Відділ № 8. Відділ міцності і надійності механічних систем

Заввідділу – член-кореспондент НАН України, д-р техн. наук, професор В. П. Пошивалов

Області досліджень: міцність і несуча здатність в екстремальних умовах експлуатації неоднорідних конструкцій пріоритетних галузей техніки (ракетно-космічна, нафтогазова, енергетика та ін.) з пружно-в’язко-пластичними властивостями матеріалу при обліку пошкоджень різної фізичної природи; надійність і довговічність механічних систем;

Проведені у відділі дослідження включають:

• моделювання поведінки тонкостінних оболонково-стрижневих систем в екстремальних випадках експлуатації, рішення нелінійних задач деформування і критичних станів з урахуванням експлуатаційних і технологічних пошкоджень;
• дослідження надійності і довговічності складних технічних систем і об’єктів ракетно-космічної техніки;
• розробку ефективних алгоритмів розрахунку, програмного забезпечення;
• проведення експериментів на моделях і реальних конструкціях.

До найбільш важливих напрямів досліджень відносяться:

• механіка контактних взаємодій оболонково-стрижневих систем при складних термомеханічних, зокрема, локальних, навантаженнях;
• нелінійне деформування, граничні стани і оптимізація тонкостінних неоднорідних конструкцій з урахуванням експлуатаційних і технологічних дефектів (геометричні недосконалості, порушення цілісності: отвори, пори);
• розробка проекційно-ітераційних схем реалізації чисельних методів (кінцевих різниць, кінцевих елементів, локальних варіацій) в теорії тонкостінних конструкцій і механіки руйнування з метою скорочення комп’ютерного часу розрахунку;
• аналіз і моделювання впливу пошкоджень, пов’язаних з впливом агресивних середовищ на поведінку неоднорідних конструкцій;
• створення методологічних основ розробки норм міцності і надійності елементів ракетно-космічних комплексів;
• дослідження різноманітних теоретико-експериментальних питань динаміки і міцності тонкостінних конструкцій об’єктів ракетно-космічної техніки, авіаційної техніки, енергетики, будівництва;
• моделі накопичення пошкоджень, діагностика стану елементів конструкцій на основі використання фізичних явищ в матеріалах;
• розробка методик призначення режимів прискорених випробувань, що дозволяють скоротити кількість і тривалість контрольних випробувань на надійність, і експертних методів для оцінки можливості продовження експлуатації після закінчення гарантійних термінів;
• розвиток способів підвищення показників довговічності конструкційних матеріалів за рахунок збудження в них процесів самоорганізації при комбінованому енергетичному навантаженні полями різної природи і силовому впливі.

Проведені дослідження дозволили вирішити ряд проблемних питань для різних галузей техніки, істотно знизити матеріаломісткість.

За результатами досліджень опубліковано 40 монографій, основні з яких:

1. Гудрамович B. C. Несущая способность и долговечность элементов конструкций / B. C. Гудрамович, Е. С. Переверзев. – Киев: Наук. думка, 1981. – 284 с.;
2. Моссаковский В. И. Контактные задачи теории оболочек и стержней / В. И. Моссаковский, B. C. Гудрамович, Е. М. Макеев. – М. : Машиностроение, 1978. – 248 с.;
3. Гудрамович В. С. Устойчивость упругопластических оболочек / В. С. Гудрамович. – К. : Наук. думка, 1987. – 216 с.;
4. Гудрамович В.С. Тонкостенные элементы зеркальных антенн / В. С. Гудрамович, И. А. Дисковский, Е. М. Макеев. – Киев: Наук. думка, 1986.- 153 с.;
5. Моссаковский В. И. Контактные взаимодействия элементов оболочечных конструкций / В. И. Моссаковский, B. C. Гудрамович, Е. М. Макеев. – К. : Наук. думка, 1988. – 288 с.;
6. Переверзев Е. С. Надежность и испытания технических систем. Киев: Наук. думка, 1990. – 328 с.
7. Гудрамович В. С., Деменков А. Ф. Упруго-пластические конструкции с несовершенствами формы и остаточными напряжениями К.: Наук. думка, 1991. – 174 с.
8. Переверзев Е. С. Модели накопления повреждений в задачах долговечности. Киев: Наук. думка, 1995. – 354 с.
9. Переверзев Е. С., Даниев Ю. Ф. Испытания и надежность технических систем. Днепропетровск: НАН, НКА Украины, Институт технической механики, 1999. – 223 с.
10. Гудрамович В. С. Теория ползучести и ее приложения к расчету элементов тонкостенных конструкций. К. : Наук. думка, 2005. – 222 с.
11. Даниев Ю. Ф., Бигус Г. А. Техническая диагностика опасных производственных объектов. М.: Наука, 2010. – 415 с.
12. Бигус Г. А., Даниев Ю. Ф., Быстрова Н. А., Галкин Д. И. Диагностика технических устройств. M.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. – 616 с.
13. Гудрамович В. С. Методы голографической интерферометрии в механике неоднородных тонкостенных конструкций: монография / В. С. Гудрамович, А. П. Дзюба, Ю. М. Селиванов. – Днепр: Лира, 2017. – 288 с.
14. Гудрамович В. С. Голографічне та акустико-емісійне діагностування неоднорідних конструкцій і матеріалів: монографія / В. С. Гудрамович, В. Р. Скальський, Ю. М. Селіванов. – Львів: Простір-М, 2017. – 492 с.
15. Бигус Г. А., Даниев Ю. Ф., Быстрова Н. А., Галкин Д. И. Основы диагностики технических устройств и сооружений. M.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. – 445 с.
16. Mathematical and computer modeling of engineering systems: Collective monograph Collective monograph (authors: Grebenyuk S. M., Gristchak V. Z, Hart E. L., Hudramovich V.S., Manko N.L., Onyshkevych V.M., Tkachuk N. A., Zaitsev B.P. at al.) / Ed. V. S. Hudramovich. Riga, Latvia: Baltija Publishing, 2020. – 164 p.

Основні результати досліджень опубліковано в більш ніж 600 наукових статтях, 2 Держстандартах, 8 авторських свідоцтвах, з яких виділимо:

1. Hudramovich V. S. Plastic deformation and limit states of metal shell structures with initial shape imperfections / V. S. Hudramovich, A. A. Lebedev, V. I. Mossakovsky // Light – weight steel and al-uminium structures / Ed. P. Makelainen. – Amsterdam, New York, Tokyo: Elseiver, 1999. – Р. 257 – 263.;
2. Нudramovych V. S. Plastic and creep instability of shells with initial imperfections / V. S. Hudramovych// Solid mechanics and its imperfections / ed. G.M.L. Gladwell. – Dordrecht, Boston, London: Kluwer Аcad. Рublishers, 1997. – V. 64. – P. 277 – 289.;
3. Гудрамович В. С., Гайдученко А. П., Коваленко А. И. Технологии изготовления устройств антенно-волноводной техники и солнечной энергетики, основанные на методе электролитического формования // Космічна наука і технологія. 2001. Т. 7, № 2/3. – С. 66-77.
4. Hudramovich V. S. Features of nonlinear deformation and critical states of shell systems with geo-metrical imperfections / V. S. Hudramovich// Int. Appl. Mech. – 2006. – V. 42, No. 12. – Р. 1323 – 1355.;
5. Hudramovich V. S. Contact mechanics of shell structures under local loading / V. S. Hudramovich // Int. Appl. Mech. – 2009. – V. 45, № 7. – P. 708 – 729.;
6. Гудрамович В. С. Проблемы динамики и прочности конструкций концентраторов солнечной энергии // Матер. межд. науч. конф. “Проблемы использования альтернативных источников энергии в Туркменистане”. Ашхабат, “Ylym”. – С. 46-49.
7. Hudramovich V. S. Elastoplastic deformation of nonhomogeneous plates / V. S. Hudramovich, E. L. Hart, S. A. Ryabokon’ // Journ. Engineering Mathematics. – 2013. – V. 78, Issue 1. – P. 181 – 197.;
8. Hudramovych V. S. Mutual influence of openings on strength of shell-type structures under plastic deformation / V. S. Hudramovych, E. L. Hart, D. V. Klimenko, S. A. Ryabokon’ // Strength of Materials. – 2013. – V. 45, No. 1. – P. 1 – 9.;
9. Пошивалов В. П., Борщевська Д. Г., Рябчий В. Д., Телегіна І. І. Підвищення довговічності сплаву АМг6М за рахунок енергетичної обробки в умовах повзучості // Фізико-хімічна механіка матеріалів. 2013. №6. – С. 62 – 67.
10. Hudramovych V. S. Modeling of the deformation process of concrete based on a modified version of the theory of flow / V. S. Hudramovych, V. M. Levin, E. V. Samarskaja, S. V. Shabelnik // Strength of Materials. – 2014. – V. 46, Issue 5. – P. 595 – 600.;
11. Hart E. L., Hudramovich V. S. Projection-iterative schemes for the realization of the finite element method in problems of deformation of plates with holes and inclusions // Journ. of Mathematical Sci. 2014. V. 203, No. 1. – P. 55 – 69.
12. Hart E. L.Projection-iterative modification of the method of local variations for problems with a quadratic functional / E. L. Hart, V. S. Hudramovych // Journ. Appl. Math.and Mechanics. – 2016. – V. 80, Issue 2. – P. 156 – 163.;
13. Hudramovich V. S. Modeling of the behavior of plane-deformable elastic media with elongated el-liptic and rectangular inclusions / V. S. Hudramovich, E. L. Hart, K. A. Strunin// Materials Science. – 2017. – V. 52, No. 6. – P. 768 – 774.;
14. Гудрамович В. С., Репринцев А. В., Рябоконь С. А., Самарская Е. В. Оценка ресурса конструкций ракетно-космической техники при учете влияния концентраторов напряжений в виде отверстий // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 2016. № 2. – С. 28 – 36.
15. Doyar І., Poshyvalov V. Development of a stochastic model of failure of structural materials in creep at hardening stage // Eastern-European Journ. of Enterprise Technologies. 2016. Vol. 3, no. 5 (81). – P. 25 – 31.
16. Дегтярев А. В., Пилипенко О. В, Гудрамович В. С., Даниев Ю. Ф. и др. О классификации стартового оборудования ракетно-космических комплексов при обосновании норм прочности // Космічна наука і технологія. 2016. Т. 22. № 1. – С. 3 -14.
17. Гудрамович В. С., Клименко Д. В., Гарт Э. Л. Влияние вырезов на прочность цилиндрических отсеков ракет-носителей при неупругом деформировании материала // Космічна наука і технологія. 2017. Т. 23, № 6. – С. 12 – 20.
18. Hart E. L., Hudramovich V. S. Application of the projection-iterative scheme of the method of local variations to solving stability problems for thin-walled shell structures under localized actions // Strength of Materials. 2018. V. 50, Iss. 6. – P. 852 – 858.
19. Hudramovich V. S., Sirenko V. N., Daniev Yu. F., Klimenko D. V., Hart E. L. Development of the normative framework methodology for justifying the residual resource of starting buildings constructions of space launch vehicles // Strength of Materials. 2019. V. 51, No. 3. – P. 333 – 340.
20. Hudramovich V. S., Hart E. L., Marchenko О. А. Reinforcing inclusion effect on the stress concentration within the spherical shell having an elliptical opening under uniform internal pressure // Strength of Materials. 2020. Vol. 52, No. 6. – P. 832 – 842.
21. Hart E. L., Hudramovich V. S. Projection-iterative schemes for the implementation of variation-grid methods in the problems of elastoplastic deformation of inhomogeneous thin-walled structures // Journ. of Mathematical Sci.. 2021. Vol. 254, No. 1. – P. 21 – 38.
22. Гарт Е. Л., Гудрамович В. С. К вопросу о применении проекционно-итерационных модификаций вариационно-сеточных методов к решению упругопластических задач механики конструктивно неоднородных систем // Упругость и неупругость. Матер. межд. науч. симпозиума по проблеме механики деформируемых тел, посв. 110-летию со дня рождения. А. А. Ильюшина. М.: Изд. МГУ им. И. В. Ломоносова, 2021. -С. 158 – 166.

На рисунках показані деякі з експериментальних установок, розроблених у відділі і випробуваних в лабораторії статичних випробувань відділу оболонкові системи, що моделюють реальні конструкції різних галузей техніки (див. монографії [3, 5, 7, 10], статті [3, 6, 9]).

Протягом багатьох років відділ має наукові зв’язки з інститутами НАН України: Інститут механіки ім. С. П. Тимошенко, Інститут проблем міцності ім. Г. С. Писаренка, Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича, Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача, з ДП “КБ “Південне” ім. М. К. Янгеля”, УкрНДІпроектстальконстукції, Київським національним технічним університетом “Київський політехнічний інститут” ім. І. Сікорського, Вроцлавським політехнічним університетом (Польща), Академією наук Туркменістану, Інститутом механіки МГУ, Пекінським університетом і Харбінським технологічним університетом (Китайська народна республіка) та ін.

Починаючи з 1997 року, відділ брав участь у виконанні проектів за трьома міжнародними контрактами з Українським науково-технологічним центром (УНТЦ) (фінансувалися США і Канадою).

Контракт № 247 “Розробка технологічних процесів виготовлення і методів проектування для концентраторів променевої енергії з використанням технологій і методів проектування ракетно-космічної техніки” (1997 – 1999 рр.) відділ виконував самостійно; контракти № 4133 (2006 – 2008 рр.) – з Інститутом проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАНУ, № 4876 (2010 – 2012 рр.) – з іншими відділами ІТМ НАНУ і ДКАУ.

Результати деяких досліджень впроваджено у розрахункову і виробничу практику підприємств ракетно-космічної і авіаційної техніки, енергетики, будівництва.

Роботи відділу по розглянутих наукових напрямках досліджень відзначені:

• Державною премією України в галузі науки і техніки 1997 р за цикл робіт зі створення новітніх методів оцінки міцності і довговічності елементів конструкцій сучасної техніки і розробці на їх основі нормативних документів (Гудрамович В. С. – в складі колективу авторів Інституту проблем міцності ім. Г. С. Писаренка НАН України, НАН Білорусі);
• премією НАН України ім. акад. М. К. Янгеля 1997 р за цикл робіт “Розробка експериментально-теоретичних методів і дослідження довговічності об’єктів ракетно-космічної техніки” (Гудрамович В. С., Переверзєв Є. С.);
• премією НАН України ім. акад. С. П. Тимошенка 2004 р за цикл робіт “Процеси деформування матеріалів і граничні стани елементів конструкцій в умовах складного навантаження” (Гудрамович В. С. – в складі колективу авторів ІПП ім. Г. С. Писаренка НАН України).

Співробітники відділу нагороджені:

• почесним знаком Президії НАН України “За наукові досягнення” (Гудрамович В. С.);
• почесним знаком Міністерства освіти і науки України “Відмінник освіти” (Гудрамович В. С.).
• медаль ім. Ю. В. Кондратюка Федерації космонавтики України (Гудрамович В. С.);
• медаль ім. акад. М. К. Янгеля Федерації космонавтики СРСР (Гудрамович В. С.);
• медаль до 60-річчя ДКБ “Південне” ім. М. К. Янгеля (Гудрамович В. С.);
• медаль до 100-річчя М. К. Янгеля (Пошивалов В. П.);
• медаль “За вірну службу” ДНУ (Гудрамович В. С.);
• медаль “Академік Володимир Моссаковський”, ДНУ (Гудрамович В. С.);
• диплом III ступеню (6-й Всеукраїнський конкурс наукових робіт Товариства неруйнівного контролю і технічної діагностики України) (Гудрамович В. С.);
• відзнака “За заслуги” ІТМ НАНУ і ДКАУ (Гудрамович В. С.);
• медаль до сторіччя з дня народження В. І. Моссаковського (Гудрамович В. С.);
• подяка і почесна грамота Придніпровського Наукового центру НАН України і МОН України з нагоди святкування Дня науки (Репринцев О.В., Телегіна І. І).

СЛУЖБОВА АДРЕСА:	Інститут технічної механіки, 15, ул.Лешко-Попеля, 49005, м. Дніпро, Україна
НОМЕР ТЕЛЕФОНУ:	+(380)-56-376-45-86
НОМЕР ФАКСУ:	+(380)-56-376-45-86
E-MAIL:	poshivalov.v.p@nas.gov.ua vposhivalov@gmail.com