Сучасна техніка – від авіаційних двигунів і космічних апаратів до суден та промислових резервуарів – широко використовує тонкостінні пластинчато-оболонкові елементи конструкцій. Такі елементи поєднують невелику вагу з високою міцністю, що робить їх незамінними в багатьох галузях інженерії.
Однак у реальних конструкціях часто виникає необхідність створення отворів для кріплень, комунікацій або технологічних потреб. Саме ці отвори стають потенційно небезпечними зонами. Поблизу них виникає локальна концентрація напружень, яка може у кілька разів перевищувати рівень напружень в інших частинах конструкції. За тривалої експлуатації таке явище здатне призвести до появи тріщин і навіть руйнування елементів.
Одним із перспективних шляхів розв’язання цієї проблеми є використання функціонально-градієнтних матеріалів. На відміну від традиційних однорідних матеріалів, їхні властивості змінюються поступово в просторі. Завдяки цьому інженери можуть цілеспрямовано впливати на розподіл напружень і деформацій у конструкції.
Сьогодні функціонально-градієнтні матеріали активно застосовуються в аерокосмічній галузі, енергетиці, електроніці, хімічній промисловості, оптичних системах та біомедичній інженерії. Особливий інтерес вони викликають завдяки здатності зменшувати напруження на межах між різними матеріалами та підвищувати загальну надійність конструкцій. Проведені дослідження показали, що застосування неоднорідних матеріалів із певним законом зміни модуля пружності дає змогу суттєво знизити концентрацію напружень поблизу отворів в тонких пластинах та циліндричних оболонках. Визначені раціональні параметри неоднорідності матеріалу та отримані числові розв’язки можуть бути безпосередньо використані під час проєктування та оптимізації тонкостінних конструкцій з метою підвищення їхньої несучої здатності та довговічності. Ці результати представив науковий співробітник відділу міцності і надійності механічних систем Інституту технічної механіки НАН України і ДКА України, доктор філософії Богдан Терьохін на XІІ міжнародній науково-практичній конференції «Актуальні проблеми інженерної механіки», яка відбулася 20–22 травня 2026 р. в Одеській державній академії будівництва та архітектури.
Підготовлено відділом міцності і надійності механічних систем
