Search

On modern rolling mills, manufacturers have the possibility to use a wide range of materials with technologically determined properties, which allows for effective use of rolls and improvement of technical and economic indicators of production processes. Reasonable choice of materials and properties of rolls is impossible without reliable methods of calculating the strength and predicting the service life of the rolls. In particular, increasing of the reliability of methods for calculating the fatigue strength of rolls is an urgent task, both for scientists and for technologists and specialists of rolling mills. The purpose of the work is to study the features of fatigue calculation of rolls based on the predicted number of load cycles. The work solves the problem of assessing the possibility of applying a known method of determining the predicted number of load cycles and studying the features of such a method for rollsofrolling mills. The method of calculation based on the approximation of Woehler curves for the roll material by Beskin's power dependence within the zone of high cycle fatigue, which was determined by the number of cycles from 1·103 to 5·106, was considered. It has been proven that such a technique can be used for rolls into account the identified features. The main features of the calculation of rolls for fatigue strength include: a symmetrical cycle of changes in bending stresses and a pulsating cycle of changes in torsional stresses; mandatory consideration of working conditions due to the modified endurance limit of the material; compliance with the condition that the working stresses exceed the modified endurance limit, but are less than the admissible stresses for the roll material; taking into account the stress concentration depending on the shape of the grooves that form the passes. Consider influence the effect of stress concentration in the grooves of the rolls requires clarification based on empirical data of a certain rolling mill. The application of the fatigue calculation method for rolls, with considerthe identified features, will allow to increase the accuracy of determining the predicted terms of operation of the rolls and determining their consumption., Метою роботи є вивчення особливостей розрахунку валків на міцність втоми за прогнозованим числом циклів навантажень. Розглянуто методику розрахунку основану на апроксимації кривих Велера для матеріалу валка степеневою залежністю Бескіна в межах зони багатоциклової втоми. Доведено, що така методика може використовуватись для валків з врахуванням виявлених особливостей, до яких відноситься обов’язкове врахування умов їх роботи через модифіковану границю витривалості матеріалу, дотримання умови, що робочі напруження перевищують модифіковану границю витривалості, але менші за допустимі напруження для матеріалу валка, врахування концентрації напружень в залежності від форми врізів, які утворюють калібри.

This article describes options for increasing the durability of rolling bearings by improving the distribution of contact stresses. An analysis of the operation of large rolling bearings of roller table rollers of mill 3000 showed that one of the reasons for their recovery from standing is a high level of parasitic loads. Unfortunately, the roller tables of the 3000 mill are not depreciated according to the project. This results in frequent bearing and seat failures. The most difficult working conditions have rollers of the bed and tapered groups, on which double-row spherical bearings are installed. The service life of these bearings is 2 ... 3 months. Their nests break and require periodic and very laborious restoration. A decrease in the level of dynamic loads was achieved during their amortization. Energy-intensive shock absorbers are installed on the bearings of the frame and tapered groups. The thickness of the shock absorber in most cases should be δ=10 ... 30 mm, that is, the seat should be 20 ... 60 mm larger than the outer diameter of the bearing. Two options for creating small-sized shock absorbers are considered. One option is to bore the pillow. The second option involves replacing the existing bearing with a lighter series bearing with a smaller outer diameter. Research has been carried out to determine the technical characteristics of polyurethane elastomers. As a result of the research, the optimal shape of the elastic element and the grade of the energy-intensive material have been determined., В данной статье изложены варианты повышения долговечности подшипников качения за счет улучшения распределения контактных напряжений. Анализ работы крупных подшипников качения роликов рольганга стана 3000 показал, что одной из причин выхода их из стоя является высокий уровень паразитных нагрузок. К сожалению, рольганги стана 3000 по проекту не имеют амортизации. Следствием этого являются частые выходы из строя подшипников и посадочных мест. Наиболее тяжелые условия работы имеют ролики станинной и конической групп, на которых установлены двухрядные сферические подшипники. Стойкость этих подшипников составляет 2…3 месяца. Гнезда их разбиваются и требуют периодического и весьма трудоемкого восстановления. Снижение уровня динамических нагрузок достигнуто при их амортизации. На подшипники станинной и конической групп установлены энергоемкие амортизаторы. Толщина амортизатора в большинстве случаев должна составлять δ =10…30 мм, то есть посадочное место должна быть больше наружного диаметра подшипника на 20…60 мм. Рассмотрены два варианта создания малогабаритных амортизаторов. Один из вариантов – это расточка подушки. Второй вариант связан с заменой существующего подшипника, на подшипник более легкой серии, который имеет меньший наружный диаметр. Проведены исследования по определению технических характеристик полиуретановых эластомеров. В результате исследований определена оптимальная форма упругого элемента и марка энергоемкого материала.&nbsp, У даній статті викладені варіанти підвищення довговічності підшипників кочення за рахунок поліпшення розподілу контактних напружень. Аналіз роботи великих підшипників кочення роликів рольганга стану 3000 показав, що однією з причин виходу їх з ладу є високий рівень паразитних навантажень. На жаль, рольганги стану 3000 за проектом не мають амортизації. Наслідком цього є часті виходи з ладу підшипників і посадочних місць. Найбільш важкі умови роботи мають ролики станинної і конічної груп, на яких встановлені дворядні сферичні підшипники. Стійкість цих підшипників становить 2 ... 3 місяці. Гнізда їх розбиваються і вимагають періодичного і вельми трудомісткого відновлення. Зниження рівня динамічних навантажень досягнуто при їх амортизації. На підшипники станинної і конічної груп встановлено енергоємні амортизатори. Товщина амортизатора в більшості випадків повинна становити δ = 10 ... 30 мм., Тобто посадочне місце повинна бути більше зовнішнього діаметра підшипника на 20 ... 60 мм. Розглянуто два варіанти створення малогабаритних амортизаторів. Один з варіантів – це розточування подушки. Другий варіант пов'язаний із заміною існуючого підшипника, на підшипник легшою серії, який має менший зовнішній діаметр. Проведено дослідження з визначення технічних характеристик поліуретанових еластомерів. В результаті досліджень визначено оптимальну форма пружного елемента і марка енергоємного матеріалу.

The effect of stress concentration on fatigue behavior of steel 20 is studied. Experimental study is carried out on tubular smooth and notched specimens under uniaxial cyclic loading and alternating torsion. Load and strain controlled fatigue tests were carried out at room temperature using servohydraulic machine with independent control of push-pull and torsion loads with frequency of 0.5-3 Hz. One basic geometry for two different types of specimens shown in Figure 1 with 1.1 mm wall thickness, 22 mm inside diameter, and 40 mm gauge length was used in this work. One type was a tubular smooth thin-walled specimens, the other type was the same thin-walled specimen with 3.4 mm circular through-thickness hole at the middle ofgauge length. The 5% load drop for uniaxial strain control tests and 5% strain and rotation angle increment for uniaxial and torsion load control tests respectively, as compared to midlife stable cycle for smooth specimens were considered as a small crack initiation life. The criterion of maximum principal stress was used as a control parameter of the test program. Torque loading was accompanied by a significant decrease in durability compared to uniaxial loading due to conservative methodology. Although maximum principal stress criterion could correlate axial and torsion constant amplitude data ofnotched specimens with a factor of 4, it could not correlate axial with torsion data of smooth specimens. It is found that the prediction of fatigue life can be successfully performed according to the shear form of Fatemi-Soci criterion by taking into account the mechanism of destruction of samples. The shear strain-life curve was generated based on von Mises criterion. The FS parameter was associated with local stress-strain condition based on FE analysis results., В роботі досліджується вплив концентрації напружень на втомну поведінку маловуглецевої сталі 20 під час одновісного циклічного навантаження, а також знакозмінного кручення. Експериментальні дослідження проводились з контролем по деформаціям на циліндричних трубчастих зразках як з концентратором напружень так і без нього. Критерій максимальних головних напружень був обраний для програми досліджень. Результати випробувань зразків при крученні без концентратора напружень продемонстрували значно меншу довговічність, ніж розрахунковізначення за критерієм максимальних головних напружень. Однак, для зразків із концентратором аналітичні дані добре корелюють з експериментальними. Для кореляції даних зразків усіх досліджуваних типів та типів навантаження запропоновано використовувати параметр Фатемі-Сосі.

The article presents the results of a computer analysis of the stress-strain state of a multilayer asphalt pavement under the influence of traffic loads. Based on the finite-element model of coating deformation, a study was made of the mechanical behavior of the system considered for various structural schemes for the existence of vertical cracks in various layers of the structure under the action of vertical transport loads. The effects of stress concentration in the system due to high-gradient deformation fields and structural imperfections of the multilayer coating were found. Multi-layer asphalt roads are one of the most common construction projects. Based on a review of the tasks of science about their strength and durability, these structures can be attributed to significantly complex types of building systems. This is primarily due to the multi-parameter nature of the factors that determine their design, material properties, types of loads and the impact on them, as well as their operating conditions. Therefore, designers of road structures and specialists who are involved in the theoretical modeling of the mechanical behavior of layered massifs during operation have to take into account many additional factors that complicate their work. These include the most important design and operational features of these systems, which significantly affect the nature of the distribution of stress and strain fields, as well as their intensity. First of all, they include special structural schemes of the road and pavement. It is a multilayer three-dimensional package having disproportionately different sizes along each direction. Hidden (as well as obvious) vertical cracks and horizontal delamination of the structure, sometimes permissible under operating conditions, can be added to the design model of a structure. Such violations of the continuity of the system also lead to discontinuity of the displacement functions, which further worsens the system’s performance and complicates the task of its modeling. The materials of the coating layers, which include asphalt concrete, cement, crushed stone, sand, soil, and others, also bring particular specificity to the work of the road structure. All of them differently resist tensile, compression and shear, and asphalt concrete is also elastic-viscous - plastic material, whose properties are largely dependent on temperature., В статті наведені результати комп’ютерного аналізу напружено-деформованого стану багатошарового асфальтобетонного дорожнього покриття під дією транспортних навантажень. На основі скінченно-елементної моделі деформування покриття виконано дослідження особливостей механічної поведінки системи, що розглядаються, при різних конструктивних схемах існування вертикальних тріщин в різних шарах конструкції в умовах дії вертикальних навантажень, що моделюють транспортне навантаження. Виявлені ефекти концентрації напружень в системі, обумовлених високоградієнтними полями деформацій і конструктивними недосконалостями шарового покриття.

Rigidity elements, which in many cases are installed to enhance the stability of structures where they are suspected not to be sufficiently rigid, do not always have a positive meaning. Often, local stresses occur at welding rings or other hardeners, which may exceed the stresses of the active loads. The article deals with the problems that occur during the operation of mine drums and gives their own explanation of their unsatisfactory work. The refining calculation of the drum shell, which is supported by the rings of rigidity is made, taking into account the location of the installation of the rings and their rigidity. The study enables to obtain a method for calculating local stresses that occur in the weld zone, taking into account the uneven load, the size of the drum and the rope, the coefficient of friction, the size and location of the rigidity rings, which proves the harmfulness of setting the rigidity elements on the drum shell., Аннотация. Элементы жесткости, которые устанавливаются во многих случаях для усиления устойчивости в тех конструкциях, где возникает подозрение об их недостаточной жесткости, не всегда имеют положительный результат. Часто в местах приварки колец или других элементов жесткости возникают концентрации местных напряжений, которые могут превышать напряжение от действующих нагрузок. В статье рассмотрены проблемы, возникающие при работе шахтных барабанов, и дается собственное объяснение неудовлетворительного их функционирования. Сделан уточняющий расчет обечайки барабана, которая подкреплена кольцами жесткости с учетом места установки колец и их жесткости. Проведенное исследование позволило получить методику расчета местных напряжений, возникающих в зоне сварных швов, с учетом неравномерности нагрузки, размеров барабана и каната, коэффициента трения, размеров и места установки колец жесткости, доказывает вредность постановки элементов жесткости на напряженное состояние обечайки барабана., Анотація. У статті розглянуті проблеми, що виникають у роботі шахтних барабанів і дається власне пояснення незадовільного їх функціонування. Проведений уточнювальний розрахунок обичайки барабана, яка підкріплена кільцями жорсткості з урахуванням місця встановлення кілець і їх жорсткості.

В роботі було проведено розробку редуктора для установки УСНС-2 для випробувань на кручення За даними вихідними параметрами було спроектовано двоступінчастий черв’ячно-циліндричний редуктор. Використовуючи методи теорії механізмів та машин та програмний комплекс K-Pro було модернізовано зачеплення передачі для подовження строку експлуатації редуктора. За допомогою методу двох розрахунків було проведено розрахунок на міцність і жорсткість опорної плити, результат було порівняно з чисельним розрахунком програм MSC Nastran/Patran. Методами теорії пружності було досліджено напружено-деформований стан нескінченної пластини з тріщиною. Використовуючи програмне середовище Femap та методи скінченних елементів було досліджено напружено-деформований стан тонкостінного випробувального зразка. Для проміжного валу редуктора був проведений розрахунок власних частот та власних форм крутних та згинальних коливань. У оригінальній частині дипломної роботи було проведено дослідження концентрації напружень у отворі композитної пластини. Результати аналітичного розрахунку було порівняно з чисельним моделюванням в програмному комплексі Ansys Workbench The work involved the development of a gearbox for the USNS-2 installation for torsional tests According to these initial parameters, a two-stage worm-cylindrical gearbox was designed. Using the methods of the theory of mechanisms and machines and the K-Pro software complex, the gear engagement was modernized to extend the service life of the gearbox. Using the method of two calculations, the strength and stiffness of the base plate was calculated, the result was compared with the numerical calculation of the MSC Nastran/Patran programs. The stress-strain state of an infinite plate with a crack was investigated using the methods of the theory of elasticity. Using the Femap software environment and finite element methods, the stress-strain state of a thin-walled test sample was investigated. Eigenfrequencies and eigenforms of torsional and bending vibrations were calculated for the intermediate shaft of the gearbox. In the original part of the thesis, a study of the stress concentration in the hole of the composite plate was conducted. The results of the analytical calculation were compared with numerical modeling in the Ansys Workbench software complex.

Проведено моделювання навантаженості під час розгону ливарного крана та аналіз фактичного напружено-деформованого стану елементів траверси з урахуванням теплового впливу та додаткових інерційних навантажень. Об’єктом дослідження є закономірність розподілу напружень в елементах траверси. У статті запропоновано методологію моделювання та аналізу напружено-деформованого стану траверси ливарного крана з урахуванням додаткових навантажень, яка ґрунтується на методах розрахунків на міцність за допустимими напруженнями та методі скінченних елементів. Розроблено розрахункову схему, твердотільно-деформовану модель та виконано розрахунок методом скінченних елементів у CAD/CAE системі., В статье предложена методология моделирования и анализа напряженно-деформированного состояния траверсы литейного крана с учетом дополнительных нагрузок, основанная на методах на прочностных расчетах по допускаемым напряжениям и методе конечных элементов. Разработана расчетная схема, твердотельно-деформированная модель и выполнен расчет методом конечных элементов в CAD / CAE системе. Полученная закономерность распределения напряжений в элементах траверсы наглядно показала, что места концентрации максимальных напряжений совпадают с фактическими местами разрушения в них; напряженно-деформированное состояние элементов траверсы является достаточно сложным, поскольку в одном элементе в разных плоскостях возникают как напряжения сжатия, так и напряжения растяжения, которые взаимозаменяются во время работы крана., Problem. Casting cranes are operated for a long time in difficult conditions - high temperatures, dynamic loads, significant pollution of the environment. In this case, the value of dynamic loads arising during operation may exceed those adopted during the design, and adverse operating conditions are not taken into account at all. Refinement of methods for calculating the strength of cranes, the development of new methodologies is an important scientific and technical problem, the solution of which will improve the safety of the operation of load-lifting cranes, in particular foundry ones.Goal. The purpose of this work is to simulate loading during acceleration of the casting crane and analysis of the actual stress-strain state of the elements of the travers, taking into account the temperature effect and additional inertial loads. The object of the study is the pattern of stress distribution in the elements of the traverse. Metho­dology. The article proposes a methodology for modeling and analysis of the stress-strain state of the casting crane travers taking into account additional loads, based on the methods for strength calculations for allowable stresses and the method of finite elements. A design scheme, a solid-deformed model was developed, and a finite element calculation was performed in the CAD / CAE system.Results. The results of calculations and analysis are given. The obtained regularity of the distribution of stresses in the elements of the traverse clearly showed that the places of concentration of maximum stresses coincide with the actual places of destruction in them; the stress-strain state of the elements of the traverse is rather complicated, since in one element in different planes both compressive stresses and tensile stresses arise, which are interchanged during the operation of the crane.Originality. Previously, a methodology was proposed for analyzing the stress-strain state of metal structures of cranes. On the basis of this, the regularity of the stress distribution in the elements of the travers of a casting crane with regard to additional loads is obtained. The analysis of the stress-strain state has been made. Directions for further research are identified.Practical value. The use of various strength analysis methods requires a certain methodology for their application, which, in combination with modern computers and CAD / CAE software, will allow for qualitative research and analysis of the stress-strain state of elements and metal structures of cranes.Problem. Casting cranes are operated for a long time in difficult conditions - high temperatures, dynamic loads, significant pollution of the environment. In this case, the value of dynamic loads arising during operation may exceed those adopted during the design, and adverse operating conditions are not taken into account at all. Refinement of methods for calculating the strength of cranes, the development of new methodologies is an important scientific and technical problem, the solution of which will improve the safety of the operation of load-lifting cranes, in particular foundry ones.Goal. The purpose of this work is to simulate loading during acceleration of the casting crane and analysis of the actual stress-strain state of the elements of the travers, taking into account the temperature effect and additional inertial loads. The object of the study is the pattern of stress distribution in the elements of the traverse. Metho­dology. The article proposes a methodology for modeling and analysis of the stress-strain state of the casting crane travers taking into account additional loads, based on the methods for strength calculations for allowable stresses and the method of finite elements. A design scheme, a solid-deformed model was developed, and a finite element calculation was performed in the CAD / CAE system.Results. The results of calculations and analysis are given. The obtained regularity of the distribution of stresses in the elements of the traverse clearly showed that the places of concentration of maximum stresses coincide with the actual places of destruction in them; the stress-strain state of the elements of the traverse is rather complicated, since in one element in different planes both compressive stresses and tensile stresses arise, which are interchanged during the operation of the crane.Originality. Previously, a methodology was proposed for analyzing the stress-strain state of metal structures of cranes. On the basis of this, the regularity of the stress distribution in the elements of the travers of a casting crane with regard to additional loads is obtained. The analysis of the stress-strain state has been made. Directions for further research are identified.Practical value. The use of various strength analysis methods requires a certain methodology for their application, which, in combination with modern computers and CAD / CAE software, will allow for qualitative research and analysis of the stress-strain state of elements and metal structures of cranes.

Актуальність теми. Хрестові зварні з'єднання з конструктивною особливістю складання «в зуб» є елементом секцій захисних екранів для броньованих машин. Секції захисних екранів являють собою плоскі решітчасті зварні конструкції, які складаються зі сталевої полоси, товщина та ширина якої, а також відстані між її вертикальними і горизонтальними ребрами, обираються з умов забезпечення необхідної стійкості під час ударної взаємодії з протитанковою гранатою та належної руйнівної дії по її бойовій частині. Полоси з’єднуються між собою «в зуб» електродуговим зварюванням плавким електродом у захисному газі за допомогою кутових швів. Встановлено, що ефективний захист броньованої військової техніки від пробиття сучасними гранатами можливий лише у разі часткового або повного руйнування бойової частини гранати при її взаємодії із елементами екрану і, таким чином, попередження формування кумулятивного струменю та спрацювання протитанкового засобу у штатному режимі. При цьому деформаційно-ріжуча дія робочого елементу захисного екрану на бойову частину засобу ураження залежить від твердості та міцності застосованого матеріалу, стійкості та жорсткості зварної конструкції екрану. Застосування високоміцних сталей для виготовлення зварних протикумулятивних екранів зумовлює високий рівень залишкових напружень у зварному виробі, які можуть сприяти утворенню і розвитку тріщин, а також спричинити руйнування виробу з необхідністю його подальшого ремонту. Таким чином, актуальність даної роботи полягає у обґрунтуванні можливості використання низьковуглецевих сталей, замість високоміцних легованих сталей на основі порівняльного аналізу параметрів залишкових напружено-деформованих станів, визначених методом скінченних елементів для зварних вузлів решітчастої конструкції, виготовлених зі сталей трьох різних марок: низьковуглецевих ко нструкційних сталей звичайної якості Ст3пс і 09Г2С з границею міцності 490 МПа і 590 МПа та високоміцної низьколегованої сталі 30ХГСА у термообробленому стані з границею міцності 1080 МПа. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувались в рамках науково-дослідної роботи No2930-п, номер державної реєстрації No0116U000002д «Підвищення ефективності захисту броньованих об’єктів застосуванням стільникових екранів з модифікованим наплавленням та концентрованими джерелами енергії робочими поверхнями». Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка скінченно-елементних моделей хрестового зварного з'єднання для визначення і оцінки параметрів залишкового напружено-деформованого стану та коефіцієнтів концентрації напружень при зварювані кутових швів. Для досягнення визначеної мети в роботі вирішені такі задачі: • розроблена скінченно-елемента модель хрестового зварного з'єднання, яка враховує жорсткість зварного вузла, геометрію конструкції, зміну теплофізичних і механічних властивостей основного металу та зварювальних матеріалів, параметри зварювання, технологічну послідовність зварювання кутових швів; • розроблені скінченно-елементні моделі хрестових зварних з'єднань для різних комбінацій конструктивних параметрів кутових швів; • методом скінченних елементів розв’язана термомеханічна задача і визначений розподіл параметрів залишкового напружено-деформованого стану хрестового зварного з'єднання для шести технологічних схем виконання зварних швів; • методом скінченних елементів розв’язана механічна задача і визначені оптимальні геометричні розміри та форма кутових зварних швів для забезпечення мінімальних значень коефіцієнтів концентрації напружень. Об'єкт дослідження – хрестові зварні з’єднання з конструктивною особливістю складання «в зуб». Предмет дослідження – напружено-деформований стан хрестових зварних з’єднань. Методи дослідження. Теоретичні дослідження проводились на основі теорії напружень і деформацій при зварюванні, положень теорії пружності і пластичності, методів математичного моделювання на персональних комп'ютерах. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: 1. Розроблена скінченно-елемента модель НДС хрестового зварного з'єднання, яка дозволяє визначати параметри напружено-деформованого стану, а також величину переміщень зварного вузла після зварювання з урахуванням жорсткості зварного вузла і послідовностей виконання зварних швів для заданих конструкційних та зварювальних матеріалів. 2. Розроблена скінченно-елемента модель хрестового зварного з’єднання з кутовими швами, яка дозволяє визначати коефіцієнти концентрації напружень для різних комбінацій конструктивних факторів. 3. Вперше виявлені особливості розподілу параметрів напружено-деформованого стану у хрестовому зварному з’єднанні з урахуванням конструктивних особливостей, зумовлених складанням зварюваних пластин «в зуб». 4. Для заданого хрестового зварного з'єднання в изначені оптимальні конструктивні параметри кутових зварних швів на основі розрахунку коефіцієнтів концентрації напружень і локалізації зон концентрації напружень. Практичне значення одержаних результатів. Використання розроблених скінченно-елементних моделей дозволяє досліджувати кінетику напружень, деформацій і переміщень зварного хрестового з’єднання, прогнозувати рівень залишкових напружень з урахуванням жорсткості зварного вузла для різних технологічних послідовностей виконання зварних швів; рекомендувати радіуси переходу від шва до основного металу, обґрунтовано призначати оптимальні геометричні розміри зварних швів для мінімізації коефіцієнтів концентрації напружень. Апробація результатів дисертації. Матеріали магістерської дисертації доповідалися і обговорювалися на Х та XI Всеукраїнських міжгалузевих науково-технічних конференціях студентів, аспірантів та наукових співробітників «Зварювання та споріднені процеси і технології», 7-9 червня 2017 р. та 10-12 травня 2018 р. відповідно, м. Київ; на X Всеукраїнській студентській науково-технічній конференції ТНТУ імені Івана Пулюя “ПРИРОДНИЧІ ТА ГУМАНІТАРНІ НАУКИ. АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ”, 25-26 квітня 2017 р., м. Тернопіль. Публікації. Результати магістерської дисертації опубліковані у трьох збірниках тез доповідей науково-технічних конференцій України. Магістерська дисертація представлена: 96 стор., 40 рис., 9 табл., 46 джерел. Topic Relevance. Cruciform welded joints with the design feature of «in tooth" assembly are an integral part of the anti-shape effect shields for armored vehicles. Sections of the anti-shape effect shields are flat gridded weld structure, which consist of the steel band, the width and thickness of witch, and distance between vertical and horizontal edges are chosen according to required stability during the hit impact from the high explosive anti-tank projectiles and appropriate destruction action over its warhead. Bands are joined together “in tooth” by the electro-arc welding with the consumable electrode in shielded gas with the use of the fillet welds. It has been established that effective protection of armored military vehicles against penetration of the modern grenade is possible only in case of partial or complete destruction of grenade warhead when it interacts with the elements of the anti-shape effect shields and, thus, preventing the formation of shape charge focused jet and triggering of the explosive anti-tank projectiles in regular mode. Wherein, the deformation-cutting action of the working element of the anti-shape effect shields on the combat part of the warhead depends on the hardness and strength of the applied material, the stabil ity and rigidity of the welded anti-shape effect shields structure. The usage of high-strength steels for manufacturing of the welded anti-shape effect shields leads to a high level of residual stresses in the welded structures, which may contribute to the formation and development of cracks, as well as to cause the destruction of the product with the need of its subseque nt repair. Therefore, the relevance of this work is in substantiation of the possibility of using low-carbon steels instead of high-strength alloy steels based on a comparative analysis of the residual stress-strain states parameters determined by the finite element method for weld joints of the gridded type weld structure manufactured from steels of three different grades: low carbon structural steels Ст3сп and 09Г2С with ultimate strength of 490 MPa and 590 MPa and high-strength low-alloy steel 30ХГСА in a heat-treated state with an ultimate strength of 1080 MPa. Thesis connection to scientific programs, plans, and topics. The research was carried out within the scope of research work No 2930-п of the state registration number 0116U000002д "Improving the protect ion effectiveness of the armored vehicles with the use of the gridded type anti-shape effect shields with modified surfacing and concentrated energy sources working surfaces". Research goal and objectives. The goal of the work is to develop finite element models of the cruciform welded joint to determine and evaluate the parameters of the residual stress-strain state and the stress concentration factors for fillet welds. To achieve a certain goal in the work the following tasks were solved: • a finite element model of a cruciform welded joint was created, which takes into account the stiffness of the welded joint during welding process, the structure geometry, the change in the thermal and mechanical properties of the base metal and welding materials, the welding parameters, the technological sequence of the welding; • a finite element models of cruciform welded joints for various combinations of fillet welds structural parameters; • with the use of finite element method the thermomechanical problem has been solved and the distribution of residual stress-strain state parameters in the cruciform welded joint for six technological schemes of welding was determines; • with the use of finite element method the mechanical problem has been solved and the optimal geometric dimensions and shape of the welds were determined to provide the minim um values of stress concentration factors. The object of research is the cruciform welded joints with the design feature of "in tooth" assembly. The subject of research is the stress-strain state of the cruciform welded joints. Methods of research. Theore tical researches were carried out on the basis of the theory of stress and strains during welding, the positions of the theory of elasticity and plasticity, methods of mathematical modeling on personal computers. Scientific contribution of the results obtained is as follows: 1. A finite element model of a stress-strain state of cruciform welded joint was developed, which allows to determine the parameters of the stress-strain state, as well as the size of the welded joint displacements after welding, taking into account the stiffness of the joint and the sequences of the weld ing for the specified structural and welding materials. 2. A finite element model of a cruciform welded joint with fillet welds was developed, which allows determining the stress concent ration factors for various combinations of constructive parameters. 3. For the first time the peculiarities of the stress-strain state parameters distribution in a cruciform welded joints with the consideration of the design features due to the assembly of the welded plates "in tooth" are revealed. 4. For the specified cruciform welded joint optimal design parameters of the welds are determined on the basis of stress concentration factors calculation and localization of the zones with stress concentration. Practical value of obtained results. The use of developed finite element models allows to research the kinetics of stresses, deformations and displacements of the cruciform welded joints, to predict the level of residual stresses which takes into account the stiffness of the welded joint for different technological sequences of the welds; to recommend the radii of transition from the weld to the base metal, it is justified to assign the optimal geometric dimensions of the welds to minimize the stress concen tration factors. Approbation of the thesis results. Materials of the Master's thesis were presented and discussed during the X and XI All-Ukrainian interdisciplinary scientific and technical conferences of students, postgraduates and research staff "Welding and Applied Processes and Technologies", June 7-9, 2017 and May 10-12, 2018, respectively, Kyiv; at the X All-Ukrainian Student Scientific and Technical Conference of Ivan Pulya, TNTU "NATURAL AND HUMAN SCIENCES. TOPICAL QUESTIONS ", April 25-26, 2017, Ternopil city. Publications. The results of the Master's thesis are published in three abstract report collections of scientific and technical conferences of Ukraine. Master's thesis includes : 96 pages ., 40 fig ., 9 tables ., 46 sources.

Проведені дослідження на опір втомі зразків з концентратором із сталі 09Г2С. Розглянуто механізм формування в зоні концентратора залишкових напружень в умовах асиметрії циклу. Представлені діаграми граничних амплітуд., Samples of low-alloyed steel with stress concentration are investigated in asymmetrical cycles conditions. Mechanism of forming of residual stresses is described. Limit amplitude diagrams are presented.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2016. Дисертація присвячена дослідженню концентрації напружень в композитних пластинах з отворами на двох рівнях. В ході числового дослідження напруженого стану представницького осередку були визначені ефективні пружні властивості різних типів армованого композиту. Концентрація макронапружень навколо отворів в еквівалентних ортотропних пластинках досліджена з використанням функцій комплексної змінної. У роботі розроблені підходи, методи та моделі для дослідження нерівномірності напружень, які поширені в межах періодичного повторюваного представницького осередку армованого композиту. Викладений новий підхід до аналізу мікроконцентрації напружень з урахуванням значень макроконцентрації напружень для різних типів армованих волокнистих пластин, послаблених отворами. У роботі пластинки зі склопластика марки СТЕФ-1 з отворами досліджені засобами тензометрії при рівномірному розтягуванні пластин. Результати, отримані експериментально, зіставлені з аналітичними і МСЕ. Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.02.09 – Dynamics and strength of machines. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2016. The thesis deals with the research of the effective characteristics of composites by means of ANSYS software package. As a part of the numeric study of the stressed condition of a representative cell, the effective elastic properties of different types of reinforced composite were defined. The approaches, methods and models for the investigation of stress distribution nonuniformity within the boundaries of a periodically recurring representative cell of reinforced composite were developed. The new approach to the value of stress micro concentration is given with the consideration of the values of stress micro concentration for different types of holeweakened fiberreinforced plates. Holed STEF-1 glassfiber plastic plates were investigated in this research by means of strain gage method under uniform extension. The obtained experimentally results were compared with analytical results and finite element method.

Ендопротези кульшового суглобу являють собою шарнір, який використовується в медицині для заміни зношених або пошкоджених суглобів. Однак дотепер існує проблема забезпечення їх довготривалої експлуатації, яка залежить від зносостійкості несучих поверхонь шарнірного з’єднання. Все це потребує вдосконалення конструкцій суглобів для кращого використання можливостей застосовуваних матеріалів, а вибір конструктивних параметрів має здійснюватися з аналізу напружено-деформованого стану конструкції. Для вирішення даної задачі ідеально підходить комп’ютерне моделювання методом скінчених елементів. У даній роботі представлено результати аналізу напружено-деформованого стану двошарової головки у рухомому з’єднанні ендопротезу кульшового суглобу. Технологія виготовлення кульшової головки ендопротезу не менш як із двох шарів передбачає поєднання зовнішньої зносостійкої сапфірової або керамічної оболонки відносно малої товщини з пластичною серцевиною з металу. Методом скінчених елементів розрахований напружено-деформований стан двошарової головки кульшового суглобу з урахуванням особливостей матеріалів ендопротезу та фізіології людини. Визначені параметри, які найбільше впливають на навантажувальну здатність конструкції ендопротезу кульшового суглобу. The modern medicine uses hip joint implants for replacing worn or damaged real joints. However, there is still the problem of the life of the implants, which depends on the durability of swivel bearing surfaces. This requires improving the design of the joints for better utilization of material properties. The design parameters should be chosen based on structural analysis of the joint. Finite element analysis is the best method to do this.This paper presents structural analysis of two-layer head in movable hip joint. Manufacturing techniques of two-layer endoprosthesis hip heads provides a combination of outer wear-resistant sapphire or ceramic layer with relatively small thickness and plastic core metal. Finite element structural analysis determines deformation, strain and stress in two-layer endoprosthesis hip head taking into account material properties and human physiology. The paper shows the parameters that have the most influence on load capacity of the joint.

The stress-strain state of thick-walled cylindrical perforated shell under internal pressure is consider. Defined the reduced stiffness of the shell by defining an equivalent thickness. A numerical calculation using solid (3D) and shell finite elements is done. Analyzed stress-straine state of circle perforating holes and the thickness of the wall. Compared the stress-straine state obtained on solid three-dimensional model with the results for a shell with equvivalent stiffness. Were given advice on the definition of strass-straine state by using the eqvivalent stiffness considering stress concentration., Рассмотрено напряженно-деформированное состояние цилиндрической толстостенной перфорированной оболочки под действием внутреннего давления. Определена приведенная жесткость этой оболочки посредством определения эквивалентной толщины станки. Проведен численный расчет с пименением конечных элементов. Было проведено сравнение результатов НДС полученных на твердотельной трехмерной модели с результатами, полученными для оболочки с приведенной жесткостью. Были приведены рекомендации об определении НДС с использованием параметра приведенной жесткости с учетом концентрации напряжений., Приведен розрахунок циліндричної товстостінної оболонки з отворамипід дією внутрішнього тиску. Визначена приведена жорсткість цієї оболонки за допомогою визначення еквівалентної товщини стінки. Проведено чисельний розрахунок з використанням метода скінченних елементів. Проаналізовано НДС, по товщині стінки, та порівняно із результатами для оболонки із зведеною жорсткістю. Були наведені рекомендації про визначення НДС з використанням параметра приведеної жорсткості з урахуванням концентрації напружень.

Запропонована система експериментального забезпечення розрахунків на міцність типових механічних з’єднань авіаконструкцій з широко розповсюджених композиційних матеріалів., Предложена система экспериментального обеспечения расчета на прочность типовых механических соединений авиаконструкций из широко распространенных композиционных материалов., The system is based on experimental software, etc.-of the typical mechanical connections aviakonstruktsy of the united shirokorasprostra-composite material.

Надані результати аналізу накопичення пошкоджень внаслідок повзучості та визначення часу розповсюдження фронту руйнування в пластинах, які послаблені гострими та круговими симетричними надрізами. Встановлено, що тривалість повного руйнування пластин в умовах неоднорідного напруженого стану внаслідок концентрації напружень біля надрізів може бути досить значною. Development of the time determination methods between the completion stage hidden destruction of the constructive element and point of its complete destruction is relevant for creep research and operation life evaluation of the various machine elements. These elements loosened by various snips and work in difficult temperature and power conditions. Based on the proposed method of numerical analysis of destruction front proliferation the results of the damage accumulation analysis due to the creep and the propagation time determination of front destruction in plates are presented. These plates are weakened by sharp and circular symmetrical snips. Sharp or circular snips concentrators are quite common in machine elements and have a constructive or technological importance. It was found that the complete destruction time of the plates in a non-uniform stress state due to the stress concentration around the snips greatly exceeds the latent stage duration of destruction. The practical value of the proposed method lies in the fact that there is the ability to assess resource of the different machine parts, in which the period of hidden damage accumulation is ended and macro destructions are emerged.

Приведен розрахунок циліндричної товстостінної оболонки з отворами під дією внутрішнього тиску. Визначена приведена жорсткість цієї оболонки за допомогою визначення еквівалентної товщини стінки. Проведено чисельний розрахунок з використанням метода скінченних елементів. Проаналізовано НДС, по товщині стінки, та порівняно із результатами для оболонки із зведеною жорсткістю. Були наведені рекомендації про визначення НДС з використанням параметра приведеної жорсткості з урахуванням концентрації напружень. The stress-strain state of thick-walled cylindrical perforated shell under internal pressure is consider. Defined the reduced stiffness of the shell by defining an equivalent thickness. A numerical calculation using solid (3D) and shell finite elements is done. Analyzed stress-straine state of circle perforating holes and the thickness of the wall. Compared the stress-straine state obtained on solid three-dimensional model with the results for a shell with equvivalent stiffness. Were given advice on the definition of strass-straine state by using the eqvivalent stiffness considering stress concentration. Рассмотрено напряженно-деформированное состояние цилиндрической толстостенной перфорированной оболочки под действием внутреннего давления. Определена приведенная жесткость этой оболочки посредством определения эквивалентной толщины станки. Проведен численный расчет с пименением конечных элементов. Было проведено сравнение результатов НДС полученных на твердотельной трехмерной модели с результатами, полученными для оболочки с приведенной жесткостью. Были приведены рекомендации об определении НДС с использованием параметра приведенной жесткости с учетом концентрации напряжений.

В статті досліджена конструкційна міцність чашки центрифуги. Основними елементами дослідження являються напружено-деформований стан чашки, який визначається її конструктивними особливостями та вплив на міцність чашки технології її виготовлення. В статті приведені результати числового моделювання напружено-деформованого стану і результати мікро та макро структурного аналізу, які дозволили оцінити вплив технології виготовлення. The constructive strength of the centrifuge cup is investigated. The main parts of the study are the stress-strain state of the cup, which is determined by its design features and influence on the strength of its cups fabrication method. The results of numerical simulation of the stress-strain state and the results of micro- and macro-structural analysis were used to assess the effect of fabrication method. Most constructive elements of modern machines and mechanisms operating at variable loading, which cause vibrations. Fluctuations cause occurrence of cyclic stress that is the reason of damage and destruction as a result of fatigue especially in the case of resonance or other transitional regimes. Also critical stresses and fatigue limit strongly depend on structural and technological factors. Construction of modern tools and machines developed in the direction of increasing power and high speed while reducing weight. In connection with this increased dynamic loads, respectively, and the vibration influence on machines, tools and their parts. The most influential structural factors actually are a stress concentration and component dimensions. To technological parameters include the structure of the material, which depends on its production. High speed centrifuges are often designed as universal devices where one motor drives a wide range of different rotors. Centrifuges are used for the separation of mixtures of different densities. В статье исследована конструкционная прочность чашки центрифуги. Основными элементами исследования являются напряженно-деформированное состояние чашки, которое определяется ее конструктивными особенностями и влияние на прочность чашки технологии ее изготовления. В статье приведены результаты численного моделирования напряженно-деформированного состояния и результаты микро и макро структурного анализа позволившие оценить влияние технологии изготовления.