ФІЗИКО-ХІМІЧНА

МЕХАНІКА МАТЕРІАЛІВ

ТОМ 51, № 2, 2015

ЗМІСТ

Івасишин А. Д., Осташ О. П., Пріхна Т. О., Подгурська В. Я., Басюк Т. В. Вплив технологічних середовищ на механічні і фізичні властивості матеріалів для паливних комірок................................................... 7

Івасишин О. М., Марковський П. Є., Гавриш І. М. Формування мікроструктури
та механічних властивостей титанового сплаву ВТ22 у нерівноважних умовах швидкісної термічної обробки      15

Кречковська Г. В., Яновський С. Р., Студент О. З., Никифорчин Г. М. Фрактографічні ознаки експлуатаційної деградації зварних з’єднань магістральних нафтогонів................................................................. 21

Філоненко Н. Ю., Береза О. Ю., Піляєва С. Б. Вплив попереднього пластичного деформування сталі 25 на дифузійне насичення
її поверхні бором та карбоном.......................................................................................... 28

Сенсілрая Р., Навін Саіт А. Оптимізація параметрів зварювання
під час тертя з перемішуванням магнієвого сплаву AZ91D за допомогою методу Тагучі 36

Григорчак І. І., Борисюк А. К., Швець Р. Я., Кондир А. І., Іващишин Ф. О., Балабан О. В., Курепа А. С. Нові карбонові архітектури з нанообмеженою геометрією пустот для високоефективного ємнісного і псевдоємнісного накопичення енергії........................................................................................................................................ 42

Унлу Б. С., Узкут M., Пінар A. M., Оздін К. Мікроструктурні властивості наповнених композиційних підшипників на політетрафторетиленовій основі після зношування.................................................... 48

Фальковска А., Северин А. Втома спечених пористих матеріалів
на основі нержавної сталі 316L за одновісного навантаження............................... 53

Стухляк П. Д., Голотенко О. С., Добротвор І. Г., Митник М. М. Дослідження адгезійної міцності та залишкових напружень епоксикомпозитів, модифікованих надвисокочастотною електромагнетною обробкою             59

Наговська І. В. Вплив водню та вуглецю на атомне упорядкування
та границю міцності сплаву Н36....................................................................................... 64

Рудяк Ю. А., Підгурський М. І. Дослідження міцності багатошарових структур із прозорих діелектриків оптичними методами.................................................................................................................................. 68

Сошко В. А., Сімінченко І. П. Перетворення в зоні різання поверхнево-активних мастильно-охолоджувальних технологічних середовищ
у радикально-активні форми.............................................................................................. 72

 

Поліщук Л. К., Харченко Г. В., Звірко О. І. Корозійно-циклічна тріщиностійкість сталі стріли буртоукладника   77

Дацишин О. П., Марченко Г. П., Глазов А. Ю., Левус А. Б. Вплив стискальних залишкових напружень на поширення зсувних
поверхневих тріщин у залізничних рейках.................................................................... 83

Гачкевич О. Р., Солодяк М. Т., Терлецький Р. Ф., Гачкевич М. Г. Термонапружений стан магнетного шару за феромагнетного резонансу................................................................................................. 91

Штаюра С. Т. Вплив жорсткості напруженого стану за двовісного навантаження трубчастих зразків на характеристики міцності
сталі 20 у водні....................................................................................................................... 98

Іваницький Я. Л., Максименко О. П., Запоточний Р. М., Мольков Ю. В. Оптико-цифровий метод визначення полів деформацій на локальних ділянках залізобетонних мостів.................................... 104

Фильштинський Л. А., Носов Д. М., Єременко Г. А. Плоска задача магнетопружності для п’єзомагнетного середовища з тріщинами.............................................................................................................................. 109

Смоляр А. М., Мірошкіна І. В., Юрченко С. В. Напружено-деформований стан плит нульового прогину              116

Скальський В. Р., Рудавський Д. В., Ярема Я. Р., Бас В. Р. Оцінювання періоду зародження втомної мікротріщини на доріжці кочення кільця буксового підшипника........................................................... 121

Зеленяк В. М. Інтегральні рівняння двовимірних задач термопружності для тришарової кільцевої області з тріщинами.................................................................................................................................................. 129

 

 

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ

МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ

ТОМ 51, № 2, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Ивасишин А. Д., Осташ О. П., Прихна Т. О., Подгурская В. Я., Басюк Т. В. Влияние технологических сред на механические и физические
свойства материалов для топливных ячеек..................................................................... 7

Ивасишин О. М., Марковский П. Е., Гаврыш И. М. Формирование микроструктуры и механических свойств титанового сплава ВТ22
в неравновесных условиях скоростной термической обработки............................ 15

Кречковская Г. В., Яновский С. Р., Студент А. З., Никифорчин Г. Н. Фрактографические признаки эксплуатационной деградации
сварных соединений магистральных нефтепроводов................................................ 21

Филоненко Н. Ю., Береза Е. Ю., Пиляева С. Б. Влияние предварительного пластического деформирования стали 25 на диффузионное насыщение ее поверхности бором и карбоном................................ 28

Сенсилрая Р., Навин Саит А. Оптимизация параметров сварки при трении с перемешиванием магниевого сплава AZ91D с помощью
метода Тагучи........................................................................................................................ 36

Грыгорчак И. И., Борысюк А. К., Швец Р. Я., Кондыр А. И., Иващишин Ф. О., Балабан О. В., Курепа А. С. Новые карбоновые архитектуры с наноограниченной геометрией пустот для высокоэффективного емкостного и псевдоемкостного накопления энергии.............................................................................................................. 42

Унлу Б. С., Узкут M., Пинар A. M., Оздин К. Микроструктурные свойства наполненных композиционных подшипников на политетрафтор­этиленовой основе после износа......................................................... 48

Фальковска А., Северин А. Усталость спеченных пористых материалов
на основе нержавеющей стали 316L при одноосном нагружении......................... 53

Стухляк П. Д., Голотенко А. С., Добротвор И. Г., Мытнык Н. М. Исследование адгезионной прочности и остаточных напряжений эпоксикомпозитов, модифицированных сверхвысокочастотной электромагнитной обработкой..................................................................................................................................................... 59

Наговская И. В. Влияние водорода и углерода на атомное упорядочение
и границу прочности сплава Н36..................................................................................... 64

Рудяк Ю. А., Пидгурский Н. И. Исследование прочности многослойных структур из прозрачных диэлектриков оптическими методами........................................................................................................ 68

Сошко В. А., Симинченко И. П. Превращение в зоне резания поверхностно-активных смазочно-охлаждающих технологических сред
в радикально-активные формы.......................................................................................... 72

Полищук Л. К., Харченко Г. В., Звирко О. И. Коррозионно-циклическая трещиностойкость стали стрелы буртоукладчика..................................................................................................................................................... 77

Дацышин О. П., Марченко Г. П., Глазов А. Ю., Левус А. Б. Влияние сжимающих остаточных напряжений на распространение сдвиговых поверхностных трещин в железнодорожных рельсах          83

Гачкевич А. Р., Солодяк М. Т., Терлецкий Р. Ф., Гачкевич Н. Г. Термонапряженное состояние магнитного слоя в условиях ферромагнитного резонанса.............................................................................................. 91

Штаюра С. Т. Влияние жесткости напряженного состояния при двухосном нагружении трубчатых образцов на характеристики прочности стали 20 в водороде......................................................... 98

Иваницкий Я. Л., Максименко А. П., Запоточний Р. Н., Мольков Ю. В. Оптико-цифровой метод определения полей деформаций
на локальных участках железобетонных мостов...................................................... 104

Фильштинский Л. А., Носов Д. Н., Еременко А. А. Плоская задача магнитоупругости для пьезомагнитной среды с трещинами............................................................................................................................. 109

Смоляр А. М., Мирошкина И. В., Юрченко С. В. Напряженно-деформированное состояние плит нулевого прогиба.................................................................................................................................................. 116

Скальский В. Р., Рудавский Д. В., Ярема Я. Р., Бас  В. Р. Оценивание периода зарождения усталостной микротрещины на дорожке качения кольца буксового подшипника................................................ 121

Зеленяк В. М. Интегральные уравнения двумерных задач термоупругости для трехслойной кольцевой области с трещинами............................................................................................................................. 129

 

PHYSICOCHEMICAL

MECHANICS OF MATERIALS

VOLUME 51, № 2, 2015

CONTENTS

Ivasyshyn A. D., Ostash O. P., Prikhna T. O., Podhurska V. Ya., and Basyuk Т. V. The influence of technological media on mechanical and physical properties of materials for fuel cells.......................................... 7

Резюме. Досліджено вплив технологічних середовищ твердооксидних паливних комірок (ТОПК) на механічні і фізичні властивості сплаву Crofer JDA і матеріалів на основі МАХ-фази типу Ti₃AlC₂. Встановлено, що матеріали Ti₃AlC₂ і Ti₃AlC₂–Nb з поруватістю 1% ма­ють сумірну зі сплавом Crofer JDA електропровідність, однак, вищі міцність і жаро­стійкість та нижчу густину. Тому їх можна рекомендувати для виготовлення інтер­конектів ТОПК.

Резюме. Исследовано влияние технологических сред твердооксидных топлив­ных ячеек (ТОТЯ) на механические и физические свойства сплава Crofer JDA и мате­риалов на основе МАХ-фазы типа Ti₃AlC₂. Установлено, что материалы Ti₃AlC₂ и Ti₃AlC₂–Nb с по­ристостью 1% имеют соизмеримую со сплавом Crofer JDA электро­про­водность, но более высокие прочность и жаростойкость и существенно низкую плотность. Поэтому их мож­но рекомендо­вать для изготовления интерконектов ТОТЯ.

Summary. The influence of technological environments of solid oxide fuel cell (SOFC) on the mechanical and physical properties of Crofer JDA alloy and materials based on the Ti₃AlC₂ MAX-phase has been investigated. It is established that Ti₃AlC₂ and Ti₃AlC₂–Nb materials with 1% porosity are comparable to Crofer JDA electrical conduc­ti­vity but possess higher strength and heat resistance and also lower density. Based on these results they can be recommended for solid-oxide fuel cells interconnects manufacturing.

Ivasishin O. M., Markovsky P. E., and Gavrysh I. M. Formation of microstructure and mechanical properties of ВТ22 titanium alloy in non-equilibrium conditions of rapid thermal treatment............................................... 15

РЕЗЮМЕ. Вивчено особливості формування мікроструктури та комплексу ме­ха­нічних характе­ристик високоміцного титанового сплаву ВТ22 за швидкісної терміч­ної обробки (ШТО) залежно від умов охолодження під час гартування. Встановлено, що кращий результат термічного зміцнення при ШТО забез­печує гартування у воді внаслідок утворення більшої кількості точкових дефектів і розпаду метастабільної
b-фази під час старіння з формуванням проміжних w- та a"(a')-фаз. Головною пере­вагою швидкісного нагрівання над пічним є можли­вість переведення у метастабіль­ну b-фазу всього об’єму сплаву без катастрофічного росту зерна, що дає змогу сут­тєво підвищити міцність (до 1445 МРа) за збереження достатнього рівня характерис­тик пластичності та ударної в’язкості.

РЕЗЮМЕ. Изучены особенности формирования микроструктуры и комплекса меха­нических характеристик высокопрочного титанового сплава ВТ22 при скорост­ной терми­ческой обработке (СТО) в зависимости от условий охлаждения при закал­ке. Установлено, что лучший результат термического упрочнения при СТО обеспечи­вает закалка в воде за счет образования большего количества точечных дефектов и распада метаста­бильной b-фазы при старении с фор­миро­ванием промежу­точных w- и a"(a')-фаз. Глав­ным преиму­ществом скоростного нагрева над печным явля­ется воз­можность перевода в метастабиль­ную b-фазу всего объема сплава без катастро­фичес­кого роста зерна, что по­зволяет су­щественно повысить уровень прочности (до 1445 МРа) при сохранении доста­точного уровня характеристик пластичности и удар­ной вязкости.

SUMMARY. Features of microstructure and mechanical properties formation in high-strength titanium BT22 alloy under rapid heat treatment (RHT) were studied in depen­dence on cooling conditions during quenching. It is established, that similar to the case of furnace heating, the best result of thermal hardening after RHT provides water quenching due to the formation of the higher amount of point defects and metastable b-phase decomposition under aging with appearance of transition w- and a"(a')-phase. The main advantage of RHT over the furnace one is the possibility to transform into metastable b-phase of a whole volume of the alloy without catastrophic grain growth, that allows to increase significantly the strength (up to 1445 MPa), while maintaining a sufficient level of ductility and impact toughness characteristics.

Krechkovska H. V., Yanovskyi S. R., Student О. Z., and Nykyforchyn H. M. Fractographic features of service degradation of welds in main oil pipelines................................................................................................................. 21

РЕЗЮМЕ. За результатами обстеження пошкоджених елементів нафтогону з осьовими зварни­ми з’єднаннями проаналізовано найімовірніші осередки зародження руйнування та механізми поширення тріщин під час тривалої експлуатації. З вико­ристанням гідро­опресовування труби візуалізовані фрактографічні ознаки експлуата­ційної деграда­ції металу у вигляді розсіяної пошкодженості вздовж меж зерен та зниження опору крихкому руйнуванню самих зерен. Розсіяну пошкодженість у стінці труби пов’яза­ли з наводнюванням металу від внутрішньої її поверхні під час екс­плуатації.

РЕЗЮМЕ. По результатам обследования поврежденных элементов нефтепро­вода с осевым сварным соединением установили наиболее вероятные места зарож­дения разру­шений и механизмы распространения трещины во время эксплуатации. С использованием гидроопрессовки трубы визуализированы фрактографические приз­наки эксплуатацион­ной деградации металла в виде рассеянной поврежденности гра­ниц зерен и снижения со­противления хрупкому разрушению самих зерен. Рассеян­ную поврежденность в стенке трубы связали с наводороживанием металла во время эксплуатации от внутренней ее по­верхности.

SUMMARY. Based on a survey of damaged components of a pipeline with an axial welded joint the most probable places of fracture origin and the mechanisms of crack propagation during operation were analyzed. Using hydrotesting of the pipe the fractographic features of the operational degradation of metal in the form of scattered damages of the grain boundaries and reduced resistance to brittle fracture of the grains themselves were visualized. Scattered damages in the pipe wall were associated with metal hydrogenation in operation from its inner surface.

 

 

Filonenko N. Yu., Beryoza O. Yu., and Pilyaeva S. B. Effect of prior plastic deformation of steel 25 on its diffusion saturation with boron and carbon............................................................................................................ 28

РЕЗЮМЕ. Виявлено, що попереднє пластичне деформування інтенсифікує дифузію карбону та бору. Отримано однорідні за структурою бороцементовані шари, зміцнені дрібно­дисперсними борокарбідами, з поліпшеними фізично-хімічними властивостями.

РЕЗЮМЕ. Показано, что предварительная пластическая деформация усиливает диф­фузию карбона и бора. Получены однородные по структуре бороцементирован­ные слои, упрочненные мелкодисперсными борокарбидами, с улучшенными физико-химическими свойствами.

SUMMARY. It is shown, that prior plastic deformation enhances the carbon and boron diffusion. The performed investigation enables to obtain homogeneous in structure boron ce­mentation layers, strengthened with finely-divided boron carbides with improved physical and chemical properties.

Senthilraja R. and Naveen Sait A. Optimization of friction stir welding parameters for magnesium alloy AZ91D using Taguchi design......................................................................................................................................... 36

РЕЗЮМЕ. Досліджували зварювання тертям з перемішуванням (FSW) магнієвих сплавів, литих матеріалів AZ91D та вивчали їх границю міцності на розрив. Оціню­вали параметри процесу FSW, а саме: швидкість обертання інструменту, швидкість зварюван­ня та дію осьового навантаження на границю міцності на розрив, викорис­товуючи прист­рій Тагучі, та оптимізаційний підхід. Оптимізацію параметрів про­водили за методикою ANOVA та із врахуванням процентного внеску параметрів процесу.

РЕЗЮМЕ. Исследовали сварку трением с перемешиванием (FSW) магниевых спла­вов, литых материалов AZ91D и изучали их предел прочности на разрыв. Оце­нивали па­раметры процесса FSW, а именно: скорость вращения инструмента, ско­рость сварки и действие осевой нагрузки на предел прочности на разрыв, используя установку Тагучи, и оптимизационный подход. Оптимизацию параметров проводили по методике ANOVA и с учетом процентного взноса параметров процесса.

SUMMARY. Friction stir welding of magnesium alloy, AZ91D casting materials has been welded and their tensile strength is investigated. Evaluation of FSW process parameters such as tool rotational speed, welding speed and axial force on tensile strength was carried out using Taguchi parametric design and optimization approach. Optimized process parameters are established using ANOVA technique and the percentage contribution of process parameters are also determined.

Grygorchak I. I., Borysiuk А. K., Shvets R.Ya., Kondyr A. I., Ivashchyshyn F. O., Balaban O. V., and Kurepa A. S. New carbon structures with nanorange
voids geometry for highly efficient capacitance and pseudo-capacitance
energy storage........................................................................................................................... 42

РЕЗЮМЕ. Розглянуто зв’язок між пористою структурою, електронними власти­востями нано­пористого вуглецю та ємністю межі розділу його з електролітом. Побу­довано та оха­рактеризовано еквівалентні електричні схеми для енергонакопичувальних процесів.

РЕЗЮМЕ. Рассмотрена связь между пористой структурой, электронными свойст­вами нанопористого углерода и емкостью границы раздела его с электролитом. Пост­роено и оха­рактеризовано эквивалентные электрические схемы для энергонакапли­вающих процессов.

SUMMARY. Relationship between porous structure, electronic properties of nanoporous carbon and capacitance of its interface with an electrolyte is investigated. The equivalent electric schemes for the investigated processes are constructed and characterized.

Ünlü B. S., Uzkut M., Pinar A. M., and Özdin K. Microstructure properties
of particles reinforced polytetrafluoroethylene composite bearings after wear........... 48

РЕЗЮМЕ. Вивчено спеціальні полімери підвищеної довговічності, які можуть забез­печити бажані властивості для буксових підшипників, зокрема, зносотривкість. За допо­могою оптичної та електронної мікроскопії досліджено мікроструктурні властивості мате­ріалів на політетрафторетиленовій основі після зношування.

РЕЗЮМЕ. Изучены специальные полимеры повышенной долговечности, которые мо­гут обеспечить желаемые свойства для буксовых подшипников, в частности, износостой­кость. С помощью оптической и электронной микроскопии исследованы микроструктурные свойства материалов на политетрафторэтиленовой основе после износа.

SUMMARY. High-performance engineering polymers that ensure the desired properties for journal bearings and give good wear results are investigated. In this study, microstructure properties of polymer-based particle reinforced PTFE composite bearings have been determined by optical and SEM wear surface images.

Falkowska A. and Seweryn A. Fatigue of sintered porous materials based
on 316L stainless steel under uniaxial loading................................................................... 53

РЕЗЮМЕ. Наведено результати втомних випробовувань зразків аустенітної сталі 316L з рівнями пористості 26, 33 і 41%. Проаналізовано параметри, отримані із петлі гістерези­су в циклі навантаження – зміну модуля Юнґа, максимальних і мінімальних напружень. Використовуючи залежність Mенсона–Коффіна, визначили втомну міц­ність пористих ма­теріалів з різним ступенем загущення.

РЕЗЮМЕ. Представлены результаты усталостных испытаний образцов аусте­нитной стали 316L с уровнями пористости 26, 33 и 41%. Проанализированы пара­метры, получен­ные из петли гистерезиса в цикле нагрузки – изменения модуля Юнга, максимальных и минимальных напряжений. Используя зависимость Mенсона–Коф­фина, определили уста­лостную прочность пористых материалов с различным уров­нем плотности.

SUMMARY. The paper presents the results of fatigue tests of sintered porous 316L austenitic stainless steel with different porosity. An analysis was conducted into the parameters obtained from the hysteresis loop in the load cycle (changes in the value of Young’s modulus, maximum and minimum stress). Fatigue life of the porous material of varying density according to the relationship Manson–Coffin was determined.

Stukhliak P. D., Holotenko O. S., Dobrotvor I. H., and Mytnyk M. M. Investigation of adhesion strength and residual stresses of epoxy composites modified with microwave electromagnetic processing.................... 59

РЕЗЮМЕ. Досліджено чинники впливу на умови формування адгезійного кон­такту і методи підвищення міцності адгезійних з’єднань полімерів з металевою ос­новою. Підтвер­джено високу ефективність використання надвисокочастотного (НВЧ) електромаг­нетного оброблення для модифікації композитних матеріалів на основі епоксидного зв’язу­вача. Встановлено оптимальний час НВЧ електромагнетного оброб­лення епо­ксидних композицій.

РЕЗЮМЕ. Исследованы факторы влияния на условия формирования адгезион­ного контакта и методы повышения прочности адгезионных соединений полимеров с металли­ческим основанием. Подтверждена высокая эффективность использования сверхвысоко­частотной (СВЧ) электромагнитной обработки для модификации компо­зитных материа­лов на основе эпоксидного связывающего. Установлено оптимальное время СВЧ электро­магнитной обработки эпоксикомпозиций.

SUMMARY. Factors of the influence of the adhesive polymers with metal base on the for­mation of adhesive contact conditions and methods of strength increase were investigated. High efficiency of microwave electromagnetic processing for the modification of composite materials based on the epoxy links is proved. The optimum time of the microwave electromag­netic pro­cessing of the epoxy compositions was determined.

Nahovska I. V. The influence of hydrogen and carbon on atomic ordering
and ultimate strength of H36 alloy ..................................................................................... 64

РЕЗЮМЕ. Досліджено вплив водню на параметри атомного упорядкування (температура Кур­накова Т_K, ступінь дальнього атомного порядку h) у легованому вуглецем сплаві Н36. Встановлено, що розчинений водень збільшує h структури FeNi на 25% за не­змінності температури Т_K, а легування вуглецем (0,26 wt.%) призводить до її зрос­тання на 12…15 K. При цьому у легованому сплаві Н36 границя міцності σ_В за 293 K зростає від 300 до 360 MPa, а додаткова термообробка у водні для атомного упо­ряд­кування дозволяє збільшити σ_В до 440 MPa. Пластичність зразків при цьому май­же не змінюється (d = 20%). Запропоновано фізичний механізм такого впливу домі­шок втілення.

РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние водорода на параметры атомного упорядочения (температура Курнакова Т_K, степень дальнего атомного порядка h) в легированном угле­родом сплаве Н36. Установлено, что растворенный водород увеличивает h структуры FeNi на 25% при неизменности температуры Т_K, а легирование углеродом (0,26 wt.%) при­водит к ее увеличению на 12…15 K. При этом в легированном сплаве Н36 предел проч­ности s_В при 293 K увеличивается от 300 до 360 MPa, а дополни­тельная его термооб­ра­ботка в водороде для атомного упорядочения позволяет повысить s_в до 440 MPa. Плас­тичность образцов при этом практически не меняется (20%). Предложен физический ме­ханизм такого влияния примесей внедрения.

SUMMARY. The influence of hydrogen on atomic ordering parameters (Kurnakov point temperature Т_К, long-range atomic order h) in doped carbon alloy Н36 was studied. It is estab­lished that dissolved hydrogen increases h structures of FeNi by 25% at stable temperature T_K. It is found that alloying with carbon (0.26 wt.%) leads to an increase in Т_К by 12…15 K. In the H36 doped alloy tensile strength s_В increases at 293 K from 300 to 360 MPa, and the additional heat treatment in hydrogen for atomic ordering allows the increase of s_В to 440 MPa. The ducti­lity of the samples is practically unchanged (20%). The physical mechanism of this influence of interstitial impurities is proposed.

Rudiak Yu. A. and Pidhurskyi M. I. Investigation of strength of multi-layer structures of transparent dielectrics by optical methods..................................................................................................................................... 68

РЕЗЮМЕ. Комплексно досліджено напружено-деформований та граничний ста­ни багатошаро­вих структур (гомогенних та гетерогенних триплексів) з тріщиноподіб­ними дефек­тами в їх елементах у діапазоні 213…293 K. Для ефективного визначення коефіцієн­тів інтенсивності напружень біля вершин тріщин в органічному та неорга­нічному склі розвинуто поляризаційно-оптичний метод для величин оптичної анізо­тропії, менших за 1l, де l – довжина хвилі зондувального випромінювання. Для оцінки гранично­го стану триплексів, елементами яких є органічне і неорганічне скло та склеюваль­ний шар, запропоновано фізико-механічний критерій граничного стану – критерій тензора діелектричної проникності. Проаналізовано міцність чотирьох ва­ріантів триплексів (гомогенний без та з обрамленням, гетерогенний без та з обрам­ленням) і вибрано оптимальну конструкцію – гетерогенний триплекс без обрамлення.

РЕЗЮМЕ. Комплексно исследованы напряженно-деформированное и предель­ное состояния многослойных структур (гомогенных и гетерогенных триплексов) с трещино­подобными дефектами в их элементах в диапазоне 213…293 K. Для эффек­тивного опре­де­ления коэффициентов интенсивности напряжений возле вершин трещин в органичес­ком и неорганическом стекле развит поляризационно-оптический метод для величин оп­тической анизотропи, меньших за 1l, где l – длина волны зон­дирующего излучения. Для оцен­ки предельного состояния триплексов, элементами которых является органичес­кое и не­орга­ническое стекло и склеивающий слой, предложен физико-механический кри­терий пре­дельного состояния – критерий тензора диэлектрической проницаемости. Про­анализи­ро­вана прочность четырех вариантов триплексов (гомогенный без и с обрамлени­ем, гете­ро­генный без и с обрамлением) и выбрана оптимальная конструкция – гетероген­ный три­плекс без обрамления.

SUMMARY. The stress-strain state and limiting state of multilayer structures (homoge­neous and heterogeneous triplex) with crack-like defects in their elements in the temperature range 213…293 K are studied in a complex. In order to determine effectively the values of the stress intensity factors (SIF) at the crack tips in organic and inorganic glass, the polarization-optical method was developed for the cases of inves­tigation of small size (to 1l, where l is wavelength of the probe radiation) patterns of optical anisotropy. To assess the limiting state of the triplex, with component parts (elements) that are organic and inorganic glass and cementing the layer, the physicomechanical criterion of the limiting state – the criterion of tensor of dielect­ric permeability (TDP) is proposed. As a result of the studies four options for constructive solu­tions of triplex (homogeneous triplex without frame and with frame, heterogeneous triplex without frame and with frame) are analyzed in terms of the strength and the optimum construc­tive design – heterogeneous triplex without frame – was defined.

Soshko V. A. and Siminchenko I. P. Transformation in the cutting zone
of surfactant lubricating technological media into radical-active forms...................... 72

РЕЗЮМЕ. Обґрунтовано необхідність застосування високомолекулярних сполук як присадки до мастильно-охолоджувальних технологічних засобів. Встановлено, що ато­марний водень суттєво знижує енергосилові витрати на різання. Виявлено, що під час то­чіння, як і під час піролізу, відбувається інтенсивна деструкція макроланцюга полімера з утворенням вуглеводнів. У зоні механічної обробки зафіксовано глибокі фізико-хімічні перетворення полімерних ланцюгів з формуванням різних активних продуктів, які, ймо­вірно, відповідають за прояв ефекту полегшення оброблюваності сталі.

РЕЗЮМЕ. Обоснована необходимость применения высокомолекулярных сое­динений в качест­ве присадки к смазочно-охлаждающим технологическим средствам. Установлено, что атомарный водород значительно снижает энергосиловые затраты на процесс ре­зания. Выявлено, что при точении, как и при пиролизе, происходит интенсивная деструкция макроцепей полимера с образованием углеводородов. В зоне механичес­кой обработки зафиксированы глубокие физико-химические превращения полимер­ных цепей с формированием различных активных продуктов, которые, по-видимо­му, и отвечают за проявление эффекта облегчения обрабатываемости стали.

SUMMARY. The necessity of use of high molecular weight compounds as additives to coolants is substantiated. It is established that atomic hydrogen significantly reduces the cost of the cutting process. It is found that when turning, as well as in the pyrolysis there occurs macro­chain intense degradation of the polymer with hydrocarbons formation. It is proved that the machining zone undergoes profound physico-chemical transformations of the polymer chains with the formation of different active products and, apparently, they are responsible for the manifestation of the effect of steel processing facilitation.

 

Polishchuk L. K., Kharchenko H. V., and Zvirko O. I. Corrosion-fatigue crack growth resistance of clamp-forming machine boom carriage...................................................................................................................................... 77

РЕЗЮМЕ. Досліджено за високої асиметрії навантаження у модельному середо­вищі, що імітує дощові опади в промислових регіонах, кінетику корозійно-втомного росту тріщин у кутниковій сталі рами стріли буртоукладника після його тридцятиліт­ньої експлуата­ції. Для матеріалу у вихідному стані не виявлено впливу корозивного середовища на швидкість росту тріщин, однак, воно інтенсивно пришвидшує руйну­вання в експлуа­тованому, особливо всередині ділянки Періса кінетичних діаграм руйнування. На припорогових їх ділянках можливе гальмування росту тріщини, що, ймовірно, по­в’язано з корозійним затупленням її вершини. Встановлено, що фракто­графічною ознакою експлуатаційної деградації металу конструкції є специфічні втомні боро­зенки на ділянці припорогового росту тріщин.

РЕЗЮМЕ. Исследована при высокой ассиметрии нагружения в модельной сре­де, имитирующей дождевые осадки в промышленных регионах, кинетика коррозион­но-уста­лостного роста трещин в уголковой стали рамы стрелы буртоукладчика после его тридца­тилетней эксплуатации. Для материала в исходном состоянии не выявлено влияния кор­розионной среды на скорость роста трещин, однако, она интенсивно ус­коряет разрушение в эксплуатированном материале, особенно внутри участка Пэриса кинетических диаграмм разрушения. На припороговых их участках возможно тормо­жение трещины, что, вероят­но, связано с коррозионным затуплением ее вершины. Установлено, что фрактографичес­ким признаком эксплуатационной деградации металла конструкции является наличие спе­цифических усталостных бороздок на участке припорогового роста трещин.

SUMMARY. Corrosion fatigue crack growth under high loading ratio in the angle bar steel of the clamp-forming machine boom carriage after its thirty years of service in the model en­vironment, which imitates rain precipitations in industrial regions, is investigated. The effect of corrosion environment on fatigue crack growth rate is not detected for the material in as received state but it accelerates intensively the fracture in the operated material, especially in the middle of the Paris part of the fracture kinetic diagram. The crack growth retardation is possible for their pre-threshold regions what is connected probably with corrosion crack tip blunting. It is estab­lished that existence of the specific fatigue striations in the pre-threshold crack growth region serves as the fractographical feature of in-service metal degradation of construction.

Datsyshyn O. P., Marchenko H. P., Hlazov A. Yu., and Levus A. B. The effect
of compressing residual stresses on the propagation of shear surface cracks in railway rails     83

РЕЗЮМЕ. Досліджено вплив поздовжніх стискальних залишкових напружень на пружний стан головки залізничної рейки, пошкодженої поверхневою тріщиною, в умовах контакту кочення. Для цього розв’язано двовимірну контактну задачу теорії пружності для півплощини з крайовою тріщиною, береги якої контактують з тертям під дією рухо­мого герцівського навантаження на краю півплощини і рівномірного одновісного стиску на нескінченності. Обчислено коефіцієнти інтенсивності напружень і побу­довано карти контактування берегів тріщини для різних значень експлуатаційних параметрів, характерних для системи колесо–рейка. Виявлено найнебезпечніші орі­єнтації тріщини, схильної до розвитку у зоні стиску за механізмом поперечного зсуву.

РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние продольных сжимающих остаточных напряже­ний на упругое состояние головки железнодорожного рельса, поврежденного поверх­ностной трещиной, в условиях контакта качения. Для этого решена двумерная кон­тактная задача теории упругости для полуплоскости с краевой трещиной, берега ко­торой контактируют с трением под действием движущейся вдоль края полуплоскости герцевской нагрузки и равномерного одноосного сжатия на бесконечности. Вычис­лены коэффициенты интен­сивности напряжений и построены карты контактирования берегов трещины для разных значений эксплуатационных параметров, характерных для системы колесо–рельс. Выяв­лены наиболее опасные ориентации трещины, склонной к развитию в зоне сжатия по ме­ханизму поперечного сдвига.

SUMMARY. The effect of longitudinal residual stresses on the stress state of railway rail head damaged with a surface crack has been investigated under rolling contact. For this purpose the two-dimensional contact problem for a half-plane with an edge crack whose faces contact with friction under the action of moving Hertzian load and uniform uniaxial compression at in­finity has been solved. Stress intensity factors have been calculated and the maps of engagement of crack faces for different values of operational factors typical for the rail–wheel system have been constructed. The most dangerous orientations of cracks susceptible to growth by the trans­verse shear mechanism in pressure zone have been brought out.

Hachkevych O. R., Solodiak M. T., Terletskyi R. F., and Hachkevych М. H. Thermo-stressed state of magnetic layer under ferromagnetic resonance........................................................................................................ 91

РЕЗЮМЕ. Запропоновано подання напруженості магнетного поля та знайдено вирази для на­маг­нечування, індукції магнетного поля, енергетичних і силових чинників його дії за умов феромагнетного резонансу. Визначено та проаналізовано розподіл темпера­тури, пере­міщень та напружень (компонент і симетричного, і несиметричного тен­зорів) за тов­щинною координатою, зокрема, в околі резонансних частот.

РЕЗЮМЕ. Предложены представления напряженности магнитного поля и най­дены вы­ражения для намагничивания, индукции магнитного поля, энергетических и силовых факторов его воздействия при условиях ферромагнитного резонанса. Опре­делено и про­анализировано распределение температуры, перемещений и напряжений (компонент как симметричного, так и несимметричного тензоров) по толщинной координате, в част­ности, в окрестности резонанс­ных частот.

SUMMARY. The presentation of THE intensity of magnetic field is proposed and the expressions for magnetization, magnetic field induction, energy and force factors of the field action under conditions of ferromagnetic resonance are found. The distribution of temperature, displacements and stresses (a component of both symmetric and asymmetric tensors) according to the thickness coordinate in the vicinity of resonance frequencies is determined.

Shtayura S. T. The influence of rigidity of stress state under biaxial loading
of tubular specimens on strength characteristics of steel 20 in hydrogen..................... 98

РЕЗЮМЕ. Побудовано діаграми осьових і тангенціальних напружень за двовіс­ного пропорцій­ного навантаження, яке спричиняє напружений стан (НС) різної жорст­кості у труб­час­тих ненаводнених та наводнених (10 МРа) зразках. Встанов­лено, що з підви­щен­ням жорсткості НС (χ = 0,52) за двовісного навантаження зу­мовлені розтягом напру­жен­ня текучості та руйну­вання ненаводнених зразків підвищуються до 24% порівня­но з відповідними за одновісного розтягу. У наводнених зразках вони зростають ли­ше до 13%. З підвищенням жорст­кості НС інтенсивність цих напружень у перерізі зразків спа­дає. Під час руйнування наводнених зразків вона вища, ніж для ненаводнених.

РЕЗЮМЕ. Построены диаграммы осевых и тангенциальных напряжений при двух­осном пропорциональном нагружении, которое вызывает напряженное состоя­ние (НС) различной жесткости в трубчатых ненаводороженных и наводороженных (10 МPа) образ­цах. Установлено, что с повышением жесткости НС (χ = 0,52) при двухосном нагружении обусловленные растяжением напряжения текучести и разру­шения ненаводороженных образцов увеличиваются до 24% в сравнении с соответст­вую­щими при одноосном растя­жении. В наводо­роженных образцах они повышаются только до 13%. С повышением жесткости НС ин­тенсивность этих напряжений в сечении образцов уменьшается. Во вре­мя разрушения наводороженных образцов она выше, чем для ненаво­дороженных.

SUMMARY. The diagrams of axial and tangential stresses under non-proportional biaxial loading that causes the stress-strain state (SSS) of different rigidity in tubular non-hydroge­nated and hydrogenated (10 MPa) specimens were built. It is established that with the increase of the SSS rigidity (χ = 0.52) tensile yield stress and ultimate strength under axial tension increased to 24% compared to non-hydrogenated spe­cimens. In the hydrogenated specimens they increase up to 13% only. With increasing SSS rigidity the stress intensity in the cross-section of specimens decreases. In the fracture of hydrogenated specimens it is higher than for non-hydrogenated ones.

Ivanytskyi Ya. L., Maksymenko O. P., Zapotochnyi R. M., and Molkov Yu. V. Opticodigital method for determination of strain fields in local regions
of iron-concrete bridges........................................................................................................ 104

РЕЗЮМЕ. На основі цифрової кореляційної обробки зображень розроблено пе­реносний опти­ко-цифровий корелятор для визначення розподілу деформацій у залі­зобетонних бал­ках за їх статичного навантаження. Наведено розподіли деформацій прогонової бал­ки в області стику, отримані під час експериментальних досліджень моделі мосту.

РЕЗЮМЕ. На основе цифровой корреляции изображений разработан переносной оп­тико-цифровой коррелятор для определения распределения деформаций в желе­зо­бетон­ных балках при статической нагрузке. Представлены распределения деформаций прогон­ной балки в области стыка, полученные при экспериментальных исследованиях модели моста.

SUMMARY. On the basis of digital image correlation a hand-held optical-digital correlator to determine the deformation distribution in reinforced concrete beams under static loading is developed. The distributions of the span beam strains in the joint area, obtained during experi­mental study of the model of the bridge, are presented.

Filshtinskii L. A., Nosov D. M., and Yeremenko G. A. Plane problem
of magnetoelasticity for piezomagnetic medium with cracks...................................... 109

РЕЗЮМЕ. Розв’язана гранична задача магнетопружності для п’єзомагнетної площини, послаб­леної тріщинами. Для цього узагальнено метод розв’язування ана­логічних задач для анізотропних середовищ. Крайову задачу зведено до матричного сингулярного інте­грального рівняння, розв’язок якого знайдено у класі вектор-функ­цій, необмежених на кінцях розрізів. Числовий розв’язок цього рівняння отримано методом механіч­них квадратур. За побудованим числово-аналітичним алгоритмом досліджено вплив магнетопружних полів на коефіцієнти інтенсивності напружень в околі вершин тріщин.

РЕЗЮМЕ. Решена граничная задача магнитоупругости для пьезомагнитной плоскос­ти, ослабленной трещинами. Для этого обобщен метод решения аналогичных задач для анизотропных сред. Краевая задача сведена к матричному сингулярному интегральному уравнению, решение которого найдено в классе вектор-функций, неограниченных на кон­цах разрезов. Численное решение этого уравнения получено методом механических квад­ратур. Построенный численно-аналитический алгоритм дал возможность исследовать влияние магнитоупругих полей на коэффициенты ин­тенсивности напряжений в окрест­ности вершин трещин.

SUMMARY. A boundary problem of magnetoelasticity for a piezomagnetic plane, weakened by cracks is considered. To solve this problem a method of solution of the similar problems for anisotropic media has been generalized. The boundary value problem is reduced to the matrix singular integral equation. Its solution is found in a class of vector-functions unbounded at the ends of mathematical cuts. Numerical solution is obtained with the mechanical quadrature method. The constructed numerical-analytic algorithm was constructed in such a way that there was a possibility to research the influence of magneto-elastic fields on the stress intensity factors in the neighborhood of the crack tips.

Smoliar A. M., Miroshkina I. V., and Yurchenko S. V. Stress-strain state
of the plates of zero flexure................................................................................................. 116

РЕЗЮМЕ. За прогинами тонкої круглої плити побудована плита нульового прогину. Виконано числовий аналіз напружено-деформованого стану круглої плити нульового прогину програмним комплексом “Інтеграл”. Показано, що прогини такої плити порівняно зі звичайною зменшуються до 30%, нормальні напруження стиску збільшуються до 10%, додатні напруження розтягу зменшуються до 40%, а область додатних напру­жень s_r значно звужується. Встановлено, що товщину плити нульо­вого прогину можна зменшити до 30% порівняно з тонкою плитою, а армуван­ня – до 20%.

РЕЗЮМЕ. По прогибам тонкой круглой плиты построена плита нулевого проги­ба. Выполнено численный анализ напряженно-деформированного состояния круглой плиты нулевого прогиба программным комплексом “Интеграл”. Показано, что про­гибы такой плиты, по сравнению с обычной, уменьшаются до 30%, нормальные напряжения сжатия увеличиваются до 10%, положительные напряжения растяжения уменьшаются до 40%, область положительных напряжений s_r­ значительно сужается. Установлено, что толщину плиты нулевого прогиба можно уменьшить до 30% по сравне­нию с тонкой плитой, а ар­мирование – до 20%.

SUMMARY. Using deflections of a thin circular plate the plate of zero deflection was built. The numerical analysis of the stress-strain state of a circular plate of zero deflection was calcu­lated by software package “Integral”.The analysis showed that the deflections of the plate of zero deflection, compared to a conventional one, decreased to 30%, the normal compres­sion stress increased to 10%, the positive tensile stresses decreased to 40%, the area of positive stress s_r is significantly narrowed. It was established that the thickness of the plate of zero deflection could be reduced to 30% to compare to a thin plate, while reinforcement – up to 20%.

Skalskyi V. R., Rudavskyy D. V., Yarema Ya. R., and Bas V. R. Estimation
of the initiation period of fatigue microcrack at the axle bearing race....................... 121

РЕЗЮМЕ. Запропоновано розрахункову методику оцінювання періоду заро­дження втомної мікротріщини біля вершини поверхневого раковиноподібного дефек­ту на доріжці кочення буксового підшипника локомотива. В основі цієї методики за­кладено мо­дель, що базується на енергетичному підході механіки руйнування мате­ріалів. Для визначення необхідних механічних констант матеріалу підшипника вико­нано експе­риментальні дослідження, а саме: статичні та втомні випробування зразків сталі ШХ15 кільця буксового підшипника. Показано, що за розташування у найна­ванта­женішому місці доріжки кочення раковиноподібного поверхневого дефекту біля його гладкої вершини може зародитися втомна мікротріщина за порівняно короткий період роботи підшипника у експлуатаційному режимі.

РЕЗЮМЕ. Предложена расчетная методика оценивания периода зарождения ус­талостной микротрещины возле вершины поверхностного раковиноподобного дефек­та на дорожке качения буксового подшипника локомотива. В основе этой методики заложено модель, которая базируется на энергетическом подходе механики разруше­ния материа­лов. Для определения необходимых механических констант материала подшипника про­ведены экспериментальные исследования, а именно: статические и усталостные испыта­ния образцов стали ШХ15 кольца буксового подшип­ника. Показано, что в случае нахо­ждения в наиболее нагруженном месте дорожки каче­ния раковиноподобного поверхност­ного дефекта возле его гладкой вершины может заро­диться усталостная микротрещина при сравнительно коротком периоде работы под­шипника в эксплуатационном режиме.

SAMMARY. The calculation method of the initiation period estimation of fatigue micro­crack at the tip of surface cavity at axle bearing race is proposed. The method uses the calcula­tion model based on fracture mechanics energetic approach. To find the required static and fa­tigue mechanical characteristics of the axle bearing material the specimens of ШХ15 steel were tested. It was shown that in the case of the least favourable location of the defect the fatigue microcrack was initiated at the smooth defect tip within comparatively short exploitation period.

Zeleniak V. M. Integral equations of two-dimensional problems
of thermoelasticity for a tree-layer ring area with cracks............................................... 129

РЕЗЮМЕ. Двовимірні задачі стаціонарної теплопровідності і термопружності для тришарової кільцевої області з тріщинами зведено до сингулярних інтегральних рівнянь. Побу­довано системи інтегральних рівнянь першого та другого роду на замкнених (конту­ри поділу шарів та зовнішня межа) і розімкнених (тріщини) конту­рах, коли контур внутрішньої межі області є коло.

РЕЗЮМЕ. Двумерные задачи стационарной тепло­проводности и термоупру­гости для трехслойной кольцевой области с трещинами сведены к сингулярным ин­тегральным уравнениям. Построены системы интегральных уравнений первого и второго рода на замкнутых (контуры разделения слоев и внешняя граница) и ра­зомкнутых (трещины) кон­турах, когда контур внутренней границы области – окруж­ность.

SUMMARY. Two-dimensional problems of stationary heat conductivity and thermo­elasticity for a three-layer ring area with cracks are reduced to singular integral equations. The systems of integral equations of the first and second kind of closed (contours of layers and outer boundary separation) and open (cracks) contours, when the contour of the inner boundary of the area is a circle, are constructed.