Анотація: Запропоновано методологію дослідження міцності конструкцій і визначення руйнівного навантаження шляхом комп’ютерного моделювання і неруйнівних експериментальних випробувань. В основу розроблення покладено загальні співвідношення пружнопластичності в приростах на основі Лагранжевого підходу із застосуванням принципу віртуальних переміщень з урахуванням геометрично нелінійного характеру деформування конструкції за інтенсивних силових навантажень. Основним методом числового моделювання обрано метод скінченних елементів. Методологія дослідження міцності конструкції має три етапи. На першому досліджують конструкцію у вигляді просторово двовимірної моделі оболонкового типу. За результатами обчислювального експерименту аналізують отримані значення параметрів напружено-деформованого стану моделі та визначають критичні зони конструкції, які мають максимальні значення цих параметрів. На другому етапі досліджень будують деталізовані тривимірні моделі критичних зон конструкції, які враховують геометричні (у т. ч. фактичні товщини елементів) і фізичні особливості конструкції. До побудованих моделей прикладають граничні умови, значення яких отримані за результатами числових експериментів повнорозмірної оболонкової моделі конструкції. За результатами числових експериментів аналізують уточнені значення параметрів напружено-деформованого стану тривимірних моделей і визначають мінімальне руйнівне навантаження. На третьому етапі у визначених критичних зонах конструкції встановлюють датчики деформації і проводять випробування конструкції на міцність неруйнівним навантаженням. Порівнюючи значення деформацій і переміщень, отримані за результатами випробувань і розрахункових експериментів, визначають прогнозне руйнівне навантаження. У рамках розробленої методології досліджено напружено-деформований стан бака окислювача першого ступеня за різних значень внутрішнього тиску, отримано кількісні оцінки його міцності, визначено руйнівне навантаження і локальні зони, з яких, імовірно, почнеться руйнування, показано, що результати оцінювання міцності бака за критерієм максимальних напружень найкраще узгоджуються з експериментальними даними.

Анотація: Розглянуто результати дослідження термоміцності відсіку утримання, що являє собою циліндричну оболонку з несучими елементами стоянкових опор. До складу корпусу відсіку утримання входять такі основні конструктивні елементи: чотири стоянкові опори, складена циліндрична оболонка з двома шпангоутами по верхньому та нижньому стиках. Мета цього дослідження  розробити загальний підхід до розрахунку термоміцності відсіку утримання. Цей підхід складається з двох частин. Спочатку розраховують нестаціонарні теплові поля на поверхні відсіку утримання за допомогою напівемпіричного методу, який використовує результати моделювання потоку продуктів згоряння маршової рушійної установки у програмному комплексі Solid Works. Потім розраховують нестаціонарний напружено-деформований стан відсіку утримання з урахуванням його пружно-пластичних деформацій. Використовують білінійну діаграму деформування матеріалу. Для розрахунку напруженодеформованого стану використовують метод скінченних елементів, що реалізується у програмному комплексі NASTRAN. За товщиною оболонки температурне поле вважають постійним. У результаті числового моделювання зроблено такі висновки. Уся частина відсіку утримання, яку обдуває потік продуктів згоряння, перебуває у пластичному напруженому стані. Напруження у верхньому шпангоуті та оболонці перевищують границю міцності, що призводить до поломки конструкції. Розглянуту конструкцію відсіку утримання не можна використовувати декілька разів. Для багаторазового використання відсіку утримання його потрібно значно зміцнювати.

Анотація: На прикладі розрахунку міцності сильфона конкретної конструкції розглянуто один з можливих підходів до числового моделювання напружено-деформованого стану багатошарових сильфонів. Запропонований підхід ґрунтується на використанні осьової симетрії конструкції для переходу від тривимірної розрахункової моделі до двовимірної. Розрахунки виконують у пружно-пластичній постановці з використанням програмного пакета, який реалізує метод скінченних елементів. Як приклад реалізації запропонованого підходу виконано розрахунок статичної міцності та міцності від утомленості тришарового сталевого сильфона витратної магістралі пального ракети космічного призначення «Циклон-4М». Розрахунок статичної міцності сильфона, навантаженого внутрішнім тиском, показав, що напруги в шарах сильфона досягають межі текучості, але при цьому несуча здатність конструкції зберігається. За результатами моделювання зміни напруженодеформованого стану сильфона за один цикл дії повторно-змінного навантаження було визначено амплітуду пластичної деформації в найбільш навантаженій ділянці сильфона, що дозволило оцінити запас його міцності від утомленості в умовах малоциклового навантаження. Перевагою запропонованого підходу до оцінювання міцності багатошарових сильфонів є те, що його реалізація не потребує великих обсягів оперативної пам’яті та витрат часу на виконання розрахунку.

Анотація: Різноманітні включення, підкріплення, порушення суцільності (отвори, пори, тріщини) є чинниками, що зумовлюють неоднорідність структури, і є характерними для елементів конструкцій і споруд різних галузей сучасної техніки, зокрема ракетно-космічної. Вони значно впливають на процеси деформування та призводять до концентрації напруг, що може викликати локальні руйнування або появу недосконалостей форми, що унеможливлює подальшу експлуатацію конструкції. Матеріали, які було використано під час створення конструкцій, також неоднорідні за своєю структурою. Включення можуть моделювати тонкі підкріплювальні елементи, накладки, зварні або клейові з’єднання. Потреба у врахуванні наявності тонких включень виникає також під час дослідження фазових перетворень матеріалів, наприклад під час формування мартенситних структур. Дослідження деформування різноманітних тіл із включеннями має важливе значення у процесах порошкової технології, керамічного виробництва тощо, в яких відбувається спікання за великих температур порошку, який було спресовано під високим тиском. Для багатьох галузей техніки перспективним є використання поверхневого зміцнення, що підвищує працездатність елементів конструкції. Важливим є розроблення дискретного зміцнення, яке здійснюється за допомогою технологічних схем певного виду. Під час моделювання впливу дискретних зміцнень на напружено-деформований стан елементів конструкцій їх також можна розглядати як включення особливої структури. Включення можуть моделювати також смужкуватість феритно-перлітної структури у мікроструктурі, що пов’язана з попереднім складним навантаженням під час пластичного деформування матеріалів. Під час досліджень доцільно використовувати числові методи, які є універсальними та застосовними для об’єктів різної форми, розмірів, а також для різних видів навантаження. До основних числових методів належать методи скінченних різниць, граничних елементів, варіаційно-сітковий, скінченних елементів, локальних варіацій. За допомогою пакета ANSYS проведено комп’ютерне моделювання поведінки елемента конструкції ракетно-космічної техніки – прямокутної пластини з двома протяжними пружними включеннями різної жорсткості, що моделюють пружні неоднорідності конструкцій та матеріалів.