15. Моделювання термомеханічних процесів у функціонально-градієнтних матеріалах неоднорідної структури під час виготовляння й експлуатації елементів ракетних конструкцій

Анотація: Міцність реальних твердих тіл істотно залежить від дефектності структури. У реальних матеріалах завжди є велика кількість різних мікродефектів, розвиток яких під дією навантаження призводить до виникнення тріщин та їх збільшення і, як наслідок, локального або повного руйнування. У цій роботі на основі методу сингулярних інтегральних рівнянь подано єдиний підхід до розв’язування задач термопружності для тіл, ослаблених неоднорідностями. Метою роботи є врахування впливу неоднорідностей у матеріалах елементів ракетних конструкцій на їх функціонально-градієнтні властивості, у тому числі на міцність. Вибір методу дослідження міцності та руйнування елементів конструкцій залежить від розміру досліджуваного об’єкта. Мікродослідження пов’язані з неоднорідностями, які формуються у поверхневому шарі на етапі одержання заготовки, у процесі виготовляння елементів конструкції. Урахування дефектності дозволяє адекватно розглядати механізм руйнування об’єктів як процес розвитку тріщин. Досліджуючи граничний стан реальних елементів, ослаблених дефектами, і будуючи на цій основі теорію міцності та руйнування, крім детермінованого потрібно розглядати і ймовірнісно-статистичний підхід. За теплового впливу на елементи конструкцій, у яких спостерігаються рівномірно розсіяні, випадково розподілені дефекти типу тріщин,що не взаємодіють між собою, закони спільного розподілу довжини та кута орієнтації яких відомі, визначено граничне значення теплового потоку для зрівноваженого стану тріщини, що має довжину найслабшої ланки. Вплив неоднорідностей технологічного походження (починаючи із заготовки і закінчуючи готовим виробом), які виникають у поверхневому шарі під час виготовляння елементів конструкцій, на руйнування виробу враховує розроблена модель. Розв’язок сингулярного інтегрального рівняння з ядром Коші дозволяє визначити інтенсивність напружень в околі вершин дефектів типу тріщин і, порівнюючи її з критерієм тріщиностійкості для матеріалу конструктивного елемента, можна визначити його стан. У разі порушення цього критерію дефект «слабка ланка» розвивається у магістральну тріщину. Крім того, одержано критеріальне співвідношення умови зрівноваженого стану дефекту завдовжки 2l залежно від значення контактної температури. Під час охолодження зварного шва у ньому розвиваються гарячі тріщини, які спричиняють брак у зварних елементах конструкцій. Результати моделювання з використанням сингулярних інтегральних рівнянь дають можливість ефективно оцінити вплив сторонніх наповнювачів на втрату функціональних властивостей неоднорідними системами. У свою чергу точне визначення порядку і характеру сингулярності біля вершин гострокутної недосконалості в неоднорідному середовищі, подане в аналітичному вигляді, потрібне для формулювання і запису відповідних критеріальних співвідношень для визначення функціональних властивостей неоднорідних систем.