M., Borts B. V., Vanzha O. F., Rybalchenko N. D., and Sytin V. I.
The influence of yttrium microalloying on relaxation properties of copper................. 97

РЕЗЮМЕ. Досліджено вплив мікролегування ітрієм на релаксаційні властивості мі­ді. Виявлено зернограничний і “домішковий” зернограничний релаксаційні піки внутріш­нього тертя. За результатами вимірюваннями “домішкового” зернограничного внутріш­нього тертя визначена енергія зв’язку атомів ітрію з межами зерна міді.

РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние микролегирования иттрием на релаксационные свойства меди. Обнаружены зернограничный и “примесный” зернограничный релаксаци­онные пи­ки внутреннего трения. По результатам исследования “примесного” зерногра­нич­но­го внутреннего трения определена энергия связи атомов иттрия с границами зерна меди.

SUMMARY. The influence of microalloying with yttrium on relaxation properties of copper is investigated. Grain-boundary and “impurity” grain-boundary peaks of internal friction of relaxation nature are found. The binding energy of yttrium atoms with grain boundaries of copper is determined by measurimg the “impurity” grain-boundary internal friction.

 

Demchenko V. L., Vilenskyi V. O., and Shtompel V. I. The influence of constant magnetic field on the structure, thermomechanical and electrophysical properties of the systems based on epoxy polymer, metal oxides
and polyaniline...................................................................................................................... 101

РЕЗЮМЕ. Досліджено структуру, термомеханічні та електрофізичні властивості систем на ос­нові епоксидного полімеру, оксидів металів Аl₂O₃ або Fe₂O₃ та поліаніліну. Методом рентгеноструктурного аналізу встановлено, що під дією сталого магнетного поля зростає період близького упорядкування фрагментів міжвузлових молекулярних ла­нок епоксидного полімеру. Також виявлено, що у композитах, сформованих за ста­лого магнетного поля, коефіцієнт лінійного розширення значно менший (у 2 рази), ніж у таких без нього, а для композитів зі сумішами (ПАн, Аl₂O₃) та (ПАн, Fe₂O₃) характерне підви­щення електропровідності на 3–4 порядки.

РЕЗЮМЕ. Исследована структура, термомеханические и электрофизические свойст­ва систем на основе эпоксидного полимера, оксидов металлов Аl₂O₃ или Fe₂O₃ и полиани­лина. Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что под действием постоян­ного магнитного поля растет период близкого упорядочения фрагментов межузловых мо­лекулярных звеньев эпоксидного полимера. Также выявлено, что для композитов, сфор­мированных в посто­ян­ном магнитном поле, ко­эффициент линейного расширения значи­тельно меньше (в 2 ра­за), чем без него, а для композитов со смесями (ПАн, Аl₂O₃) и (ПАн, Fe₂O₃) ха­рактерно повышение электропроводности на 3–4 порядка.

SUMMARY. The structure, thermomechanical and electrophysical properties of the sys­tems based on epoxy polymer, Al₂O₃ or Fe₂O₃ metal oxides and polyaniline are investigated. The method of X-ray analysis revealed, that under the influence of a constant magnetic field there is a growing period of close ordering of interstitial molecular links of epoxy polymer. It is also found that the coefficient of linear expansion for composites formed in a constant magnetic field is significantly (2-fold) lower. It is shown that composites with mixtures of (PAn, Al₂O₃) and (PAn, Fe₂O₃) are characterized by the increase of conductivity by 3–4 orders of magnitude.

 

Onishchenko D. V., Protsenko A. Ye., and Petrov V. V. Modification of epoxy binder polymer composite by multilayer carbon nanotubes............................................................................................................................... 107

РЕЗЮМЕ. Виявлено, що модифікацією епоксидного зв’язувального багатошаровими вуглецевими нанотрубками, сформованими під час механоактивації, поліпшуються меха­нічні властивості матеріалу, а отже, експлуатаційні характеристики полімерної компо­зитної системи.

РЕЗЮМЕ. Показано, что модифицирование эпоксидного связующего многослойны­ми углерод­ными нанотрубками, сформированными в условиях механоактивации, улуч­шает ме­ханические свойства материала, а, следовательно, повышает эксплуатационные ха­рактеристики полимерной композитной системы.

SUMMARY. It is shown that the modification of epoxy binder multilayer carbon nanotubes formed under mechanical activation leads to an increase of the material mechanical properties, which increases the performance of polymer composite systems.

 

Skoneczny W. Influence of the nanostructure of surface ceramic coatings
on their tribological properties............................................................................................. 111

РЕЗЮМЕ. Розроблено елек­троліти для формування нової генерації оксидних покри­вів на алюмінії. Методом ска­нівної електронної мікроскопії досліджено вплив органічних додатків до цих електролітів та параметрів ано­дування алюмінію на наноморфологію та наноструктуру покриву. Застосовано новий покрив у парі ковзання з матеріалом TGK 20/5. Випробувано за умов сухого тертя. Встановлено кое­фіцієнт тертя пари ковзання, а також інтенсивність зношування зразків з цього матеріалу. Визначено вплив наноструктури ок­сидного покриву на трибологічні вла­стивості досліджуваної пари.

РЕЗЮМЕ. Разработаны электролиты для формирования новой генерации оксидных покрытий на алюминии. Методом сканирующей электронной микроскопии исследовано влияние органических добавок к этим электролитам и параметров анодирования алюми­ния на наноморфологию и наноструктуру покрытия. Применено новое покрытие в паре скольжения с материалом TGK 20/5. Испытано в условиях сухого трения. Установлен коэффициент трения пары скольжения, а также интенсивность изнашивания образцов из этого материала. Определено влияние наноструктуры оксидного покрытия на трибологи­ческие свойства исследуемой пары.

SUMMARY. This study is an attempt of applying new electrolytes to obtain new generation oxide coatings. An oxide coating was deposited on aluminium Al(Al 99.5). The influence of an organic additive and anodizing parameters on the nanomorphology and nanostructure of the obtained coatings is described. The nanostructure and nanomorphology of oxide coatings were determined using a scanning electron microscope (SEM). An attempt was made to apply a new oxide coating for a sliding interaction with TGK 20/5 material. Tests were carried out under dry friction conditions. The friction coefficient was evaluated for the investigated sliding couple, as well as the intensity of wear of the specimens made of this material. The influence of the oxide coating nanostructure on the tribological proper­ties of the tested couple was also determined.

 

Dzhogan O. M., Kostenko O. P., Kralia V. O., and Petropolskyi V. S.
Analysis of the aerosols glues application during manufacture
of polymer-composite material elements......................................................................... 117

РЕЗЮМЕ. Отримано найвищі значення зусилля відриву за помірного розпилення аерозольних клеїв і їх витримки впродовж 3...6 min для клею EconoTac2 і 1 min для клею ContactS. Подано технологічні рекомендації щодо використання аерозольних клеїв. Дове­дено, що розпилення клею EconoTac2 у малій і помірній кількостях та клею ContactS у помірній кількості призводить до значного росту межі міцності на згин.

РЕЗЮМЕ. Получены наивысшие значения усилия отрыва при умеренном распыле­нии аэрозольных клеев и их выдержке в течение 3...6 min для клея EconoTac2 и 1 min для клея ContactS. Поданы технологические рекомендации относительно ис­пользования аэро­зольных клеев. Доказано, что распыление клея EconoTac2 в малом и умеренном ко­ли­чест­вах и клея ContactS в умеренном количестве приводит к значи­тельному росту гра­ницы прочности на изгиб.

SUMMARY. The highest values of ultimate strength of moderate aerosol glues spraying and their holding for 3...6 min for EconoTac2 and 1 min for ContactS glues are received. The techno­logical recommendations for using the aerosol glues are presented. It is proved that EconoTac2 glue spraying in small and moderate quantity and ContactS glue in moderate quan­tity cause the con­siderable increase of the sample ultimate strength values under bending.

 

Pokhmurskii V. І., Karpenko O. V., Zin І. М., Tymus M. B., and Veselivska H. H. Inhibiting effect of biogenic surface-active substances
in corrosive environments.................................................................................................... 122

РЕЗЮМЕ. Встановлено, що біогенні поверхнево-активні речовини (біоПАР) – про­дукти біо­синтезу бактеріального штаму Pseudomonas sp. PS-17 (супернатант культураль­ної рідини (СКР) та рамноліпідний біокомплекс (РБК)) – за відносно невеликих кон­цен­трацій ефективні інгібітори корозії алюмінієвого сплаву Д16Т у дистильованій воді та 0,1%-му розчині натрію хлориду. Їх ефективність поси­люється з ростом концен­трації. За досягнення критичної кількості міцело­утворів подальше підвищення вміс­ту біоПАР у корозивному сере­довищі не впливає на захисний протикорозійний ефект. Механізм інгібування коро­зії полягає в адсорбції молекул біоПАР на поверх­ні алюмінієвого сплаву з формуван­ням бар’єрної плівки. СКР, РБК ефективно інгі­бують корозію ге­терогенного алюмінієвого сплаву в хлори­довмісному середовищі.

РЕЗЮМЕ. Установлено, что биогенные поверхностно-активные вещества (биоПАВ ) – продукты биосинтеза бактериального штамма Pseudomonas sp. PS-17 (супернатант куль­туральной жидкости и рамнолипидний биокомплекс) – при относительно небольших кон­центрациях являются эффективными ингибиторами коррозии алюминиевого сплава Д16Т в дистиллированной воде и 0,1% растворе натрия хлорида. Их эффективность увеличи­ва­ется с ростом концентрации. При достижении ККМ с увели­чением содержания биоПАР в корозионной среде защитный противокоррозионный эф­фект не повышается. Механизм ингибирования коррозии заключается в адсорб­ции моле­кул этих ПАВ на поверхности алюминиевого сплава с образованием барьерной пленки. Исследуемые биоПАР эффек­тивно ингибируют коррозию гетерогенного алюми­ниевого сплава в хлоридсодержащей среде.

SUMMARY. It was established that biogenic surface-active substances (biosurfactants) – products of biosynthesis of the Рseudomonas sp. PS-17 strain (cultural liquid supernatant and rhamnolipid biocomplex) – in relatively small concentrations are effective inhibitors of Д16T aluminum alloy corrosion in distilled water and 0.1% sodium chloride solution. The effective­ness of corrosion inhibition rises with the increase of their concentration. Upon reaching the critical micelle concentration further increase of surfactant content in the corrosion solution does not affect its anticorrosion effect. The mechanism of corrosion inhibition consists in the adsorp­tion of molecules of biosurfactants on the surface of aluminum alloy and barrier film formation. Both biosurfactants effectively inhibit corrosion of aluminum alloy in chloride containing envi­ronment.

 

Hertsyk O. M., Kovbuz M.O., Pereverzieva T. H., Borysiuk А. K.,
and Boichyshyn L. М. The influence of heat treatment and variable magnetic field on chemical resistance of the amorphous metallic alloys based on iron.............................................................................................................. 128

РЕЗЮМЕ. Методами хронопотенціометрії, вольтамперометрії та електронної скану­вальної мікроскопії досліджено вплив модифікації аморфних металевих сплавів (АМС) Fe_78,5Ni_1,0Mo_0,5Si_6,0B_14,0 і Fe_73,1Cu_1,0Nb_3,0Si_15,5B_7,4 термообробкою (373 і 473 K), витри­му­ванням у змінному магнетному полі (ЗМП) (50 Hz) та поєднанням комбінованої тер­мічної і маг­нетної обробки різної тривалості на швидкість корозії поверхні АМС у ета­лонному розчині NaCl. Показано, що для суттєвого підвищення корозійної тривкості сплаву Fe_78,5Ni_1,0Mo_0,5Si_6,0B_14,0 можна використовувати дію ЗМП упродовж 3 h, а для сплаву Fe_73,1Cu_1,0Nb_3,0Si_15,5B_7,4 – дію ЗМП упродовж 3 h і відпал при 473 K упродовж 1 h.

РЕЗЮМЕ. Методами хронопотенциометрии, вольтамперометрии и электронной ска­нирующей микроскопии исследовано влияние модификации аморфных металлических сплавов (АМС) Fe_78,5Ni_1,0Mo_0,5Si_6,0B_14,0 и Fe_73,1Cu_1,0Nb_3,0Si_15,5B_7,4 термической обработкой (373 и 473 K), экспозицией в переменном магнитном поле (ПМП) (50 Hz), а также комби­нированной термической и магнитной обработкой различной длительности на скорость коррозии поверхности АМС в эталонном растворе NaCl. Для повышения коррозионной устойчивости сплава Fe_78,5Ni_1,0Mo_0,5Si_6,0B_14,0 можно использовать действие ПМП в тече­нии 3 h, а в случае Fe_73,1Cu_1,0Nb_3,0Si_15,5B_7,4 – действие ПМП в течении 3 h и термообработ­ку при 473 K в течении 1 h.

SUMMARY. The influence of the modification of amorphous metallic alloys (AMA) Fe_78.5Ni_1.0Mo_0.5Si_6.0B_14.0 and Fe_73.1Cu_1.0Nb_3.0Si_15.5B_7.4 by heat treatment (373 and 473 K), using the variable magnetic field (VMF) (50 Hz) and combination of thermal and magnetic treatments various exposition on the rate of surface corrosion of AMA in NaCl aqueous solution was inves­tigated by chronopotentiometric, voltamperometric and electronic scanning micro­scopy me­thods. To increase corrosive resistance of Fe_78.5Ni_1.0Mo_0.5Si_6.0B_14.0 alloy a 3 h exposition in VMF and of Fe_73.1Cu_1.0Nb_3.0Si_15.5B_7.4 alloy – 3 h exposition in VMF and heat treatment at the tempera­ture of 473 K for 1 h can be used.

 

Osadchuk S. O., Nyrkova L. I., Rybakov A. O., Melnychuk S. L., Gapula N. O.,
and Ostapiuk S. M. The influence of products of electrochemical destruction
of the protective coating on the pipe steel in a low-alkaline environment.................. 135

РЕЗЮМЕ. Досліджено вплив продуктів електрохімічної деструкції полімерного стріч­кового захисного покриву, що утворюються у слабколужному середовищі за катод­ної по­ляризації –1,5 V (х.с.е.) та без неї впродовж різного часу, на корозійні, електрохі­мічні та корозійно-механічні властивості трубної сталі. Встановлено, що за 2,5 мі­сяці водневий показник зміщується в лужну область, а електропровідність середо­вища збіль­шується. Продемонстровано зростання швидкості корозії трубної сталі та її схильності до корозійного розтріскування під напруженням у середовищі модель­ного ґрунтового електроліту, в якому деструкція покриву відбувалася впродовж 2,5 місяців як за катодної поляризації, так і без неї. Встановлено, що хімічний склад по­лімерної плівки під час деструкції практично не змінився.

РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние продуктов электрохимической деструкции поли­мерного ленточного защитного покрытия, образующихся в слабощелочной среде при ка­тодной поляризации –1,5 V (х.с.э.) и без нее в течение разного времени, на коррозионные, электрохимические и коррозионно-механические свойства трубной стали. Установлено, что в течение 2,5 месяцев водородный показатель смещается в щелочную область, а элек­тропроводность среды увеличивается. Продемонстрировано увеличение скорости корро­зии трубной стали и ее склоннос­ти к коррозионному растрескиванию под напря­жением в среде модельного грунтового электролита, где покрытие подвергалось деструк­ции в тече­ние 2,5 месяцев как при потенциале –1,5 V (х.с.э.), так и без него. Установлено, что хими­ческий состав полимер­ных пленок в процессе деструкции практически не изме­нился.

SUMMARY. The influence of electrochemical degradation products of protective polymer coating, for example tape coating formed in low alkaline medium under cathodic polarization of –1.5 V (c.s.e.) and without polarization during different time on the corrosion, electrochemical, and corrosion-mechanical properties of pipeline steel was investigated. It was found that during 2.5 months at the applied potential –1.5 V (c.s.e.), and without potential the pH shifts to the al­kaline values, and the electrical conductivity of the medium increases. The increased inclina­tion of pipeline steel to stress corrosion cracking in the environment of the NS4 was demonstrated, where the polymer tape coating was subjected for 2.5 months to destruction both at the potential of –1.5 V (c.s.e.), and without it. It was established that the chemical composition of polymer tapes during electrochemical degradation was practically not changed.

 

Vashchyshyn L. V. and Nichoga V. О. Detection of a transversal crack
in the rail head by wavelet transformations and neuron networks.............................. 142

РЕЗЮМЕ. Побудовано штучну нейронну мережу (ШНМ), за якою, використовуючи коефіці­єн­ти неперервного вейвлет-перетворення (НВП), вдається автоматично виявляти сиг­нали від поперечної тріщини рейки в дефектограмах, записаних магнетним вагоном-дефектоскопом. За вдало підібраної материнської вейвлет-функції НВП та конфігу­рації ШНМ можна виявляти сигнали від дефектів на почат­кових стадіях їх заро­дження, тобто коли сигнал сумірний зі шумом.

РЕЗЮМЕ. Построена искусственная нейронная сеть (ИНС), которая на основе коэф­фициентов непрерывного вейвлет-преобразования (НВП) позволяет автоматически обна­руживать сигналы от поперечной трещины рельса на дефектограммах, записанных маг­нит­ным вагоном-дефектоскопом. При удачно подобранной материнской вейвлет-функции НВП и конфигурации ИНС можно выявлять сигналы от дефектов на начальных стадиях их зарождения, т. е. когда сигнал сопоставим с шумом.

SUMMARY. The artificial neural network (ANN) for automatic detection of signals from trans­verse cracks (in defectograms recorded by magnetic wagon-defectoscope) which is based on the coefficients of continuous wavelet transform (CWT) is constructed. In case the mother wavelet of CWT and configuration of ANN are well matched the network allows to detect sig­nals from defects in the early stages of their initiation, i. e. when the signal is comparable with the noise.