На основании линейной теории многослойных анизотропных оболочек и метода конечных элементов выполнено исследование упругого деформирования, напряжённого состояния и прочности тонкостенных криволинейных труб при чистом изгибе. Труба представлена в виде тонкостенной торообразной оболочки с переменными параметрами армирования и толщиной стенки. Результаты расчётов сопоставлены с данными известных решений и экспериментов. Исследована зависимость гибкости трубы от внутреннего давления, геометрических и структурных параметров. Проведён анализ прочности многослойного композитного образца. В зависимости от геометрии, структуры пакета слоёв и схемы армирования дан сопоставительный анализ результатов.

Методами численного моделирования исследовалось влияние статистических характеристик на потерю устойчивости и разрушение пористых структур. При одинаковых значениях дисперсии структуры более высокими прочностными свойствами обладает структура с равномерным распределением плотности. Масштаб структуры, отношение размера структурных элементов к размеру образца, слабо влияет на её прочностные свойства.

Аморфные стеклообразные полимеры, в отличие от металлов, являются термодинамически неравновесными твердыми телами, обладающими фрактальной структурой. Фундаментальным различием структуры и морфологических особенностей металлов и полимеров объясняется и принципиальное различие механизмов их деформирования, несмотря на качественное подобие кривых зависимостей напряжение-деформация. В рамках фрактального подхода в работе обсуждается модель, объясняющая механизм потери текучести полимерной матрицы при переходе в стеклообразное состояние. В отличие от известных молекулярных концепций, связывающих процесс деформирования полимерной матрицы с изменением свободного объема и молекулярной подвижности, в данной работе показано, что это явление может быть объяснено со структурных позиций, а именно, как переход от мультифрактальной структуры к фрактальной.

Проведен анализ существующих типов реологических уравнений состояния. Отмечено, что описанные в литературе реологические модели сильно отличаются между собой. Хотя каждый подход имеет свои физические предпосылки, в настоящее время невозможно описать все имеющиеся экспериментальные результаты с помощью одной реологической модели. Приведены различные теории, описывающие температурную зависимость вязкости. Подчеркнута важность учета этого фактора при математическом моделировании, т.к. именно он отвечает за взаимосвязь реодинамических и тепловых процессов. Данная зависимость определяет уровень гидравлического сопротивления и качественно изменяет интенсивность тепловыделений за счет диссипации энергии. Проанализированы теории, используемые для объяснения зависимости вязкости от давления. Осуществлен краткий обзор работ, посвященных экспериментальному изучению этого феномена. Отмечена его практическая важность особенно для литья резиновых смесей под давлением. Различные экспериментальные и теоретические данные показывают экспоненциальную зависимость вязкости от давления. При этом пьезокоэффициент вязкости в первом приближении является величиной постоянной. Проанализированы различные формулы, описывающие зависимость вязкости от степени превращения реактопластов и резиновых смесей. Отмечено, что в результате химической реакции вулканизации резиновые смеси полностью теряют текучесть, поэтому функциональная зависимость вязкости от степени превращения должна предполагать наличие некоторой гель-точки, при которой вязкость неограниченно возрастает. Обсуждены вулканизационные характеристики резиновых смесей, экспериментальные и количественные методы оценки изотермической и неизотермической вулканизации.

В работе представлены результаты 12 баллистических экспериментов по оценке стойкости экранной защиты к высокоскоростному пробиванию при скоростях 2.66-3.44 км/с. Известно [1], что этот интервал скоростей наиболее опасен для экранной защиты и соответствует области минимума на баллистической зависимости критического размера алюминиевого ударника от скорости удара. Тем не менее, для адекватной оценки стойкости представленных защитных конструкций к пробитию требуются дополнительные эксперименты при более высоких скоростях. В качестве ударника используется алюминиевый шарик (сплав АД-1) диаметром 6.35 мм и весом 0.39 г. Высота различных конфигураций защитных конструкций (база конструкции) меняется в пределах 100-200 мм. Общий вес конструкции на единицу площади (т.е. суммарный вес экранов и защищаемой стенки) меняется в пределах 10.82-15.04 кг/м². Схемы защитных конструкции включают два или более сеточных экрана, состоящих из одной или нескольких стальных сеток с разными геометрическими и весовыми характеристиками. Также исследуются схемы с оцинкованными стальными сетками. Для моделирования защищаемой стенки во всех экспериментах взята дюралевая пластина АМг-6 толщиной 2.35 мм. В качестве показателя эффективности экранной защиты принят простой критерий, равный отношению критического диаметра алюминиевого ударника к суммарной массе всей схемы, включая вес защищаемой стенки. Эксперименты показали, что взаимное расположение сеток не оказывает сильного влияния на её «работоспособность», но критическим является их общее количество в схеме и распределение веса между экранами. Не найдено различия между использованием оцинкованных и не оцинкованных сеток. Оценен достоверный диапазон значения показателя эффективности для некоторых конфигураций защитных конструкций. Результаты экспериментов могут быть использованы при конструировании облегченной экранной защиты гермокорпуса космического летательного аппарата.

Исследованы физико-механические характеристики однонаправленных углепластиков на основе эпоксидной смолы ЭД-22. Образцы углепластиков получали намоткой. В качестве модификаторов использовали полисульфон ПСК-1 (M_n=35000) или эпоксиуретановый олигомер ПЭФ-3а. Отвердителями служили триэтаноламинотитанат (ТЭАТ) или диаминодифенилсульфон (ДАДФС). Содержание полисульфона (С) в эпоксидной смоле составляло 5, 10, 15 и 20%(мас.), эпоксиуретанового олигомера — 10, 20, 30 и 50%(мас.). Показано, что модифицирование не влияет на механические свойства углепластиков при квазистатическом нагружении. При низкоскоростном ударе прочность эпоксиполисульфоновых стеклопластиков при сдвиге возрастает на 20-30% при (С=20%). У всех исследованных углепластиков прочность при сдвиге линейно растет с увеличением логарифма скорости нагружения. Механизм разрушения при сдвиге, как и при растяжении, вероятно, термофлуктуационный. Добавки модификаторов весьма эффективны для увеличении удельной вязкости разрушения композитов: трещиностойкость эпоксиполисульфоновых углепластиков возрастает в два раза при С=20%, эпоксиуретановых — на 45% при С=50%.

Приведены результаты численного исследования собственных частот и форм колебаний многослойных прямолинейных труб в зависимости от параметров армирования, длины и краевых условий, отражающих условия закрепления. На основании полубезмоментной теории тонких оболочек и уравнений Лагранжа второго рода получена формула для собственных частот колебаний трубы под давлением. Результаты расчетов, выполненных на основе структурного подхода и метода конечных элементов, сопоставлены с данными ряда известных решений и экспериментов.

Приводятся результаты исследований двух технологий лазерной пайки металла и керамики. Первая, когда металл является охватывающей деталью, вторая, когда керамика является охватывающей деталью. В первом случае исследования выполняются на реальных конических соединениях, используемых в промышленных гермовводах. Результатом исследований является оптимизация процесса лазерной пайки на основе планирования многофакторного эксперимента, опирающегося на решение теплофизической задачи с учетом напряжений, возникающих в металлокерамическом соединении. Во втором случае результатом исследований является доказательство принципиальной возможности получения качественных соединений при лазерной пайке через прозрачную керамику.

В представленной работе получен алгоритм управления механическими напряжениями, при условии, что деформации системы не меняются (независимое управление). Управление производится посредством неупругих деформаций, к которым можно отнести температурные и пьезоэлектрические деформации, деформации фазовых переходов и т.д. Параметры управления (например, температура системы или электрическое поле) связываются с топологическими особенностями создания соответствующих неупругих деформаций. Эта связь является необходимой, в особенности, при изучении свойств неупругого деформирования композиционных структур. Далее, с учётом полученного, выводится соотношение, позволяющее реализовать оптимальное напряжённое состояние системы.

Расчет статических состояний проводов, тросов и кабелей является важной частью работы по проектированию или модернизации воздушных линий электропередачи (ВЛ). Расчет проводят при различных эксплуатационных режимах работы ВЛ с учетом реальных климатических условий. Результатами расчетов являются оценки нагрузок на провода и опоры, расчет величин тяжений и стрел провеса проводов, что в итоге определяет механическую прочность и ресурс линии, ее стоимость и эксплуатационную безопасность. В работе дан анализ общепринятой методологии расчёта нормативных статических состояний проводов анкерных участков ВЛ, использующей основное уравнения состояния [1-3]. Предложен новый подход для описания процессов изменения напряженно-деформированного состояния проводов, основанный на использовании метода продолжения по обобщенному параметру задачи. Дана формулировка задачи в дифференциальной форме, позволяющей эффективно, без трудоёмких вычислений анализировать возможные состояния проводов с учётом большого числа ограничений, которые регламентируются нормативной базой, принятой в энергетике. Даны два примера из практики расчетов статических состояний анкерных участков ВЛ. Проведены сравнительные вычисления с использованием традиционной методологии и дифференциального подхода, предлагаемого в настоящей работе.