Investigation of the stress-strain state near the corner point of interface, from which the interfacial crack is initiated

В умовах плоскої деформації за допомогою перетворення Мелліна виконано розрахунок полів напружень і переміщень біля вершини півнескінченної міжфазної тріщини, яка виходить з кутової точки ламаної межі поділу двох різних матеріалів. Досліджено вплив кута зламу і пружних параметрів з'єднаних матеріалів на показник сингулярності в околі вершини. Знайдено коефіцієнти інтенсивності напружень біля вершини тріщини при навантаженні її берегів заданим напруженням.Under the plane strain we consider the problem of the stress-strain state of piece-homogeneous body at the semi-infinite interfacial crack tip threshold, initiated from the angular point of the broken interface of two different isotropic elastic media. Part of the crack lips is loaded by given tangential and tensile normal stresses. The ideal joint is expected to be on the interface. Having applied the Mellin integral transformation to equations of equilibrium, condition of compatibility of strains, the Hooke’s law and boundary conditions, we reduce the formulated static boundary problem of the elastic theory to the system of algebraic equations, which determines the transforms of stresses and displacement at the crack tip threshold. By inverse Mellin transformation of the found transforms we deduce the formulas for the asymptotic field of stresses and displacements at the crack tip threshold as an expansion in terms of value of distance to the tip. These powers are the roots of some transcendent algebraic equation, obtained during the solution of the problem. The numerical analysis of roots of this characteristic equation of the problem for some elastic parameters of the joined materials and the interfacial angles shows the presence of values with negative real part among them, which causes the stress concentration at approaching to the crack tip. It is discovered that the singular behaviour of stresses at the crack tip threshold differs from the root. Physically incorrect spatial oscillations caused by the presence of imaginary part in the index of singularity superimpose on the power singularity of stresses in some interval of interfacial angles depended on the elastic parameters of the joined materials. It is supposed that the formation of area of contact of crack lips corresponds to this situation. The expression for the crack opening at the tip threshold was found and the possible contact zone sizes were estimated. On the basis of this expression the condition of correctness of the found problem solution was formulated. By comparing the obtained expansion of stresses with the solution of analogical canonical problem the similar formulas for the coefficients of intensity were deduced. The necessity of introduction of the two coefficients of intensity due to the absence of symmetry in the structure of piece-homogeneous body with the broken interface was substantiated. The obtained formulas were applied in the particular cases of the constant stresses action on the part of the crack lips or the concentrated forces. The obtained results can be used for the estimation of the fracture toughness of piece-homogeneous body with an interfacial crack for the calculations of the pre-fracture zone at the crack tip threshold in particular

Двопараметрична модель зони передруйнування у квазіпружному матеріалі біля вершини міжфазної тріщини

A model of the pre-fracture zone, which under plane strain conditions extends from the tip of the interface crack at an angle to the plane interface of two different homogeneous isotropic materials, has been developed. The pre-fracture zone is represented by the displacement discontinuity line, on which the strength condition of the Mises-Hill type is satisfied. The parameters of the model are the tensile resistance and shear resistance of the material in which the zone develops. The model takes into account brittle and ductile fracture mechanisms and can be used to describe the quasi-brittle fracture of a piece-homogeneous body with an interface crack. The possibility of a transition between brittle and ductile fracture mechanisms is shown when the ratio of tensile and shear resistance of the material changes. Pages of the article in the issue: 116 - 119 Language of the article: UkrainianРозвинуто модель зони передруйнування, яка в умовах плоскої деформації поширюється з вершини міжфазної тріщини під кутом до плоскої межі розділу двох різних однорідних ізотропних матеріалів. Зону передруйнування подано лінією розриву переміщення, на якій виконується двопараметричний критерій міцності типу Мізеса – Хілла. Параметрами моделі служать опір відриву і опір зсуву матеріалу, в якому розвивається зона. Модель враховує крихкий і пластичний механізми руйнування і може бути використана для опису квазікрихкого руйнування кусково-однорідного тіла з міжфазною тріщиною. Показано можливість переходу між крихким і пластичним механізмами руйнування при зміні відношення опорів відриву і зсуву матеріалу

Aluminum alloy impact sparkling

Abstract The cast machine parts are widely used in many branches of industry. A very important issue is gaining the appropriate knowledge relating to the application of castings in places of explosion risks including but not limited to mining, chemical industry and rescue works. A possibility of explosion risks occurrence following the impact sparkling of the cast metal parts is still not solved problem in scientific research. In relation to this issue, in this article, the results of the study are presented, and relating to the tendency to impact sparkling of the aluminium alloys used in machine building. On the grounds of the results obtained, it was demonstrated that the registered impact sparkles bunches of feathers from the analyzed alloys: AlSi7Mg, (AK7); AlSi9Mg, (AK9); AlSi6Cu4, (AK64) and AlSi11, (AK11) show significant differences between each other. The quantitative analysis of the temperature distribution and nuclei surface area performed on the example of the alloy AK9 (subjected to defined period of corrosion) allows for the statement that they are dangerous in conditions of explosion risk. Following this fact, designers and users of machine parts made from these materials should not use them in conditions where the explosive mixtures occur

Peculiarities of the local stresses field near the crack tip which goes out from the angular point of the broken interface

В умовах плоскої деформації за допомогою методу розвинень за власними функціями виконано розрахунок напружено-деформованого стану біля вершини тріщини, яка виходить у довільному напрямку з кутової точки ламаної межі поділу двох різних матеріалів. Досліджено вплив кута зламу межі поділу, орієнтації тріщини і пружних параметрів з'єднаних матеріалів на показник сингулярності в околі вершини. Виявлено існування параметрів задачі, при яких передбачається контакт берегів, та встановлено умови допустимості використання відповідного розв'язку.The homogeneous problem of the elasticity theory about the stress-strain state of piece-homogeneous body near the tip of the semi-infinity crack of arbitrary orientation under the plane strain is considered. The crack tip coincides with the corner point of the broken interface of two different isotropic elastic media. The ideal joint on the interface is supposed. Using the Wieghardt - Williams formulas of the expansion of the stresses near the tip of homogeneous wedge in terms of its own functions, the formulated static boundary problem of the elastic theory is reduced to the system of algebraic equations for unknown coefficients of the expansion. A characteristic equation of the problem, the roots of which determine the degrees of distance to the tip in the expansion of the asymptotic field of stresses and displacements near the crack tip, is derived from the condition of non-triviality of the desired solution. The analytical expressions for the calculation of the expansion coefficients are found. The numerical analysis of the roots of the characteristic equation of the problem for some elastic parameters of the joined materials, the crack orientation and the interfacial angles reveal the presence of values with negative real part among them – the singularity index, which stipulates the stress concentration at approaching to the crack tip. It is discovered that the singular behaviour of stresses near the crack tip differs from the root. Physically incorrect spatial oscillations stipulated by the presence of imaginary part in the index of singularity superimpose on the power singularity of stresses in some interval of interfacial angles depended on the elastic parameters of the joined materials and the crack orientation. It is supposed that the formation of the contact area of crack lips corresponds to this situation. The expression for the crack opening near the tip was found and the possible contact zone sizes were estimated. On the basis of this expression the condition of correctness of the found problem solution was formulated. The received results can be used for the estimation of the fracture toughness of piece-homogeneous body with an arbitrary orientation crack, which goes out from the corner point of the broken interface

Вимоги до новітніх індивідуальних раціонів харчування військовослужбовців ЗС України та країн НАТО

Мета роботи: порівняльний аналіз індивідуальних пайків харчування для військовослужбовців ЗС України та країн НАТО при виконанні воєнних місій. Матеріали та методи. У роботі використані методи: бібліосемантичний, контент-аналіз, аналіз законодавчо-нормативних документів. Дослідження проведено на підставі вивчення наукових публікацій вітчизняних та зарубіжних вчених з використанням баз даних PubMed і Google Scholar за період 2014-2022 р.р. Результати. Відповідне харчування з точки зору якості та кількості, а також адекватна гідратація необхідні для забезпечення фізичної здатності та розумової працездатності військовослужбовців на оптимальному рівні. В Україні вимоги до раціону харчування військовослужбовців регламентуються постановою Кабінету Міністрів України №426 «Про норми харчування військовослужбовців Збройних Сил та інших військових формувань» від 29 березня 2002 р. У 2018 році введено в дію ТУ У 10.8-00034022-201:2018 «Раціони добового польового набору продуктів – ДПНП-Р» (чинні до 04.10.2023 р.), якими передбачено 14 різновидів добового польового набору продуктів. Впродовж 2018 - 2019 рр. ЗС України перешли на нову систему харчування згідно наказу Міністра оборони України №591 «Про затвердження Каталогу продуктів харчування» від 15 листопада 2019 р. Сухпайки як країн НАТО, так і України забезпечують харчові потреби (енергетичних, макро- та мікроелементів) військовослужбовців, які несуть службу у різноманітних кліматичних умовах. Висновки. Добовий набір продуктів ДПНП-Р для військовослужбовців ЗС України відповідає вимогам сухпайків країн НАТО, містить достатню різноманітність харчових продуктів (страв), враховує релігійні, етнічні та культурні особливості, біологічно повноцінний за макро- та мікронутрієнтим складом, відповідає вимогам за органолептичними, фізико-хімічними, мікробіологічними показниками, простий у використанні, придатний до тривалого споживання (кількість днів безперервного споживання раціону) задля збереження здоров'я, забезпечення високої боєздатності військовослужбовців ЗС України при виконанні будь-якої складності бойових завдань які несуть службу або виконують бойові завдання в різних кліматичних умовах

The influence of purifying processes on crystallization and quality of aluminum casting

Badania dotyczyły wpływu procesów uszlachetniania - rafinacji i modyfikacji oraz filtracji na krystalizację i jakość odlewów aluminiowych ze stopów ( AK9), ENAC - -- - AlSi9Mg i (AK11), ENAC - -- - AlSi11 odlewanych do kokil. Otrzymane wyniki badań metalograficznych, wykazały występowanie w strukturze stopu zanieczyszczeń w postaci porowatości i tlenków, powstałych w przetwórstwie hutniczym (gąskach). Mikrostruktury zalanych filtrów badanymi stopami ilustrują wielkości i rozmieszczenie zatrzymanych (w filtrze) zanieczyszczeń, podczas procesu odlewania próbek wytrzymałościowych. Zastosowane dla wymienionego stopu procesy uszlachetniania, spowodowały w porównaniu ze stopem nieuszlachetnionym znaczne różnice w kształcie krzywych krystalizacji, otrzymanych w zapisie graficznym metody ATD-AED. Wykazano na przykładzie podeutektycznego stopu AK9 w porównaniu ze stopem rafinowanym, możliwość uzyskania bardzo znacznej poprawy właściwości mechanicznych, wydłużenia A5 i udarności KCV a w szczególności wytrzymałości Rm. Oryginalne badania mikrostruktur zalanych piankowych filtrów ceramicznych, wykazały celowość wprowadzania procesów filtracji do technologii wytwarzania odlewów aluminiowych.The research concerned on the influence of purifying and modification as well as filtration processes on the crystallization and the quality of aluminium die-casting from alloys: AK9 (ENAC - AlSi9Mg) and AK11 (ENAC - AlSi11). The metallographic research results show impurities in the casting structure in the form of porosity and oxides, which arose during metallurgic process. Microstructures of filters poured with the researched alloys present the amount and distribution of the impurities stopped (in filters) during casting of resistance samples. Implementing of purifying processes for the mentioned alloy caused significant differences in the shape of crystallization curves re- ceived in the graphical record of ATD-AED method. On the example of comparison of hypo-eutectic AK9 alloy and refined alloy it was shown that it is possible to achieve significant improvement in mechanical properties, elongation A5 and impact resistance and especially Rm resistance. The original research on microstructures of poured ceramic foam filters proved advisability of implementation of filtration processes into the technology of aluminium casting

Numerical simulation of thermal identification of gas porosity and inclusions in aluminum alloys

W pracy omówiono wyniki symulacji numerycznych, przedstawiających rozkład temperatury w kokilowych odlewach aluminiowych w momencie zalewania formy i we wczesnym okresie stygnięcia odlewu. Szczególną uwagę zwrócono na wpływ zagazowania odlewu i obecności obcych wtrąceń na rozkład temperatury na powierzchni metalu, stygnącego w kokili stalowej. Zbadano również możliwość zlokalizowania defektów wewnętrznych poprzez analizę rozkładu temperatu- ry na powierzchni odlewu, poddanej działaniu krótkotrwałego impulsu cieplnego. Analizując rozkład temperatury badanej powierzchni odlewu zaobserwowano zmiany przewodnictwa cieplnego materiału spowodowane obecnością defektów wewnętrznych. Zmiany te zobrazowane na załączonych termogramach i termoprofilach pozwalają na jednoznaczną lokalizację obszarów występowania defektów. Uzyskane wyniki potwierdzają efektywność termicznej metody lokalizowania stref potencjalnych defektów w stopach bezpośrednio po zalaniu formy oraz diagnozowania wad w gotowych odlewach.The paper presents the results of numerical simulations showing temperature distribution in the mould aluminum casting during the pouring mould and in the early phase of self-cooling of the casting. Special attention was devoted to the influence of gas pores and inclusions on the temperature distribution on the casting surface during self-cooling in steel mould. A possi- bility of locating inner defects by means of analysis of distribution of temperature on the casting surface submitted with short thermal impulse was investigated. Changes of thermal conductance caused by the presence of inner defects were observed by analyz- ing the temperature distribution on the casting surface. These changes presented on the included thermographs and thermo profiles enable to unequivocally locate the regions containing defects. The results achieved confirm the effectiveness of the thermal method for locating potential defect regions in alloys directly after the pouring into moulds and for diagnosing the defects in ready castings