№ 22 Відділ вібраційних і термоміцнісних досліджень

Відділ проводить наукові дослідження за 3 напрямами:

1. Науковий напрям «Дослідження статичного та динамічного деформування ізотропних та анізотропних конструкцій складної форми» (нестаціонарні коливання, термопружність та оптимальне проєктування шаруватих конструкцій складної форми при інтенсивних силових і температурних впливах; дослідження статичної міцності та коливань несучих елементів конструкцій енергомашин):

Сметанкіна Наталя Володимирівна, доктор технічних наук, професор – керівник групи;

Угрімов Сергій Вікторович – провідний науковий співробітник, доктор технічних наук, старший науковий співробітник;

Місюра Сергій Юрійович – старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, старший дослідник;

2. Науковий напрям «Вібраційні і термоміцнісні дослідження» (термоміцність та ресурс елементів машин й обладнання; динаміка конструкцій з контактними взаємодіями):

Гонтаровський Павло Петрович – старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник – керівник групи;

Гармаш Наталія Григорівна – старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник;

Мележик Ірина Іванівна – старший науковий співробітник, кандидат технічних наук;

Протасова Тетяна Володимирівна – старший науковий співробітник, кандидат технічних наук.

3. Науковий напрям «Математичне моделювання й обчислювальні методи» (автоматизація завдання геометричної інформації та процесу розв’язання крайових задач математичної фізики методом R-функцій; нелінійне деформування тіл складної форми із матеріалів з характеристиками, що залежать від виду навантаження):

Шейко Тетяна Іванівна – провідний науковий співробітник, доктор технічних наук, професор – керівник групи;

Склепус Сергій Миколайович – старший науковий співробітник, доктор технічних наук, старший науковий співробітник;

Уваров Роман Олександрович – науковий співробітник, кандидат фізико-математичних наук.

Основна тематика фундаментальних досліджень

1) термоміцність та ресурс елементів енергетичних машин;

2) нестаціонарна динаміка конструкцій складної форми;

3)  теплопровідність і термопружність шаруватих конструкцій;

4) контактні задачі механіки;

5) повзучість та пошкоджуваність тіл складної форми із матеріалів з характеристиками, що залежать від виду навантаження;

6) нелінійне деформування тіл складної форми із матеріалів з характеристиками, що залежать від виду навантаження;

7) автоматизація завдання геометричної інформації та процесу розв’язання крайових задач математичної фізики методом R-функцій.

Галузі прикладних досліджень

– чисельне моделювання термомеханічних процесів в конструкціях за наявності деформацій пластичності й повзучості з урахуванням змінних термосилових впливів, умов контактування елементів, властивостей матеріалу та інших факторів;

– оцінка тріщиностійкості елементів машинобудівних конструкцій при багаторежимному навантаженні з урахуванням позаштатних режимів навантаження;

– оцінка залишкового ресурсу енергетичних машин та конструкцій;

– розрахункові дослідження з оцінки вібрацій та динамічної міцності елементів аерокосмічних систем при силових та аеродинамічних навантаженнях; дослідження процесів розділення при використанні піротехнічних пристроїв;

– аналіз міцності та проєктування елементів конструкцій авіаційної техніки та наземних високошвидкісних транспортних засобів;

– розробка моделей для дослідження деформування, пошкодження і руйнування робочих лопаток вентилятора авіаційного двигуна при ударі птаха;

– розрахункове дослідження напруженого стану багатошарових світлопрозорих елементів літальних апаратів при імпульсних впливах та ударі птаха;

– розробка багатошарових світлопрозорих елементів з підвищеними кулестійкими характеристиками для літальних апаратів та військової техніки;

– розрахунок міцності елементів конструкцій атомних електростанцій при ударі літака;

– створення математичних і комп’ютерних моделей на основі теорії R-функцій для реалізації 3D-друку;

– дослідження впливу явищ високотемпературної повзучості, температурного та хімічного розширення в електрохімічній кераміці на зростання пошкоджуваності твердооксидних трубчастих паливних елементів.

Напрями наукових досліджень відділу відповідають пріоритетним напрямам розвитку науки і техніки, що визначені Законом України «Про пріоритетні напрями розвитку науки і техніки», а саме:

1 – національна безпека і оборона;

2 – фундаментальні наукові дослідження з найбільш важливих проблем розвитку науково-технічного, соціально-економічного, суспільно-політичного, людського потенціалу для забезпечення конкурентоспроможності України у світі та сталого розвитку суспільства і держави;

7 – нові речовини і матеріали.

Наукові дослідження відділу відповідають пріоритетним тематичним напрямам наукових досліджень і науково-технічних розробок, визначеними Кабінетом Міністрів України, а саме:

– дослідження новітніх проблем механіки суцільного середовища і механіки машин;

– розвиток новітніх галузей математики та математичної статистики, математичного моделювання актуальних проблем природничих та соціо-гуманітарних наук;

– фундаментальні проблеми фізики, астрофізики, матеріалознавства, атомної енергетики та радіаційної безпеки;

– фундаментальні проблеми розвитку технологій в авіаційній та ракетно-космічній галузі;

– нові матеріали та речовини спеціального призначення з унікальними властивостями і функціональними характеристиками та технології їх виготовлення;

– нові зразки озброєння, боєприпасів, військової та спеціальної техніки, високоточних засобів ураження, систем протиповітряної оборони, безекіпажних платформ і ударної робототехніки з перспективними тактико-технічними характеристиками.

Профіль діяльності відділу є унікальним. Дослідження, що проводяться у відділі є унікальними як з точки зору фундаментальної, так і прикладної науки.

Відділ створений у 1996 р. на базі відділу термопружності і повзучості деталей машин, який створено у 1972 р. разом зі створенням ІПМаш НАН України. Його основні кадри до моменту створення були підготовлені в науковій школі академіка А. П. Філіппова. До 1996 р. відділом керував академік НАН України А. М. Підгорний. На теперішній час у відділі працює 10 співробітників, з них 4 доктора технічних наук, 5 кандидатів технічних наук і 1 кандидат фізико-математичних наук. Результати наукових і прикладних досліджень співробітників відділу відображені в монографіях і численних статтях в провідних наукових виданнях.

Найбільш вагомими досягненнями відділу є такі.

У 2001 р. Сметанкіна Н. В., Угрімов С. В., Долгополова Н. В. стали лауреатами Премії Президента України для молодих вчених за роботу «Розробка методів проектування багатошарового ударостійкого оскління високошвидкісних транспортних засобів». У 2000 р. вони стали лауреатами премії Президії НАН України, а у 2003 р. були нагороджені грамотою Президії НАН України за кращі наукові роботи. Сметанкіна Н. В. у 2003 р. нагороджена премією ім. А. М. Підгорного в ІПМаш НАН України та відзначена подякою Голови Харківської обласної державної адміністрації у 2018 р.

У 2008 р. за роботу «Діагностування технічного стану теплоенергетичних агрегатів великої потужності» М. Г. Шульженку, Л. Д. Мєтєльову і В. І. Цибульку присуджена Премія ім. Г.Ф. Проскури НАН України в галузі енергетики. У цьому ж році за цикл робіт «Підвищення енергоефективності роботи турбоустановок ТЕС і ТЕЦ шляхом модернізації, реконструкції та удосконалення режимів їх експлуатації» лауреатами Державної премії в галузі науки і техніки стали Ю. М. Мацевитий, М. Г. Шульженко, В. М. Голощапов, П. П. Гонтаровський, В. Г. Дєдов, А. О. Костіков, О. В. Павленко, А. В. Русанов, В. В. Соловей, В. І. Цибулько.

Сметанкіна Н. В. нагороджена відзнакою з нагоди 100-річчя Національної академії наук України (2018 р.);

Угрімов С. В. – почесною грамотою Президії Національної академії наук України за вагомий внесок у розвиток української науки, самовіддану працю і ефективне сприяння формуванню і забезпеченню реалізації державної політики у сфері науки і освіти у сучасних умовах та з нагоди Дня науки, 07 травня 2025, м. Київ

У зв’язку з реорганізацією структури ІПМаш НАН України в 2023 р. до відділу включено наукову групу «Математичне моделювання й обчислювальні методи».

Відділ прикладної математики та обчислювальних методів створено у 1972 р.

Науковий напрямок моделювання геометричних об’єктів сформувався в середині 60-х рр. XX сторіччя в науковій школі академіка НАН України В. Л. Рвачова. Перші наукові розробки й публікації, що з’явилися в 1965-1966 рр., присвячені аналітичному опису контурів геометричних фігур з використанням R-функцій.

Однією з галузей застосування R-функцій є задачі дослідження полів різної фізичної природи, математичними моделями яких є крайові задачі для рівнянь з частинними похідними при визначених крайових і початкових умовах.

R-функції не тільки дозволили розв’язати обернену задачу аналітичної геометрії, але і розробити єдиний підхід до побудови координатних послідовностей для основних варіаційних і проєкційних методів при різних типах граничних умов і для геометричних об’єктів практично довільної форми. Побудовано пучки функцій — структури розв’язків, які точно задовольняють заданим граничним умовам, що стимулювало подальший розвиток варіаційних і проєкційних методів при математичному моделюванні деформаційних, температурних, гідродинамічних, електромагнітних і інших полів різної фізичної природи. За останні роки теорія R-функцій одержала подальший розвиток як у плані побудови рівнянь геометричних об’єктів, так і при математичному моделюванні різних фізико-механічних полів.

R-функції в 3D. В останні роки велику увагу приділялося побудові рівнянь машинобудівних деталей у 3D. Модель, що зберігається в пам’яті комп’ютера, дозволяє дослідникові за допомогою програмних засобів інтерактивної тривимірної комп’ютерної графіки маніпулювати одержуваними просторовими образами. Побудовані рівняння поверхні кузова автомобіля, опорної втулки, східчастого вала з двома зубчастими шківами, поворотного клапана, барабана револьвера, гвинта з фасонною голівкою, прорізом і стопорною поверхнею, ножничного підйомника, кронштейна масляного фільтра, шестигранної касети з 91 ТВЕЛом. В даний час для створення тривимірних фізичних об’єктів досить перспективним є використання 3D-принтерів і R-функцій у завданні інформації про геометричні об’єкти для реалізації 3D-друку. На основі теорії R-функцій створені математичні і комп’ютерні моделі лопатки турбіни, шевронного підшипника, кронштейна масляного фільтра, втулки підвіски автомобіля, оболонок ТВЕЛів з полізональним і шевронним оребренням, корпусу корабля, кузова автомобіля, будівельних конструкцій та ін. Багато з них реалізовано на 3D принтері.

Математичне моделювання фізичних полів із гвинтовим типом симетрії. Задача побудови математичних моделей полів, що мають гвинтовий тип симетрії, виникає в багатьох прикладних областях. Скручені труби є простим і зручним засобом для надання потокові обертального руху; у теплотехніці відомі численні застосування змійовиків. Використання закрутки потоку має великі перспективи у вихорових МГД-генераторах, для регулювання тяги ракетних двигунів, у камерах ядерних енергетичних установок, при утриманні плазми зі струмом у рівноважному стані, у хімічній, нафтовій, газовій і іншій галузях промисловості.

Повзучість та пошкоджуваність тіл складної форми із матеріалів з характеристиками, що залежать від виду навантаження. Існує широкий клас початково ізотропних матеріалів, характеристики яких при повзучості залежать від виду навантаження. Це, перш за все, легкі сплави, суперсплави, деякі види конструкційних сталей, порошкові матеріали, композиційні матеріали різної структури, пластмаси, полімери, кераміка. Дані матеріали використовуються в авіаційній, космічній, теплоенергетичної, хімічній промисловості для виготовлення елементів конструкцій літаків, ракет, літальних апаратів, деталей реактивних двигунів, хімічного обладнання, трубопроводів та ін. Так, наприклад, в дозвукових літаках широко застосовуються алюмінієві сплави. У надзвукової авіації і ракетній техніці використовуються титанові сплави. Вони мають малу вагу, високу міцністю, жароміцність, корозійну стійкість, мінімальний з усіх металів коефіцієнт теплового розширення. З титану виготовляються елементи обшивки літаків, ракет, двигунів, силові елементи крил, протипожежні перегородки, гідросистеми, тонкостінні трубопровідні системи і ін.

Математичне моделювання конвективного теплообміну в ґратках ТВЕЛів. Розрахунок реактора на стадії проєктування припускає визначення основних параметрів активної зони, значень температури й ін. Теплогідравлічний розрахунок активної зони реактора є базовим в обґрунтуванні безпечної експлуатації АЕС. Розрахунок параметрів теплоносія і температур тепловиділяючих елементів проводиться на всіх стадіях проєктування й обґрунтування безпеки енергетичних установок. Розроблено нові конструктивні засоби методу R-функцій для математичного і комп’ютерного моделювання конвективного теплообміну в ґратках ТВЕЛів, а також досліджено вплив виду упакування, параметрів оребрения оболонок ТВЕЛів на розподіл швидкості і температури.

Теорія R-функцій використовується як в Україні, так і за кордоном.

 

Комплексна методологія проєктування та розрахунку міцності і довговічності авіаційно-ракетної техніки і сучасних енергетичних установок при посилених термосилових і динамічних навантаженнях

1. Новітні оригінальні методології дослідження міцності баків ракет-носіїв та піротехнічної системи відділення обтічника ракети (ДР № 0120U101346, ДР № 0120U101349).
2. Інноваційні методології оцінки напруженого стану багатошарового скління, двигунів і крил військово-транспортних літаків, а також динамічного напруженого стану двигунів для плавучих електростанцій при експлуатаційних та аварійних впливах (ДР 0116U005114; ДР 0121U110470; ДР 0124U002502; ДР 0124U002509; господарчі договори: ДР 0120U103073, замовник ДП «Івченко-Прогрес», ДР 0122U001933, замовник АТ «АНТОНОВ»).

З метою фундаментального підвищення ефективності та надійності авіаційно-ракетної техніки і сучасних енергетичних установок при посилених термосилових і динамічних навантаженнях проведені розрахункові дослідження та отримані такі результати.

1. На основі створеної унікальної розрахункової методології прогнозування руйнівного навантаження баків ракет-носіїв досліджено напружено-деформований стан (НДС) конструкцій у тривимірній постановці з урахуванням пластичних деформацій та формозміни, впливу експлуатаційних, конструктивних факторів і фактичної діаграми деформування матеріалу, що відповідає кращим світовим аналогам. Методологія використовує нові розрахункові моделі конструктивних елементів паливних баків ракет-носіїв різної складності, які враховують особливості їх навантаження та деформування, дію внутрішнього тиску, можливі початкові технологічні недосконалості, що підвищує достовірність прогнозування граничних навантажень.
2. Побудовано новий метод розрахунку нелінійних коливань елементів з тріщинами з урахуванням явища втрати стійкості. Створено метод розрахунків динаміки конструкцій ракетно-космічної техніки із недосконалостями композитної структури з урахуванням криволінійної анізотропії властивостей. Проведено аналіз впливу дефектів розшарування в композитній обичайці обтічника на динамічний НДС при відділенні від ракети.
3. Розроблено унікальну комплексну методологію оцінки міцності багатошарового скління, яка дозволяє провести аналіз НДС світлопрозорих багатошарових елементів конструкцій літальних апаратів при впливі електрообігріву, ударі птахом, твердим тілом та кулею, а також при дії повітряної ударної хвилі з урахуванням можливих пошкоджень та наявності попередньо-напруженого стану у зміцнених (термічне або іонне) шарах скла. Це дозволяє зробити аналіз міцності скління для усього спектру експлуатаційних навантажень та його кулестійкості.
4. Визначено механічні властивості однорідних та сучасних композиційних матеріалів, що використовується в аерокосмічній галузі, в умовах високошвидкісного деформування та встановлено істотну залежність їх властивостей від швидкості деформування.
5. Проведено чисельне дослідження міцності лопаток вентилятора авіаційного двигуна військово-транспортних літаків при потраплянні птахів. Створено гідродинамічну модель птаха із дискретизацією об’ємів методом безсіткового моделювання. Розв’язано задачу про динамічне деформування з накопиченням залишкових деформацій і руйнуванням робочих лопаток вентилятора на колесі вентилятора, яке обертається з робочою швидкістю, під час влучання птаха.
6. Проведено оцінку птахостійкості конструкції крила та оперення військово-транспортних літаків виробництва АТ «АНТОНОВ».
7. Досліджено динамічний НДС роторів одновальних газотурбінних двигунів для наземних та плавучих електростанцій з урахуванням температурних навантажень.

Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного НАН України сприяв участі співробітників відділу вібраційних і термоміцнісних досліджень у конкурсних програмах та співробітництву з провідними підприємствами з метою вирішення задач, які спрямовані на забезпечення безпеки та оборони України.

У створенні методологій оцінки міцності і довговічності авіаційно-ракетної техніки та сучасних енергетичних установок при посилених термосилових і динамічних навантаженнях, дослідженні термонапруженого стану багатошарового скління літальних апаратів при імпульсних та ударних впливах, а також прогнозуванні руйнівного навантаження баків ракет-носіїв та міцності авіадвигунів під час ударів птахів брали участь такі співробітники: зав. відділу, д.т.н., проф. Н. В. Сметанкіна, пров. наук. співроб., д.т.н. С. В. Угрімов, с.н.с., к.т.н. П. П. Гонтаровський, с.н.с., к.т.н. Н. Г. Гармаш, с.н.с., к.т.н. Т. В. Протасова, с.н.с., к.т.н. І. І. Мележик.

Діяльність відділу спрямована на співпрацю із зацікавленими підприємствами. Наукові положення, висновки та рекомендації, що одержані у відділі на замовлення провідних підприємств ракетно-космічної та авіаційної галузі, забезпечили теоретичну та практичну основу для запровадження заходів з посилення співпраці між наукою та підприємствами (АТ «Івченко-Прогрес», АТ «АНТОНОВ», ДП «КБ «Південне» ім. М. К. Янгеля», АТ «МОТОР СІЧ»).

д.т.н., с.н.с. Угрімов С.В., д.т.н., проф. Сметанкіна Н.В. – члени редакційної колегії наукового журналу (категорія Б) Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia (Україна); https://journal-me.com/redkolegiya/;

д.т.н., проф. Сметанкіна Н.В. – член редакційної колегії наукового фахового категорії «Б» збірника наукових праць «Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій» (Україна); https://pommk.dp.ua/index.php/journal/about/editorialTeam; та наукового журналу (категорія «Б») «Aerospace Technic and Technology» (Україна); https://nti.khai.edu/ojs/index.php/aktt/about/editorialTeam;

к.т.н., с.н.с. Протасова Т.В. – відповідальний секретар наукового журналу (категорія Б) Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia (Україна); https://journal-me.com/redkolegiya/.

Д.т.н., проф. Н. Сметанкіна та с.н.с., к.т.н. Т. Протасова є членами організаційного та програмного комітетів міжнародної наукової конференції (International Conference on Advanced Mechanical and Power Engineering (CAMPE); https://campe.ipmach.kharkov.ua/), співзасновником якої є ІЕМС НАН України.

Д.т.н., проф. Сметанкіна Н.В. є запрошеним редактором спецвипуску “Sustainable Innovations and Advanced Techniques in Composite Structures: Towards a Greener Future”, міжнародний науково-технічний журнал Sustainability (Q1, Q2), 2024-2026; https://www.mdpi.com/journal/sustainability/special_issues/8F8LFC8K6S та запрошеним редактором спецвипуску “Contemporary Polymer Composites: from Sustainable Biomaterials to Digital Design and Smart Technologies”, міжнародний науково-технічний журнал Discover Materials (Scopus, Q1, Q2, Springer Nature); 2025-2026; https://link.springer.com/collections/igabcbfjai

Д.т.н., с.н.с. Угрімов С.В., д.т.н., проф. Сметанкіна Н.В. є членами Національного комітету України з теоретичної та прикладної механіки.

Фундаментальні дослідження

1. Наукова робота «Розробка розрахунково-експериментальних методів діагностування віброміцності і ресурсу енергетичних машин та ракетно-космічної техніки при нестаціонарних термосилових навантаженнях» (III-63-15, ДР № 0115U001088).

Замовник – НАН України.

Термін виконання: 2015–2019 рр.

Науковий керівник – завідувач відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н. В. (2018–2019 рр.).

Результат виконання НДР:

– створено нові та удосконалено існуючі математичні моделі, які враховують вплив процесів пластичності, повзучості, пошкодженості, тріщиноутворення, а також вібрацій на ресурсні та віброміцнісні характеристики енергетичного та ракетно-космічного устаткування;

– розроблено методологію розв’язання задач із використанням моделі неізотермічного термопластичного деформування матеріалу з урахуванням історії навантаження та накопичення пошкодженості матеріалу;

– запропоновано методику оцінки росту тріщин, що базується на концепції накопичення розсіяних пошкоджень в матеріалі, яка дозволяє розглядати асиметричне циклічне навантаження з врахування контакту берегів тріщини при стискаючих напівциклах навантаження.

Форма визнання результатів НДР:

– звіт про НДР схвалено на засіданні Вченої ради ІПМаш НАНУ, бюро ВФТПЕ НАНУ;

– пропозиції та рекомендації щодо зниження динамічних напружень в елементах піротехнічної системи відділення обтічника при ударному контакті через пластичний демпфер під час «підхоплення» використано в ДП «КБ «Південне» ім. М.К. Янгеля»; рекомендації по оптимізації проведення маневрених режимів роботи турбоагрегату використано на Київська ТЕЦ-5;

– видано колективну монографію (Морачковський О. К., Дмитрик В. В., Усатий О. П., Зайцев Б. П., Скульський В. Ю., Гришин М. М., Пащенко Ю. Г., Кантор О. Г., Коноваленко О. В. Створення роторів турбін великої потужності: монографія. Харків: ФОП Панов А. М., 2018. 224 с.);

– опубліковано 3 статті у наукових періодичних виданнях, що індексуються світовими наукометричними базами даних (Web of Science, Scopus);

– опубліковано 28 статей у вітчизняних наукових виданнях, включених до Переліку наукових фахових видань України;

– зроблено 22 доповіді на міжнародних наукових конференціях, які опубліковано у відповідних збірках матеріалів конференцій.

Особливе досягнення – пров. наук. співр., д-р техн. наук Зайцев Б.П. став лауреатом Державної премії України в галузі науки і техніки 2019 року.

Практичні наслідки:

– запропонована методика та результати досліджень кінетики тріщин при багаторежимному циклічному навантаженні з урахуванням контакту їх берегів та пружнопластичного деформування матеріалу в зоні вершини тріщини можуть бути використані для оцінки живучості елементів парових турбін (наприклад, термокомпенсаційних канавок роторів на пуско-зупинних режимах, замкових з’єднаннях лопаток з дисками та ін.).

– на основі тривимірної моделі коливань ротора з «дихаючою» тріщиною з урахуванням впливу температурного поля досліджено особливості динамічних характеристик в робочому діапазоні ротора турбіни Т-250/300-240.

 

2. Наукова робота «Аналіз міцності об’єктів енергетики, нафтохімічної та аерокосмічної промисловості з урахуванням попередньо напруженого стану» (ІІІ-65-15, ДР № 0115U001090).

Замовник – НАН України.

Термін виконання: 2015–2019 рр.

Науковий керівник – завідувач відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н. В. (2018–2019 рр.).

Результат виконання НДР:

– створені нові та розвинені існуючі методи аналізу статичної і динамічної міцності об’єктів енергетики, нафтохімічної та аерокосмічної промисловості під дією інтенсивних навантажень з урахуванням гідропружних ефектів і попередньо напруженого стану;

– розроблено методику розрахунку власних частот коливань кришок радіально-осьових і поворотно-лопатевих гідротурбін у вакуумі та при взаємодії з водою з урахуванням попередньо напруженого стану конструкції;

– розроблено методику оптимального проєктування контуру отвору в ребрі жорсткості в кришці гідротурбіни; проведено модифікацію розміру отворів в кришці поворотно–лопатевої гідротурбіни для розташування обладнання та зменшення ваги при статистичному осесиметричному навантаженні з використанням градієнтного методу;

– розроблено нові та вдосконалено існуючі методи аналізу температурних полів і термонапруженого стану шаруватих елементів складної форми для авіаційної та наземної техніки при впливі імпульсних теплових навантажень;

– розроблено метод дослідження процесу поширення хвиль у стрижнях із сапфіру з різною орієнтацією кристалографічних осей; теоретично визначено значення швидкості поширення хвиль у сапфірі на різних моделях;

– запропоновано ефективний аналітико-чисельний метод дослідження нестаціонарних коливань шаруватих пластин з анізотропними шарами при імпульсних та ударних навантаженнях;

– виявлено ефект концентрації напружень у багатошаровому склінні літальних апаратів під впливом внутрішніх розподілених джерел тепла та запропоновано оптимальні форми цих джерел для зниження напружень;

– розроблено методику оптимального проєктування шаруватих елементів енергетичних і транспортних конструкцій під впливом високошвидкісних інтенсивних навантажень, яка враховує геометричні та міцнісні обмеження;

– створено ефективну методику моделювання руху рідини, яка ґрунтується на удосконаленому методі граничних елементів, при дослідженні коливань пружних та жорстких оболонок обертання, частково заповнених рідиною; досліджено динамічні характеристики відповідальних оболонкових систем, які заповнені рідиною, в широкому діапазоні конструктивних параметрів.

Форма визнання результатів НДР:

– звіт про НДР схвалено на засіданні Вченої ради ІПМаш НАНУ, бюро ВФТПЕ НАНУ;

– удосконалена методика розрахунку власних частот циклічно симетричних деталей і вузлів гідротурбін використано при розрахунку власних частот кришок гідротурбін з урахуванням впливу рідини і жорсткості верхнього кільця направляючого апарату у АТ «Турбоатом»;

– результати розрахункового дослідження термонапруженого стану багатошарового скління з електрообігрівом для наземної техніки використано для оцінки міцності кулестійкого скління військової техніки у ТОВ «Вектор-ХХІ»;

– опубліковано 15 статей у наукових періодичних виданнях, що індексуються світовими наукометричними базами даних (Web of Science, Scopus);

– опубліковано 30 статей у вітчизняних наукових виданнях, включених до Переліку наукових фахових видань України;

– зроблено 50 доповідей на міжнародних наукових конференціях, які опубліковано у відповідних збірках матеріалів конференцій;

– отримано 1 патент.

Практичні наслідки:

– методи аналізу температурних полів і термонапруженого стану шаруватих елементів складної форми можуть бути використані для розробки нових зразків багатошарового скління з обігрівом для військової техніки при впливі нестаціонарних теплових навантаженнях;

– метод дослідження коливань шаруватих пластин при нестаціонарних навантаженнях можуть бути використаний для розробки нових та дослідження існуючих кулестійких елементів літальних апаратів військової техніки.

– удосконалена методика розрахунку власних частот циклічно симетричних деталей і вузлів гідротурбін використана АТ «Турбоатом» при розрахунку власних частот кришок гідротурбін з урахуванням впливу рідини і жорсткості верхнього кільця направляючого апарату.

 

3. Наукова робота «Розробка методів дослідження фізичних процесів в енергетичних установках на основі теорії R-функцій» (III-69-16).

Замовник – НАН України.

Термін виконання: 2016–2020 рр.

Науковий керівник – провідний науковий співробітник, д.т.н., проф. Шейко Т. І.

Результат виконання НДР:

– розроблено чисельно-аналітичний метод розв’язання нелінійних початково-крайових задачі повзучості, який базується на використанні методів R-функцій, Рітца та Рунге-Кутта-Мерсона;

– розв’язано задачу повзучості та тривалої міцності для шаруватих циліндрів, пластин та тіл обертання з довільною формою меридіонального перерізу, виконаних з функціонально-градієнтних матеріалів;

– досліджено вплив градієнтних властивостей матеріалу і геометричної форми на напружено-деформований стан при повзучості;

– розроблено метод визначення напружено-деформованого стану при повзучості осесиметрично навантажених циліндрів, що знаходяться в умовах нерівномірного нагрівання;

– розроблено конструктивні засоби побудови рівнянь границь областей з трансляційним і циклічним типами симетрії, що дозволило істотно зменшити кількість операцій з подальшою автоматизацією цього процесу, а, отже, зменшити і час вирішення завдань;

– досліджено гідродинамічні і температурні поля при полізональному обребренні оболонки ТВЕЛу для різних значень параметрів закрутки і виду поверхонь, що оребрюють;

– розроблено підхід до поліпшення продуктивності відображення результатів розрахунків у 3D за допомогою оклюзивного обрізання та трасування променів з використанням константної пам’яті CUDA.

Форма визнання результатів НДР:

– звіт про НДР схвалено на засіданні Вченої ради ІПМаш НАНУ і бюро ВФТПЕ НАНУ;

– опубліковано 8 статей у наукових періодичних виданнях, що індексуються провідними наукометричними базами даних (Web of Science, Scopus);

– опубліковано 9 статей у вітчизняних наукових виданнях, включених до Переліку наукових фахових видань України;

– зроблено 8 доповідей на міжнародних наукових конференціях, які опубліковано у відповідних збірках матеріалів конференцій;

Практичні наслідки:

– пропонується подальше використання отриманих результатів на підприємствах авіакосмічної промисловості та енергомашинобудування при проєктуванні нового та модернізації діючого обладнання для вирішення задач підвищення міцності елементів конструкцій при експлуатаційних та аварійних навантаженнях;

– результати роботи є корисними для подальшого впровадження, а нові теоретичні здобутки повинні входити до спецкурсів, що викладаються на відповідних факультетах.

 

4. Наукова робота «Розвиток методології розрахунку міцності і довговічності сучасних енергетичних установок та авіаційно-ракетної техніки при посилених термосилових і динамічних навантаженнях» (ІІІ-8-20, ДР № 0120U101346).

Замовник – НАН України.

Термін виконання: 2020–2024 рр.

Науковий керівник – завідувач відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н. В.

Результат виконання НДР:

– створено нові й удосконалено існуючі методів розрахункової оцінки теплових, термомеханічних та коливальних процесів у елементах конструкцій енергетичного та транспортного машинобудування, авіаційної і ракетно-космічної техніки при інтенсивних силових і температурних навантаженнях для уточненої оцінки впливу нових конструктивних рішень на показники міцності і довговічності конструкцій та для забезпечення надійності їх експлуатації;

– розроблено розрахункову методику для визначення тривимірного напружено-деформованого стану елементів конструкцій із неоднорідних та композитних матеріалів з урахуванням пластичних деформацій при імпульсному та ударному навантаженнях, яка може бути успішно використана для розрахунку міцності і довговічності ракето-космічної, авіаційної техніки та енергетичного обладнання;

– розроблено методику оцінки міцнісного стану робочих лопаток вентилятора авіаційного двигуна при ударі птахів, що дозволяє частково замінити дорогі експериментальні дослідження при сертифікації двигунів;

– запропоновано нові моделі конструктивних елементів паливного бака вафельної конструкції ракети-носія, проведено розрахункові дослідження їх напруженого стану у тривимірній пружно-пластичній постановці з урахуванням впливу експлуатаційних і конструктивних факторів;

– проведено розрахункові дослідження за створеними моделями напружено-деформованого і вібраційного стану конструкцій енергетики й авіаційно-ракетної техніки та їх удосконалення.

Форма визнання результатів НДР:

– звіт про НДР схвалено на засіданні Вченої ради ІПМаш НАНУ і бюро ВФТПЕ НАНУ;

– опубліковано 31 статей у наукових періодичних виданнях, що індексуються провідними наукометричними базами даних (Web of Science, Scopus);

– опубліковано 14 статей у вітчизняних наукових виданнях, включених до Переліку наукових фахових видань України;

– зроблено 66 доповідей на міжнародних наукових конференціях, які опубліковано у відповідних збірках матеріалів конференцій;

Практичні наслідки:

– продовження ресурсу енергетичних машин, а також оптимізація змінних режимів експлуатації, підвищення надійності авіаційно-ракетного обладнання шляхом удосконалення конструкцій силових елементів;

– підвищення рівня безпеки експлуатації енергомашин, сприяння підвищенню надійності та довговічності об’єктів вітчизняного енергетичного та транспортного машинобудування, а також аерокосмічної техніки;

– зменшення матеріалоємності та собівартості конструкцій в умовах посилених навантажень;

– впровадження результатів розрахунку досліджуваних об’єктів дозволить зменшити витрати на їх проєктування, скоротити кількість експериментальних досліджень та буде сприяти підвищенню конкурентноздатності вітчизняних підприємств.

 

Прикладні дослідження

5. Наукова робота «Оцінка вібронавантаженості несучих елементів конструкцій при нестаціонарних збуреннях» (III-73-17, ДР № 0117U000878).

Замовник – НАН України.

Термін виконання: 2017–2019 рр.

Наукові керівники – провідний науковий співробітник, д.т.н., проф. Шульженко М. Г., провідний науковий співробітник, д.т.н., с.н.с. Зайцев Б. П.

Результат виконання НДР:

– проведено розрахункові дослідження параметрів вібраційної напруженості несучих елементів потужних енергоблоків, які показали, що при заданих сейсмічних навантаженнях турбоагрегати задовольняють вимогам сейсмостійкості;

– виконано оцінку деформування елементів космічної техніки з урахуванням хвильових процесів при раптовому кінематичному та силовому навантаженні, що дозволяє значно скоротити витрати при виборі прийнятного варіанта конструкції.

Форма визнання результатів НДР:

– звіт про НДР схвалено на засіданні Вченої ради ІПМаш НАНУ і бюро ВФТПЕ НАНУ;

– опубліковано 3 статей у вітчизняних наукових виданнях, включених до Переліку наукових фахових видань України;

– зроблено 1 доповідь на міжнародній науковій конференції, тези якої опубліковано у збірці матеріалів конференції.

Практичні наслідки: результати дослідження параметрів вібрації та навантаженості елементів кріплення системи при сейсмічних впливах можуть бути використані АТ «Укренергомашини» при проєктуванні нових сейсмостійких турбоагрегатів та для оцінки сейсмостійкості працюючих турбомашин з метою підвищення надійності й безпеки експлуатації та запобігання непланових ремонтів турбінного обладнання. Розв’язання задачі забезпечення сейсмостійкості турбоагрегатів пов’язано з аналізом поведінки системи турбоагрегат-фундамент-основа при динамічних впливах різної інтенсивності для виявлення навантаженості і відсутності зачіпання елементів та підвищення надійності системи. Розроблене програмне забезпечення може бути використано для розрахунку міцності елементів систем відділення в ракетобудуванні для зменшення витрат на експериментальні дослідження при відпрацюванні вузлів ракетно-космічної техніки в ДП «КБ «Південне».

 

6. Наукова робота «Розробка методик розрахунку параметрів граничного стану елементів турбін і авіаційно-ракетної техніки» (III-9-20, ДР № 0120U101349).

Замовник – НАН України.

Термін виконання: 2020–2022 рр.

Науковий керівник – зав. відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н. В.

Результат виконання НДР: побудовано нові розрахункові моделі та розроблено ефективні методи дослідження граничного стану внутрішніх корпусів парових турбін в умовах повзучості, паливних баків вафельної конструкції ракети-носія у тривимірній постановці з урахуванням пружно-пластичного деформування матеріалу, обтічників літаків при ударному навантаженні внаслідок зіткнення із птахом.

Форма визнання результатів НДР:

– результати досліджень несучої здатності паливного бака ракети-носія в залежності від конструктивних параметрів використані в ДП «КБ «Південне»;

– результати дослідження міцності композитного радіопрозорого обтічника літака при зіткненні з птахом для різних параметрів ударного навантаження використано у ДП «Антонов»;

– опубліковано 7 статей у наукових періодичних виданнях, що індексуються провідними наукометричними базами даних (Web of Science, Scopus);

– опубліковано 5 статей у вітчизняних наукових виданнях, включених до Переліку наукових фахових видань України;

– зроблено 4 доповіді на міжнародних наукових конференціях, які опубліковано у відповідних збірках матеріалів конференцій;

– опубліковано 4 розділи у колективній монографії в Україні («Інноваційна взаємодія з вітчизняним паливно-енергетичним комплексом: досвід ІПМаш НАН України»; за заг. ред. акад. Ю. М. Мацевитого. Київ: Наукова думка, 2021).

Практичні наслідки:

– результати досліджень термонапруженого стану внутрішнього корпусу та діафрагми парової турбіни у тривимірній постановці в умовах повзучості можуть бути використані при оцінці термоміцності існуючих та проєктуванні нових конструктивних елементів парових турбін та при модифікації конструкції турбіни в АТ «Українські енергетичні машини».

– результати досліджень несучої здатності паливного бака ракети-носія можуть бути використані для оцінки несучої здатності паливних баків ракет-носіїв різних конструкцій та частково замінити проведення високозатратних натурних випробувань у ДП «КБ «Південне»;

– метод розрахунку та моделі птаха можуть бути використані для аналізу напружено-деформованого стану елементів конструкцій літаків в уточнених постановках з урахуванням пружно-пластичного та крихкого деформування матеріалу у ДП «Антонов».

 

7. Наукова робота «Спеціалізовані пристрої неруйнівного контролю для оцінки технічного стану по параметрах коливань обертових та необертових частин механізмів» № Р2.3.2-2018 (II-90-16, ДР № 0116U006390).

Замовник – НАН України, Цільова програма наукових досліджень НАН України «Надійність і довговічність матеріалів, конструкцій, обладнання та споруд» (Ресурс-2).

Термін виконання: 2016–2018 рр.

Наукові керівники – зав. відділу, д-р техн. наук, проф. Шульженко М. Г., старш. наук. співроб., канд. техн. наук, старш. наук. співроб. Гармаш Н.Г.

Результат виконання НДР:

– створено пристрій для визначення дисбалансу та зрівноваження роторів на балансувальному верстаті маятникового типу або у власних підшипниках ротора турбоагрегату. До його складу входять два інтелектуальні датчики вібропереміщення (для безконтактного виміру вібропереміщення опори чи ротора), оптичний датчик для формування синхромітки і Mini-PC для обробки та реєстрації інформації. Датчики підключаються до ноутбука через адаптер USB/RS-485. Збір даних і візуалізація параметрів вібрації здійснюється розробленим програмним забезпеченням. Проведено випробування пристрою на балансувальному верстаті маятникового типу в умовах станції;

– створено пристрої керування електродинамічними та електромеханічними вібростендами з використанням інтелектуальних датчиків вібрації. Пристрої випробувано на стендах Tira та ВУ-15М;

– розроблено пристрій контролю технічного стану контактних кілець щітково-контактного апарата по параметрах вібрації. До складу пристрою входять 4 інтелектуальних датчики контролю вібропереміщення контактних кілець, 2 інтелектуальних датчики контролю вібрації ротора, 1 датчик фазової мітки, Mini-PC для обробки та реєстрації інформації. Пристрій дозволяє виконувати функції контролю вібраційного стану контактних кілець та визначати їх спрацювання.

Форма визнання результатів НДР:

– звіт про НДР схвалено на засіданні Вченої ради ІПМаш НАНУ та на засіданні виїзної сесії Наукової ради цільової комплексної програми НАН України «Надійність і довговічність матеріалів, конструкцій, обладнання та споруд» (Ресурc-2);

– проведено випробування пристрою зрівноваження роторів на балансувальному верстаті маятникового типу та у власних підшипниках ротора турбоагрегату в умовах ТЕС;

– проведено модернізацію пристроїв контролю вібрації автоматизованої системи вібродіагностики турбоагрегату К-300-240 (енергоблоки 1 і 3 Трипільської ТЕС) та отримано метрологічні сертифікати на системи вібродіагностики;

– опубліковано 1 статтю у вітчизняних наукових виданнях, включених до Переліку наукових фахових видань України;

– зроблено 2 доповіді на міжнародних наукових конференціях, які опубліковано у відповідних збірках матеріалів конференцій.

Практичні наслідки:

– розроблені пристрої діагностування вібраційного стану обладнання використовують удосконалені інтелектуальні датчики, що може бути використано для розширення бази знань експертної системи вібродіагностики;

– створені пристрої діагностування можуть використовуватися для оцінки вібраційного стану енергетичного обладнання ТЕС і ТЕЦ та інших промислових об’єктів.

 

8. Наукова робота «Розробка методологічних основ розрахунку напруженого стану світлопрозорих багатошарових елементів конструкцій літальних апаратів при імпульсних та ударних впливах» № Р1.3.2-2016 (II-92-16, ДР № 0116U005114).

Замовник – НАН України, Цільова програма наукових досліджень НАН України «Надійність і довговічність матеріалів, конструкцій, обладнання та споруд» (Ресурс-2).

Термін виконання: 2016–2020 рр.

Науковий керівник – зав. відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н. В.

Результат виконання НДР: розроблено нову методологію дослідження напружено-деформованого стану багатошарових світлопрозорих елементів скління літальних апаратів і військової техніки при імпульсних впливах та ударі тілом, яка заснована на уточнених моделях скління; створено нову модель ударного імпульсу, який моделює навантаження при зіткненні скління з птахом; модель імпульса базується на гідродинамічній теорії та результатах натурних випробувань; проведено розрахункову оцінку міцності існуючих композицій багатошарових світлопрозорих елементів скління літальних апаратів і військової техніки виробництва ТОВ «Спецтехскло А»; запропоновано нові варіанти скління, які є покращеними за критеріями кулестійкості та птахостійкості.

Форма визнання результатів НДР:

– звіт про НДР схвалено на засіданні Вченої ради ІПМаш НАНУ і Наукової ради Цільової комплексної програми НАН України «Надійність і довговічність матеріалів, конструкцій, обладнання та споруд» (Ресурc-2);

– результати дослідження міцності скління при ударі птахом та рекомендації щодо покращення міцнісних характеристик та щодо підвищення кулестійкості багатошарових світлопрозорих елементів літальних апаратів використано у практиці проєктування та виробництва виробів скління літальних апаратів у ТОВ «Спецтехскло А», що підтверджується довідкою про використання результатів.

– опубліковано 4 статті у наукових періодичних виданнях, що індексуються провідними наукометричними базами даних (Web of Science, Scopus);

– зроблено 5 доповідей на міжнародних наукових конференціях, які опубліковано у відповідних збірках матеріалів конференцій;

Практичні наслідки: розроблена методологія може бути використана при створенні нових зразків кулестійкого скління для літаків з урахуванням вимог щодо птахостійкості та при дослідженні міцності шаруватих елементів конструкцій в аерокосмічній промисловості під впливом експлуатаційних та аварійних навантажень. Проведення варіантних розрахунків за розробленою методологією дозволить зменшити кількість дорогих натуральних експериментів та буде сприяти поліпшенню стану навколишнього середовища.

 

9. Наукова робота «Методологічні основи розрахункового дослідження напружено-деформованого стану і ресурсу елементів конструкційної оптики літальних апаратів при експлуатаційних навантаженнях з урахуванням дефектів та попередньо-напруженого стану» № Р.1.2.2–2021 (ІІ-20-21, ДР № 0121U110470).

Етап 1. «Розробка методики оцінки параметрів напружено-деформованого стану конструкційної оптики літальних апаратів з урахуванням залишкових напружень у термо- та іонозміцненому склі та дефектності поверхневого шару».

Замовник – НАН України, Цільова програма наукових досліджень НАН України «Науково-технічні проблеми моніторингу стану, оцінювання і подовження ресурсу конструкцій, обладнання та споруд тривалої експлуатації» (Ресурс-3).

Термін виконання: 2021–2025 рр.

Науковий керівник – зав. відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н. В.

Результат виконання НДР: розроблено методику оцінки напружено-деформованого стану конструкційної оптики літальних апаратів з урахуванням залишкових напружень у термо- та іонозміцненому склі та дефектності поверхневого шару. Створено уточнені підходи до оцінки міцності багатошарових елементів світлопрозорих елементів конструкцій літальних апаратів при експлуатаційних та аварійних навантаженнях з урахуванням залишкових напружень у іонозміцнених стеклах. Визначені параметри навантаженості скління при експлуатаційних та аварійних навантаженнях. Розроблено уточнений метод розв’язання задач термопружності багатошарового скління неканонічної форми у плані, що дозволяє подати розв’язок задачі в аналітичній формі.

Форма визнання результатів НДР:

– звіт про НДР схвалено на засіданні Вченої ради ІПМаш НАНУ і Наукової ради Цільової комплексної програми НАН України «Науково-технічні проблеми моніторингу стану, оцінювання і подовження ресурсу конструкцій, обладнання та споруд тривалої експлуатації» (Ресурс-3);

– результати дослідження характеру і рівня напруженості у шарах скління при експлуатаційних та аварійних навантаженнях, а також типових ушкоджень скління використано у практиці проєктування та виробництва виробів скління літальних апаратів у ТОВ «Спецтехскло А», що підтверджується довідкою про використання результатів;

– опубліковано 2 статті у наукових періодичних виданнях, що індексуються провідними наукометричними базами даних (Web of Science, Scopus) та 1 стаття у виданні категорії Б;

– зроблено 2 доповіді на міжнародних наукових конференціях, які опубліковано у відповідних збірках матеріалів конференцій;

Практичні наслідки: розроблена методика оцінки напружено-деформованого стану конструкційної оптики літальних апаратів може бути використана при створенні нових зразків з урахуванням залишкових напружень у термо- та іонозміцненому склі та дефектності поверхневого шару.

10–12. Проєкти за Цільовою науково-технічною програмою оборонних досліджень (ІПМаш-2024/1, ІПМаш-2024/3, ІЕМС-2025/3).

 

Господарчі договори:

1. Господарчий договір «Динаміка та міцність елементів ракетних конструкцій при нестаціонарних температурних і силових навантаженнях» (V-56-2017, ДР № 0117U003600).

Замовник – ДП «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля».

Термін виконання: 2017–2018 р.

Вартість – всього 300 тис. грн., в т.ч. 45 тис. грн. в 2018 р.

Науковий керівник роботи – пров. наук. співр., д-р техн. наук, проф. Шульженко М.Г.

Результат виконання НДР: досліджено напружено-деформований стан елементів ракетних конструкцій при нестаціонарних температурних і силових навантаження

Наслідки: результати роботи використано ДП «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля» у подальших дослідженнях.

 

2. Господарчий договір «Динаміка та міцність оболонок обертання» (V-80-2018, ДР № 0118U006580).

Замовник – ДП «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля».

Термін виконання: 2018–2019 р.

Вартість – 350 тис. грн.

Науковий керівник роботи – зав. відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н.В.

Результат виконання НДР: розроблено методику, розрахункову модель та виконано розрахункові дослідження міжступеневого відсіку ракети-носія «Циклон-4М» при відділенні.

Наслідки: результати роботи використано ДП «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля» у подальших дослідженнях елементів складової конструкції обтічника при відокремленні від ракети.

 

3. Господарчий договір «Розрахунок на сейсмостійкість блока вузла заміру розходу газу на розпалювання факельної системи УЗРГ-005», виготовленого на основі вузла обліку газу в блочному виконанні УУГ-1-50-6,3-1) № 2018/02/Ukr (UZ) (V-84-2018, ДР № 0118U006651).

Замовник – ПАТ «Енергооблік».

Термін виконання: 2018 р.

Вартість – 14,0 тис. грн.

Науковий керівник роботи – зав. відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н.В.

Результат виконання НДР: за допомогою розробленої на основі методу скінченних елементів розрахункової методики проведено дослідження сейсмостійкості блоку вузла виміру витрати газу на розпалювання факельної системи при сейсмічних навантаженнях різної інтенсивності, які задаються за допомогою реальних та синтезованої акселерограм.

Наслідки: результати проведених досліджень показали, що конструкція є сейсмостійкою і не буде зруйнована при її експлуатації. Результати досліджень використовуються ПАТ «Енергооблік» для подальших досліджень.

 

4. Господарчий договір «Експертне дослідження дефектів зовнішнього виду оскління бойових бронемашин» (V-97-2019, ДР № 0119U102699).

Замовник – ТОВ «Вектор-ХХІ».

Термін виконання: 2019 р.

Вартість – 15,0 тис. грн.

Науковий керівник – зав. відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н. В.

Результат виконання НДР:

– за допомогою розробленого на основі методу скінченних елементів програмного забезпечення у тривимірній постановці розв’язано задачі нестаціонарної й стаціонарної теплопровідності й термопружності;

– проведено розрахункові дослідження термонапруженого стану багатошарового куленепробивного скління з електрообігрівом у заданому діапазоні температур;

– установлено, що розшарування склопакета може відбуватися з наступних причин: неприпустимі температурні режими, що призводять до втрати адгезійних властивостей клею; механічні силові впливи на склопакет; впливи, що виникають при установці склопакетів; а також при порушенні умов експлуатації.

Наслідки: результати дослідження термонапруженого стану та причин розшарування скління може використовуватися у проєктуванні спеціальної та військової техніки, яка експлуатується у різних кліматичних умовах, з метою підвищення захисту екіпажу. Результати досліджень використовуються ТОВ «Вектор-ХХІ».

 

5. Господарчий договір «Розрахункова оцінка птахостійкості модифікованого скла ТСК 008УО та оптимізація його структури за параметрами кулестійкості і ваги» (V-98-2019, ДР № 0119U102797).

Замовник – Інститут проблем міцності ім. Г. С. Писаренка НАН України.

Термін виконання: 2019 р.

Вартість – 198 тис. грн.

Науковий керівник – зав. відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н. В.

Результат виконання НДР:

– створено розрахункову методику оцінки кулестійкості та птахостійкості багатошарового скління кабіни екіпажу літаків АН-178, яка враховує геометричні, фізичні і механічні характеристики птаха, кулі та кожного з шарів пакету;

– враховано особливості процесу зіткнення птаха з елементами скління та твердим тілом на основі узагальненої теорії багатошарових пластин і оболонок та рівнянь тривимірної еластодинаміки;

– проведено розрахунок та оцінку існуючих і модифікованих композицій скла ТСК008УО і ТСК008У та розроблено рекомендації щодо покращення параметрів скління за критеріями кулестійкості та птахостійкості.

Наслідки: подальше впровадження результатів при проєктуванні елементів скління у ТОВ «Спецтехстекло А» та на ДП «Антонов».

 

6. Господарчий договір «Удосконалення математичної моделі пошкодження робочих лопаток вентилятора ТРДД при ударі птаха» (V-4-2020/14/20-КНДК, ДР № 0120U103073).

Замовник – Запорізьке машинобудівне конструкторське бюро «Прогрес» імені академіка О. Г. Івченка.

Термін виконання: 2020–2022 рр.

Вартість – 250 тис. грн.

Науковий керівник роботи – зав. відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н. В.

Результат виконання НДР: розроблено математичні розрахункові моделі пошкоджень робочих лопаток вентилятора ТРДД при ударі летючих середніх зграйних і одиночних великих птахів, реалізовані в модулі явної динаміки LS-DYNA, які включають скінченноелементні розрахункові схеми з випробуваними моделями матеріалів і рівнянь стану титанового сплаву РЛВ і моделі птаха

Наслідки: розроблені математичні моделі дозволяють проводити варіантні розрахункові віртуальні випробування об’єктів, що досліджуються., а саме робочих лопаток вентилятора ТРДД, на предмет їх динамічної поведінки при попаданні птахів із симуляцією процесів пластичного деформування та руйнування при варіюванні різних фізичних, геометричних та технологічних параметрів. Подальше впровадження результатів у Запорізьке машинобудівне конструкторське бюро «Прогрес» імені академіка О. Г. Івченка при розробці нових двигунів згідно з міжнародними стандартами.

 

7. Господарчий договір «Розробка методики оцінки птахостійкості конструкції крила та оперення» з АТ «Антонов» (V-21-2021, ДР № 0122U001933).

Замовник – АТ «Антонов».

Термін виконання: 2022–2026 рр.

Вартість – 700 тис. грн.

Науковий керівник роботи – зав. відділу, д-р техн. наук, проф. Сметанкіна Н. В.

Результат виконання НДР: розроблено методику розрахунку ступеня пошкодження конструкцій носової частини крила, оперення та пілону літака при зіткненні з птахом:

Практичні наслідки: розроблені математичні моделі птаха та конструкцій крила дозволяють проводити подальші варіантні розрахунки на міцність при проєктуванні нових літаків згідно з міжнародними стандартами. Результати роботи будуть використані на АТ «Антонов».

 

8. Проєкти підрозділу, фінансовані на конкурсній основі із зарубіжних джерел, та обсяги їх фінансування

Clean Sky of the Project of the EU’s Horizon 2020, AERO-UA Travel Grant No 724034 (персональний грант, виданий 17.06.2019 Керівним комітетом проєкту AERO-UA в рамках дослідницької та інноваційної програми ЄС «Горизонт 2020» за грантовою угодою. Отримувач – зав. відділу, д.т.н., проф. Сметанкіна Н. В. 1000 євро

Підготовлено та захищено 6 докторських та 14 кандидатських дисертацій.

Монографії

1. Підвищення енергоефективності роботи турбоустановок ТЕС і ТЕЦ шляхом модернізації, реконструкції та удосконалення режимів їх експлуатації / Ю. М. Мацевитий, М. Г. Шульженко, В. М. Голощапов, П. П Гонтаровський, В. Г. Дєдов, А. О. Костіков, О.В. Павленко, А. В. Русанов, В. В. Соловей, В. І. Цибулько. Київ: Наук. думка, 2008. 366 с.
2. Морачковський О. К., Дмитрик В. В., Усатий О. П., Зайцев Б. П., Скульський В. Ю., Гришин М. М., Пащенко Ю. Г., Кантор О. Г., Коноваленко О. В. Створення роторів турбін великої потужності: монографія. Харків: ФОП Панов А. М., 2018. 224 с.
3. Пак А. О., Пак А. В., Погожих М. І., Онищенко В. М., Сметанкіна Н. В. Наукові основи ефекту індукованого тепломасообміну: монографія. Харків: Міська друкарня, 2023. 144 с. https://repo.btu.kharkov.ua/handle/123456789/24177.

Розділ в монографії

1. Zaitsev B. P., ProtasovaT. V. Model and method to calculate nonlinear oscillations of a rod with a longitudinal near-surface crack, with account taken of local buckling. Chapter in collective monograph “Mathematical and computer modeling of engineering systems”. In edition by V. S. Hudramovich. Latvia, Riga: “Baltija Publishing”, 2020. P. 143–158.
2. Шульженко М. Г., Зайцев Б. П., Асайонок О. В. Розрахункова діагностика НДС діафрагм парових турбін в умовах високих температур з урахуванням чинників. Розділ в монографії «Інноваційна взаємодія з вітчизняним паливно-енергетичним комплексом: досвід ІПМаш НАН України»; за заг. ред. акад. Ю. М. Мацевитого. Київ: Наукова думка, 2021. С. 109–112.
3. Гонтаровський П. П., Єфремов Ю. Г., Гармаш Н. Г. Діагностика термонапруженого стану та спрацювання ресурсу високотемпературних роторів парових турбін. Лічильник ресурсу. Розділ в монографії «Інноваційна взаємодія з вітчизняним паливно-енергетичним комплексом: досвід ІПМаш НАН України»; за заг. ред. акад. Ю. М. Мацевитого. Київ: Наукова думка, 2021. С. 117–122.
4. Шульженко М. Г., Гонтаровський П. П., Гармаш Н. Г., Глядя А. О. Визначення сейсмостійкості турбоагрегатів. Розділ в монографії «Інноваційна взаємодія з вітчизняним паливно-енергетичним комплексом: досвід ІПМаш НАН України»; за заг. ред. акад. Ю. М. Мацевитого. Київ: Наукова думка, 2021. С. 123–125.
5. Шульженко М. Г., Гонтаровський П. П., Гармаш Н. Г., Мележик І. І. Визначення тріщиностійкості високотемпературних елементів енергомашин. Розділ в монографії «Інноваційна взаємодія з вітчизняним паливно-енергетичним комплексом: досвід ІПМаш НАН України»; за заг. ред. акад. Ю. М. Мацевитого. Київ: Наукова думка, 2021. С. 126–128.
6. Шульженко М. Г., Гонтаровський П. П., Матюхін Ю. І. Розрахункове визначення повзучості високотемпературних елементів парових турбін. Розділ в монографії «Інноваційна взаємодія з вітчизняним паливно-енергетичним комплексом: досвід ІПМаш НАН України»; за заг. ред. акад. Ю. М. Мацевитого. Київ: Наукова думка, 2021. С. 129–132.
7. Сметанкіна Н. В. Міцність багатошарових елементів захисних конструкцій атомних електростанцій в разі імпульсного навантаження. Розділ в монографії «Інноваційна взаємодія з вітчизняним паливно-енергетичним комплексом: досвід ІПМаш НАН України»; за заг. ред. акад. Ю.М. Мацевитого. Київ: Наукова думка, 2021. С. 143–145.
8. Шульженко М. Г., Гонтаровський П. П., Гармаш Н. Г. Оцінювання ресурсу роторів парових ТЕС і ТЕЦ, що працюють із урахуванням змінних і пікових навантажень. Розділ в монографії «Інноваційна взаємодія з вітчизняним паливно-енергетичним комплексом: досвід ІПМаш НАН України»; за заг. ред. акад. Ю.М. Мацевитого. Київ: Наукова думка, 2021. С. 149–151.

Термоміцність і ресурс елементів машин і обладнання

1. Визначення розрахункового ресурсу та оцінка живучості роторів і корпусних деталей турбін. Методичні вказівки: СОУ-Н МЕВ 40.1 – 21677681 – 52:2011 / М. Шульженко, П. Гонтаровський, Ю.Матюхін, І. Мележик, О. Пожидаєв// К.: ОЕП «ГРІФРЕ», М-во енергетики та вугільної промисловості України, 2011. – 48 c.
2. Shulzhenko G., Asaenok A. V., Zaitsev B. F., Grishin N. N., Gubskii A. N. Creep analysis of steam turbine welded diaphragm. Strength of Materials. 2012. Vol. 44. Iss. 4. P. 419–428. https://doi.org/10.1007/s11223-012-9396-z.
3. Shul`zhenko N.G., Gontarovskii P. P., Protasova T. V. Influence of the circumferential non-uniformity in the material mechanical properties on the deformation of the rotors of power-generating units. Strength of Materials. 2014. Vol. 46. Iss. 4. P. 483–492. https://doi.org/10.1007/s11223-014-9573-3.
4. Shul’zhenko N. G., Gontarovskii P. P., Garmash N. G., Grishin N. N. Torsional vibrations and damageability of turboset shaftings under extraordinary generator loading. Strength of Materials. 2015. Vol. 47. Iss. 2. P. 227–234. https://doi.org/10.1007/s11223-015-9652-0.
5. Shul’zhenko N. G., Asaenok A. V., Zaitsev B. F., Grishin N. N., Gubskii A. N. Creep of steam-turbine diaphragm under variable loading conditions. Strength of Materials. 2016. Vol. 48. Iss. 6. P. 733–739. https://doi.org/10.1007/s11223-017-9819-y.
6. ШульженкоМ., Гонтаровський П., Гармаш Н., Мележик І. Розрахункове оцінювання розвитку тріщини при циклічному навантаженні з використанням параметрів розсіяних пошкоджень. Вісник ТНТУ. 2013. №3 (71). С. 197–
7. ШульженкоМ. Г., Гонтаровський П. П., Матюхін Ю. І., Гармаш Н. Г., Гонтаровський В. П. Система діагностики термонапруженого стану і спрацювання ресурсу ротора високого тиску турбіни Т-250/300-240 на стаціонарних та змінних режимах роботи. Проблеми машинобудування. 2013. Т. 16. №  С. 8–14.
8. Шульженко М. Г., Гонтаровський П. П., ГармашН. Г., Мележик І. І. Оцінка розвитку тріщини при циклічному навантаженні пластинчатих елементів із використанням параметрів розсіяних пошкоджень матеріалу. Вісник НТУ «ХПІ». Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. № 9 (1231). С. 41–44. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2017.09.06.
9. ШульженкоМ. Г., Гонтаровський П. П., Гармаш Н. Г., Мележик І. І. Розрахункова оцінка розвитку тріщини з контактуючими берегами в плоских елементах конструкцій. Вісник Запорізького національного університету. Фізико-математичні науки. 2017. № 1. С. 365–
10. Alyokhina S., Kostikov A., Smetankina, N., Gontarovskyi P., Garmash N., Melezhyk I. Methodology for determining the thermal and thermal-stress states of a concrete storage container for spent nuclear fuel for assessment of its service life. Nuclear and Radiation Safety. 2021. 4 (92). P. 33–39. https://doi.org/10.32918/nrs.2021.4(92).05.
11. Hontarovsky P. P., Smetankina N. V., Ugrimov S. V., Harmash N. H., Melezhyk I. I. Simulation of the crack resistance of ion-exchange strengthened silicate glass subject to bending strain. International Applied Mechanics. 2022. Vol. 58. P. 715–724. https://doi.org/10.1007/s10778-023-01195-0.
12. Smetankina N., Morhun S. The modern single shaft gas turbine rotor stress-strain state determination taking into account the contact thermoelasticity problem. Tehnicki Vjesnik – Technical Gazette. 2024. Vol. 31. No. 2. P. 551–556. https://doi.org/10.17559/TV-20230628000770.
13. HontarovskyiP. , GarmashN. H., Melezhyk I. I., Protasova T. V. Calculated assessment of crack development under cyclic loading of the plate using the parameters of dispersed damage of the material. Journal of Mechanical Engineering – Problemy Mashynobuduvannia. 2024. Vol. 27. No. 2. P. 18–25. https://doi.org/10.15407/pmach2024.02.018.
14. Smetankina N., Morhun S. Determination of the modern marine single shaft gas turbine rotor blades fatigue strength parameters. International Journal of Turbo & Jet-Engines. 2025. Vol. 42. No. 2. P. 271–276. https://doi.org/10.1515/tjj-2024-0057.
15. Hontarovskyi P., Garmash N., Melezhyk I., Protasova T., Ugrimova K. Investigation of crack kinetics under multi-mode cyclic loading. In: Altenbach H., Gao X. W., Syngellakis S., Cheng A.H. D., Lampart P., Tkachuk A. (eds) Advances in Mechanical and Power Engineering III. CAMPE 2025. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, 2026. P. –352–363. https://doi.org/10.1007/978-3-032-16381-3_34
16. Smetankina N., Morhun S. Determination of the durability of marine gas turbine engine blades. Aerospace Technic and Technology. 2026. No. 2. P. 4–11. https://doi.org/10.32620/aktt.2026.2.01.
17. Smetankina N., Morhun S. Influence of creep on the modern single shaft gas turbine rotor blades durability. International Journal of Turbo & Jet-Engines. 2026. Vol. 43. No. 1. P. 41–48. https://doi.org/10.1515/tjj-2025-0069

 

Динаміка конструкцій

1. Shulzhenko N. G., Zajtsev B. Ph., Asaenok A. V., Banaszek S. Simplified models of turbine vibrations with breathing crack in the shaft. International Journal of Applied Mechanics and Engineering. 2012. Vol. 17. P. 233–247.
2. Shul’zhenko N. G., Zaitsev B. F., Vikman N. E., Asaenok A. V. Vibration analysis of rotor with a “breathing” crack using three-dimensional model. Strength of Materials. 2012. Vol. 44. Iss. 6. P. 678–685. https://doi.org/10.1007/s11223-012-9422-1.
3. ШульженкоМ. Г., Гонтаровський П. П., Гармаш Н. Г., Єфремов Ю. Г. Моделювання коливань валопроводу турбоагрегату за наявності експлуатаційних дефектів. Вібрації в техніці та технологіях. 2014. № 2 (74). С. 93–
4. ШульженкоМ. Г., Зайцев Б. П., Гонтаровський П. П., Протасова Т. В., Батурина Т. Я., Шеремет І. В. Оцінка динамічної реакції вузлів системи розділення космічного апарату та носія при імпульсних навантаженнях. Космічна наука і технологія. 2015. Т. 21. №  С. 15–19. https://doi.org/10.15407/knit2015.01.015.
5. ГармашН. Г. Дослідження коливань валопроводу турбоагрегата Т-250/300-240 при просадці опор та миттєвому розбалансуванні. Проблеми машинобудування. 2015. Т. 18. № 1. С. 23–29.
6. Шульженко М. Г., Гонтаровський П. П., Гармаш Н. Г., Глядя А. О., Швецов В. Л., Гришин М. М., Губський О. М. Оцінка реакції потужного турбоагрегату на сейсмічне навантаження. Вібрації в техніці та технологіях. 2016. № 2 (82). С. 85–93.
7. Zaytsev B., Asayenok A., Protasova T., Klimenko D., Akimov D., Sirenko V. Dynamic processes during the through-plastic-damper shock interaction of rocket fairing separation system components. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashinobuduvannia. 2018. Vol. 21. No. 3. P. 19–30. https://doi.org/10.15407/pmach2018.03.019.
8. Shulzhenko, Gontarovskiy P., Garmash N., Melezhik I. Design forecasting of thermal strength and resource of steam turbine structural components. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashinobuduvannia. 2018. Vol. 21. No. 3. P. 38–46. https://doi.org/10.15407/pmach2018.03.038.
9. Шульженко М. Г., Гармаш Н. Г., Єфремов Ю. Г., Депарма О. В., Цибулько В. Й. Інтелектуальний датчик вібропереміщення з функціями контролю й аналізу вібраційних параметрів енергообладнання. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. 2018. № 11 (1287). С. 40–46. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2018.11.07.
10. Гонтаровський П. П., Гармаш Н. Г. Оцінка навантаженості нелінійних з’єднань елементів системи турбоагрегат–фундамент–основа при сейсмічних діях. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. 2018. № 13 (1289). С. 57–61. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2018.13.10ю
11. Гонтаровський П. П., Шульженко М. Г., Гармаш Н. Г., Глядя А. О. Повзучість внутрішнього корпусу циліндра високого тиску парової турбіни К-325-23,5. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. 2019. № 2. С. 19–23. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2019.02.03.
12. Гришин М. М., Зайцев Б. П., Морачковський О. К., Пащенко Ю. Г., Кантор О. Г. Оцінка динамічної міцності валопроводу зі зварними роторами циліндрів низького тиску турбіни К-220-44-1. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. 2019. № 3. С. 61–65. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2019.03.09.
13. Zaitsev B. P., Protasova T. V., Smetankina N. V., Klymenko D. V., Larionov I. F., Akimov D. V. Oscillations of the payload fairing body of the Cyclone-4M launch vehicle during separation. Strength of Materials. 2020. Vol. 52. P. 849–863. https://doi.org/10.1007/s11223-021-00239-5.
14. Гонтаровський П. П., Гармаш Н. Г., Глядя А. О. Аналіз коливань відповідальних елементів енергоблоку потужністю 200 МВт при кінематичних навантаженнях. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. 2020. № 2(4). С. 18–22. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2020.02.03.
15. Gontarovskyi P., Smetankina N., Garmash N., Melezhyk I. Numerical analysis of stress-strain state of fuel tanks of launch vehicles in 3d formulation. In: Nechyporuk M., Pavlikov V., Kritskiy D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering – 2020. ICTM 2020. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 188. Cham: Springer, 2021. P. 609–619. https://doi.org/10.1007/978-3-030-66717-7_52.
16. Zaitsev B. P., Shvetsov V. L., Hubskyi O. M., Palkov S. A., Protasova T. V. Investigation of the thermal strength of steam turbine diaphragms with reduction of axial dimensions. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia. 2021. Vol. 24. No. 2. P. 37–49. https://doi.org/10.15407/pmach2021.02.037.
17. Hontarovskyi P. P., Smetankina N. V., Ugrimov S. V., Garmash N. H., Melezhyk I. I. Numerical investigations of the crack resistance of ion-strengthened sheet glass under bending strains. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia. 2021. Vol. 24. No. 3. P. 27–34. https://doi.org/10.15407/pmach2021.03.027.
18. Hontarovskyi P. P., Smetankina N. V., Garmash N. H., Melezhyk I. I., Protasova T. V. Development of a methodology for calculating the stress state and resource of a hydrogen generator using the finite element method. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia. 2022. Vol. 25. No. 3. P. 29–39. https://doi.org/10.15407/pmach2022.03.029.
19. Zaitsev B., Protasova T., Smetankina N., Klymenko D., Akimov D. Reduction of dynamic stresses and overloads using dampers in the rocket fairing separation system. In: Altenbach H., et al. Advances in Mechanical and Power Engineering. CAMPE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham: Springer, 2023. P. 323–333. https://doi.org/10.1007/978-3-031-18487-1_33.
20. Gontarovskyi P., Garmash N., Melezhyk I. Numerical modeling of dynamic processes of elastic-plastic deformation of axisymmetric structures. In: Altenbach H., et al. Advances in Mechanical and Power Engineering. CAMPE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham: Springer, 2023. P. 334–342. https://doi.org/10.1007/978-3-031-18487-1_34.
21. Gontarovskyi P. P., Smetankina N. V., Garmash N. G., Melezhyk I. I., Protasova T. V. Assessment of stress-strain state of lightweight shell of waffle fuel tank of launch vehicle. International Applied Mechanics. 2024. Vol. 60. P. 454–463. https://doi.org/10.1007/s10778-024-01297-3.
22. Zaitsev B., Smetankina N., Protasova T., Klymenko D., Akimov D. Influence of delamination defects on the dynamic stress-strain state of composite elements of launch vehicles. In: Altenbach H., Bogdanov V., Grigorenko A. Y., Kushnir R. M., Nazarenko V. M., Eremeyev V. A. (eds) Selected Problems of Solid Mechanics and Solving Methods. Advanced Structured Materials. Vol. 204. P. 505–532. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-54063-9_32
23. Smetankina, N. V., Morhun, S. O. Determination of the stress-strain state of the rotor of an improved single-shaft gas turbine engine. Strength of Materials. Vol. 57. Iss. 1. P. 58–68. https://doi.org/10.1007/s11223-025-00746-9.
24. Smetankina, N., Morhun, S., Weixing, L., Zhiyang, Z. Modeling of marine gas turbine rotor impeller stress-strain state caused by forced vibration and creep load. In: Cioboată, D. D., Machado, J. (eds) International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) – 2025. ICoRSE 2025. Lecture Notes in Networks and Systems. 2025. Vol. 1592. P. 51–61. https://doi.org/10.1007/978-3-032-02508-1_5.
25. Hontarovskyi P. P., Smetankina N. V., Garmash N. H., Melezhyk I. I., Protasova T. V. Computer modeling of the process for manufacturing spherical vessels from sheet by hydroforming. Journal of Mechanical Engineering – Problemy Mashynobuduvannia. 2025. Vol. 28. No. 2. P. 54–60. https://doi.org/10.15407/pmach2025.02.054.
26. Hontarovskyi P. P., Ugrimov S. V., Smetankina N. V., Garmash N. H., Melezhyk I. I., Protasova T. V. Estimation of the strength of a gas turbine engine fan disk based on the analysis of its crack resistance. Journal of Mechanical Engineering – Problemy Mashynobuduvannia. 2025. Vol. 28. No. 4. P. 26–33. https://doi.org/10.15407/pmach2025.04.026.
27. Ugrimov S., Yareshchenko V., Yareshchenko O., Derevianko I. Investigation of the dynamic properties of materials under high-rate strain conditions. In: Altenbach H., Gao X. W., Syngellakis S., Cheng A.H. D., Lampart P., Tkachuk A. (eds) Advances in Mechanical and Power Engineering III. CAMPE 2025. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, 2026. P. 364–373.https://doi.org/10.1007/978-3-032-16381-3_35
28. Smetankina N. Estimation of stressed state of nuclear power plant structural elements under emergency loads. Systems, Decision and Control in Energy VIII. Studies in Systems, Decision and Control. Vol. 688. P. 43–54. Springer, Cham, 2027. https://doi.org/10.1007/978-3-032-30580-0_2

 

Гідропружність елементів машинобудівних конструкцій

1. Місюра С. Аналіз власних частот кришки поворотно-лопатевої гідротурбіни з врахуванням і без врахування впливу води. Машинознавство. 2013. № 3–4. С. 23–
2. Місюра С. Ю., Сметанкіна Н. В., Місюра Є. Ю. Раціональне моделювання кришки гідротурбін для аналізу міцності. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Динаміка і міцність машин. 2019. № 1. С. 34–39. https://doi.org/10.20998/2078-9130.2019.1.187415.
3. Misura S., Smetankina N., Misiura Ie. Optimal design of the cyclically symmetrical structure under static load. In: Nechyporuk M., Pavlikov V., Kritskiy D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering-2020. ICTM 2020. Lecture Notes in Networks and Systems. 188. Cham: Springer, 2021. P. 256–266. https://doi.org/10.1007/978-3-030-66717-7_21.
4. Smetankina N., Pak A., Mandrazhy O., Usatova O., Vasiliev A. Modelling of free axisymmetric vibrations of the fluid-filled shells with non-classical boundary interface conditions. In: Arsenyeva O., Romanova T., Sukhonos M., Biletskyi I., Tsegelnyk Y. (eds) Smart Technologies in Urban Engineering. STUE 2023. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 807. Cham: Springer, 2023. P. 185–196. https://doi.org/10.1007/978-3-031-46874-2_17.
5. Smetankina N., Morhun S. Numerical analysis of the modern marine gas turbine rotor stress-strain state. In: Nechyporuk M., Pavlikov V., Krytskyi D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering – 2023. ICTM 2023. Lecture Notes in Networks and Systems. 2024. Vol. 1008. P. 384–396. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-61415-6_33.
6. Smetankina, Misiura S., Misiura I. Weight-based optimization for Kaplan covers under geometric and strength constraints. Systems, Decision and Control in Energy VII. Studies in Systems, Decision and Control. Vol. 595. P. 389–400. Springer, Cham, 2025. https://doi.org/10.1007/978-3-031-90466-0_16.
7. Almarahlleh N. H., Al-Suod M. M. S., Morhun S., Smetankina N., Zhuk I., Zolotyi Yu., Al Marahla R. H. Determination of the modern marine gas turbine rotor forced vibration parameters by numerical and experimental methods. International Journal of Electrical and Electronic Engineering and Telecommunications. 2026. Vol. 15. No. 1. P. 63–71. https://doi.org/10.18178/ijeetc.15.1.63-71.

Теорія шаруватих пластин і оболонок

1. Shupikov A. N., Ugrimov S. V. Vibrations of multilayer plates under the effect of impulse loads. Three-dimensional theory. International Journal of Solids and Structures. 1998. Vol. 36. Iss. 22. P. 3391–3402. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(98)00156-5.
2. Shupikov A. N., Smetankina N. V. Non-stationary vibration of multilayer plates of an uncanonical form. The elastic immersion method. International Journal of Solids and Structures. 2001. Vol. 38. Iss. 14. P. 2271–2290. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(00)00166-9.
3. Ugrimov S. V. Generalized theory of multilayer plates. International Journal of Solids and Structures. 2002. Vol. 39. Iss. 4. P. 819–839. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(01)00253-0.
4. Ugrimov S. V., Smetankina N. V., Dolgopolova N. V. Non-stationary vibration of multilayer plates and cylindrical shells. Different theories. Facta Universitatis (University of Nis, Yugoslavia). Series: Mechanics, Automatic Control and Robotics. 2001. Vol. 3. Iss. 11. P. 159–166.

5. Ugrimov S. V., Shupikov A. N. Layered orthotropic plates. Generalized theory. Composite structures. 2015. Vol. 129. Iss. 1. P. 224–235. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.04.004.
6. Smetankina N. V., Postnyi O. V., Misura S. Yu., Merkulova A. I., Merkulov D. O. Optimal design of layered cylindrical shells with minimum weight under impulse loading. 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek): Conference Proceedings (13–17 September 2021, Kharkiv). Kharkiv, 2021. P. 506–509. https://doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9569982.
7. Kurennov S., Smetankina N. Stress-strain state of a double lap joint of circular form. Axisymmetric model. In: Nechyporuk M., Pavlikov V., Kritskiy D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering– 2021. ICTM 2021. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 367. Cham: Springer, 2022. P. 36–46. https://doi.org/10.1007/978-3-030-94259-5_4.
8. Kurennov S., Smetankina N., Pavlikov V., Dvoretskaya D., Radchenko V. Mathematical model of the stress state of the antenna radome joint with the load-bearing edging of the skin cutout. In: Cioboată D. D. (eds) International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) – 2021. ICoRSE 2021. Lecture Notes in Networks and Systems. 305. Cham: Springer, 2021. P. 287–295. https://doi.org/10.1007/978-3-030-83368-8_28.
9. Kurennov S., Smetankina N., Barakhov K. Axisymmetric stress state of an adhesive joint of a circular patch with a plate weakened by a circular cut-out. Periodica Polytechnica, Mechanical Engineering. 2023.67. No. 1. P. 12–18. https://doi.org/10.3311/PPme.18801.
10. Smetankina N., Semenets O., Merkulova A., Merkulov D., Misura S. Two-stage optimization of laminated composite elements with minimal mass. In: Arsenyeva O., Romanova T., Sukhonos M., Tsegelnyk Y. (eds) Smart Technologies in Urban Engineering. STUE-2022. Lecture Notes in Networks and Systems. Cham: Springer, 2023. Vol. 536. P. 456–465. https://doi.org/10.1007/978-3-031-20141-7_42.
11. Gontarovskyi P. P., Smetankina N. V., Garmash N. G., Melezhyk I. I., Protasova T. V. Three-dimensional stress-strain state analysis of the bimetallic launch vehicle propellant tank shell. Strength of Materials. 2023. Vol. 55. No. 5. P. 916–926. https://doi.org/10.1007/s11223-023-00582-9
12. Smetankina N., Kurennov S., Barakhov K. Dynamic stresses in the adhesive joint. The Goland-Reissner model. In: Cioboată D. D. (eds) International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) – 2023. ICoRSE 2023. Lecture Notes in Networks and Systems. Cham: Springer, 2023. Vol. 762. P. 456–468. https://doi.org/10.1007/978-3-031-40628-7_38.
13. Smetankina N., Kurennov S., Barakhov K. Optimal design of a single-span beam under deflection constraints. In: Cioboată D. D. (eds) International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) – 2024. ICoRSE 2024. Lecture Notes in Networks and Systems. 2024. Vol. 1129. P. 112–122. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-70670-7_10.
14. Smetankina N. Mass minimization of multilayer glazing for high-speed vehicles under unsteady loading. In: Arsenyeva O., Romanova T., Sukhonos M., Biletskyi I., Tsegelnyk Y. (eds) Smart Technologies in Urban Engineering. STUE 2024. Lecture Notes in Networks and Systems, 2026. Vol. 1658. P. 151–160. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-032-06829-3_14.

Теплопровідність і термопружність шаруватих конструкцій

1. Kantor B. Ya., Smetankina N. V., Shupikov A. N. Analysis of non-stationary temperature fields in laminated strips and plates. International Journal of Solids and Structures. 2001. Vol. 38. Iss. 48/49. P. 8673–8684. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(01)00099-3.
2. Shupikov A. N., Smetankina, N. V., Svet Ye. V. Nonstationary heat conduction in complex-shape laminated plates. ASME Journal of Heat and Mass Transfer. 2007. Vol. 129. Iss. 3. P. 335–341. https://doi.org/10.1115/1.2427073.
3. СветЄ. В., Шупіков О. М., Сметанкіна Н. В., Угрімов С .В., Долгополова Н. В., Гармаш Н. Г. Математичне моделювання процесу деформування багатошарового оскління пожежних автомобілів при нестаціонарних навантаженнях. Вісник Херсонського національного технічного університету. 2012. № 2 (45). С. 325–329.
4. Сметанкіна Н. В. Розрахунок нестаціонарних температурних полів у багатошаровому осклінні транспортних засобів. Інженерія природокористування. 2015. № 2 (4). С. 119–124.
5. Сметанкіна Н. В. Моделювання процесу деформування багатошарового оскління при нестаціонарних теплових та силових навантаженнях. Технічний сервіс агропромислового, лісового та транспортного комплексів. 2016. № 5. С. 26–32.
6. Сметанкіна Н.В. Термопружне деформування шаруватих оболонок складної форми. Вісник Запорізького національного університету. Фізико-математичні науки. 2017. № 1. С. 312–319.
7. Smetankina N. V., Postnyi O. V. Modeling of non-stationary heat conduction in layered medium. Bulletin National University of Water and Environmental Engineering. 2018. No. 1(81). P. 212–217. https://doi.org/31713/vt1201823.
8. Malykhina A. I., Merkulov D. O., Postnyi O. V., Smetankina N. V. Stationary problem of heat conductivity for complex-shape multilayer plates. Bulletin of V.Karazin Kharkiv National University. Series “Mathematical modeling. Information technology. Automated control systems”. 2019. Vol. 41. P. 46–54. https://doi.org/10.26565/2304-6201-2019-41-05
9. Smetankina N., Postnyi O. Nonstationary heat conduction in multilayer glazing subjected to distributed sources. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska. 2020. Vol. 10. No. 2. P. 28–31. https://doi.org/10.35784/iapgos.930.
10. Smetankina N. V., Postnyi O. V., Merkulova A. I., Merkulov D. O. Modeling of non-stationary temperature fields in multilayer shells with film heat sources. 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek) IEEE: Conference Proceedings (5–10 October 2020, Kharkiv). Kharkiv: NTU “KhPI”, 2020. P. 242–246. https://doi.org/10.1109/KhPIWeek51551.2020.9250139.
11. Hontarovskyi P. P., Smetankina N. V., Ugrimov S. V., Garmash N. H., Melezhyk I. I. Computational studies of the thermal stress state of multilayer glazing with electric heating. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia. 2022. Vol. 25. No. 2. P. 14–21. https://doi.org/10.15407/pmach2022.02.014.
12. Smetankina N., Merkulova A., Merkulov D., Misura S., Misiura Ie. Modelling thermal stresses in laminated aircraft elements of a complex form with account of heat sources. In: Cioboată D. D. (eds) International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) – 2022. ICoRSE 2022. Lecture Notes in Networks and Systems. 534. Cham: Springer, 2022. P. 233–246. https://doi.org/10.1007/978-3-031-15944-2_22.
13. Smetankina N., Misiura S., Misiura I., Sychova T., Sychov A. Simulation of thermal stresses in multiplayer plates of non-canonical shape. In: Ivanov V., Pavlenko I., Edl M., Machado J., Xu J. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing VII. DSMIE 2024. Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2024. Springer, Cham. P. 215–226. https://doi.org/10.1007/978-3-031-63720-9_19.
14. Smetankina N., Misiura S., Vasiliev A., Misiura I., Kren K. Thermal stress analysis of multilayer glazing elements subjected to interlayer heat sources. In: Altenbach, H., Gao, XW., Syngellakis, S., Cheng, A. HD., Lampart, P., Tkachuk, A. (eds) Advances in Mechanical and Power Engineering II. CAMPE 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering, Springer, Cham, 2025. P. 255–263. https://doi.org/10.1007/978-3-031-82979-6_26.

Контактні задачі механіки, удар

1. Smetankina N. V., Sotrikhin, S. Yu., Shupikov A. N. Theoretical and experimental investigation of vibration of multilayer plates under the action of impulse and impact loads. International Journal of Solids and Structures. 1995. Vol. 32. Iss. 8–9. P. 1247–1258. https://doi.org/10.1016/0020-7683(94)00132-G.
2. Shupikov A. N., Ugrimov S. V., Kolodiazhny A. V., Yareschenko V. G. High-order theory of multilayer plates. The impact problem. International Journal of Solids and Structures. 1998. Vol. 35. Iss. 25. P. 3391–3404. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(98)00020-1.
3. Ugrimov S. V., Shupikov A. N. The impact problem for two strips. International Journal of Solids and Structures. 2006. Vol. 43. Iss. 13. P. 3817-–831. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2005.03.047.
4. Smetankina N. V., Shupikov A. N., Sotrikhin S. Yu., Yareschenko V. G. Dynamic response of an elliptic plate to impact loading. Theory and experiment. International Journal of Solids and Structures. 2007. Vol. 34. Iss. 2. P. 264–276. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2005.07.016.
5. Smetankina N. V., Shupikov A. N., Sotrikhin S. Yu., Yareschenko V. G. A noncanonically shape laminated plate subjected to impact loading: Theory and experiment. Journal of Applied Mechanics. 2008. Vol. 75. Iss. 5. Article 051004. 9 p. https://doi.org/10.1115/1.2936925.
6. Kantor B. Ya., Ugrimov S. V., Shupikov A. N. Analyzing dynamic interaction of impulse-loaded strips Мессаnica. 2008. Vol. 43. P. 11–20. https://doi.org/10.1007/s11012-007-9069-3.
7. Shupikov A. N., Ugrimov S. V., Smetankina N. V., Yareshchenko V. G., Onhirsky G. G., Ukolov V. P., Samoylenko V. F., Avramenko V. L. Bird dummy for investigating the bird strike resistance of aircraft components. Journal of Aircraft. 2013. Vol. 50. No. 3. Р. 817–826. https://doi.org/10.2514/1.C032008.
8. Ugrimov S. V., Shupikov A. N., Lytvynov L. A., Yareshchenko V. G. Non-stationary response of sapphire rod on longitudinal impact. Theory and experiment. International Journal of Impact Engineering. 2017. Vol. 104. P. 55–63. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2017.02.005.
9. Сметанкіна Н. В. Коливання шаруватих ортотропних оболонок складної форми при ударному навантаженні. Вібрації в техніці та технологіях. 2016. № 2(82). С.77–
10. СметанкінаН. В., УгрімовС. В., Шупіков О. М., Долгополова Н. В. Моделювання процесу нестаціонарного деформування шаруватого оскління при ударному навантаженні. Вісник Херсонського національного технічного університету. 2017. Т. 2. № 3 (62). С. 190–
11. Rodichev Yu. M., Smetankina N. V., Shupikov O. M., Ugrimov S. V. Stress-strain assessment for laminated aircraft cockpit windows at static and dynamic loads. Strength of 2018. Vol. 50. Iss. 6. P. 868–873. https://doi.org/10.1007/s11223-019-00033-4.
12. Сметанкіна Н. В., Угрімов С. В. Математичне моделювання відгуку багатошарового скла на вибухове навантаження з урахуванням фази розрідження. Вісник Херсонського національного технічного університету. 2018. № 3 (66). Т. 1. С. 164–170.
13. Сметанкіна Н. В., Угрімов С. В., Шупіков О. М. Моделювання динамічного відгуку шаруватих конструкцій на імпульсне навантаження. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія: Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління. 2018. Т. 38 (2). С. 64–70.
14. Smetankina N., Malykhina A., Merkulov D. Simulating of bird strike on aircraft laminated glazing. MATEC Web of Conferences. 2019. Vol. 304. P. 01010–01016. https://doi.org/10.1051/matecconf/201930401010.
15. Smetankina N., Ugrimov S., Kravchenko I., Ivchenko D. Simulating the process of a bird striking a rigid target. In book: Ivanov V. et al. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing II (DSMIE 2019). Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham: Springer, 2020. P. 711–721. http://doi.org/10.1007/978-3-030-22365-6_71.
16. Smetankina N., Kravchenko I., Merculov V., Ivchenko D., Malykhina A. Modelling of bird strike on an aircraft glazing. In book: Nechyporuk M., Pavlikov V., Kritskiy D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering. Advances in Intelligent Systems and Computing. 1113. Cham: Springer, 2020. P. 289–297. https://doi.org/10.1007/978-3-030-37618-5_25.
17. Smetankina N., Kravchenko I., Merculov V., Ivchenko D. Simulation of bird collision with aircraft laminated glazing. In book: Ivanov V., Pavlenko I., Liaposhchenko O., Machado J., Edl M. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing III (DSMIE 2020). Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham: Springer, 2020. P. 179–188. https://doi.org/10.1007/978-3-030-50491-5_18.
18. Ugrimov S., Smetankina N., Kobylnik V. Modeling the response of multilayer glazing to distributed and localized force loading. In: Altenbach H., Amabili M., Mikhlin Y. V. (eds) Nonlinear Mechanics of Complex Structures. Advanced Structured Materials.157. Cham: Springer, 2021. P. 103–123. https://doi.org/10.1007/978-3-030-75890-5_7.
19. Ugrimov S., Smetankina N., Kravchenko O., Yareshchenko V. Analysis of laminated composites subjected to impact. In: Nechyporuk M., Pavlikov V., Kritskiy D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering-2020. ICTM 2020. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 188. Cham: Springer, 2021. P. 234–246. https://doi.org/10.1007/978-3-030-66717-7_19.
20. Smetankina N., Merkulova A., Merkulov D., Postnyi O. Dynamic response of laminate composite shells with complex shape under low-velocity impact. In: Nechyporuk M., Pavlikov V., Kritskiy D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering-2020. ICTM 2020. Lecture Notes in Networks and Systems.188. Cham: Springer, 2021. P. 267–276. https://doi.org/10.1007/978-3-030-66717-7_22.
21. Kurennov S. S., Smetankina N. V. Stressed state of an infinite plate with a circular opening and a concentric cover plate. In: Nechyporuk M., Pavlikov V., Kritskiy D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering-2020. ICTM 2020. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 188. Cham: Springer, 2021. P. 344–354. https://doi.org/10.1007/978-3-030-66717-7_29.
22. Ivchenko D., Smetankina N. The validation of the bird-impactor model for mathematical modelling of damage processes in turbofan engine parts. In: Nechyporuk M., Pavlikov V., Kritskiy D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering-2020. ICTM 2020. Lecture Notes in Networks and Systems.188. Cham: Springer, 2021. P. 403–414. https://doi.org/10.1007/978-3-030-66717-7_34.
23. Merculov V., Kostin M., Martynenko G., Smetankina N., Martynenko V. Improving the accuracy of the behaviour simulation of the material of the turbojet aircraft engine fan rotor blades in the event of a bird strike by using adapted finite element computational model. Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 59. Part 3. P. 1797–1803. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.381.
24. Ugrimov S., Smetankina N., Kravchenko O., Yareshchenko V., Kruszka L. A study of the dynamic response of materials and multilayer structures to shock loads. In: Altenbach H., et al. Advances in Mechanical and Power Engineering. CAMPE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham: Springer, 2023. P. 304–313. https://doi.org/10.1007/978-3-031-18487-1_31.
25. Martynenko G., Smetankina N., Martynenko V., Merculov V., Kostin M. Influence of using different material models of an aircraft turbojet engine fan blade and a bird when simulating the dynamics of a collision process in flight. In: Nechyporuk M., Pavlikov V., Kritskiy D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering – 2022. ICTM 2022. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 657. Cham: Springer, 2023. P. 384–395. https://doi.org/10.1007/978-3-031-36201-9_33.
26. Smetankina N., Khvorostyanyi V., Ustuhov D., Bodunov V., Kachinska I. Damageability assessment of impact-resistant glass for transparent armor systems. In: Nechyporuk M., Pavlikov V., Krytskyi D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering – 2023. ICTM 2023. Lecture Notes in Networks and Systems. 2024. Vol. 1008. P. 337–347. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-61415-6_29.
27. Kondratiev A., Smetankina N., Staude V. Biomechanical analysis of stress–strain distribution in the lumbar spine–sacrum–pelvis system with emphasis on sacroiliac joint dysfunction. Prosthesis. 2025. Vol. 7. Iss. 1. Article 4. 19 p. https://doi.org/10.3390/prosthesis7010004.
28. Demenko V., Linetskiy I., Yefremov O., Linetska L., Smetankina N., Kondratiev A. Regenerated bone quality as a determinant of bone turnover and prognosis in short plateau implants: a finite element study. Prosthesis. 2025. Vol. 7. Iss. 5. Article 123. 16 p. https://doi.org/10.3390/prosthesis7050123.
29. Smetankina N., Ustuhov D., Zhyriakov D., Ugrimov S., Garmash N. Simulating of bird strike on stabilizer leading edge of transport category aircraft. In: Lytvynov O., Pavlikov V., Krytskyi D. (eds) Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering – 2024. ICTM 2024. Lecture Notes in Networks and Systems. 2025. Vol. 1474. P. 565–575. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-94852-7_48.
30. Smetankina N., Morhun S., Melnychenko O. Constructional damping impact on the modern single shaft gas turbine rotor forced vibration parameters. In: Tonkonogyi, V., Ivanov V., Luściński S., Trojanowska J., Oborskyi G. (eds) Advanced Manufacturing Processes VII. Interpartner 2025. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. 2026. P. 221–231. https://doi.org/10.1007/978-3-032-14926-8_19.
31. Smetankina N., Vasiliev A., Han W. Strength analysis of nuclear power plant protective elements during airplane crash. In: Altenbach H., Gao X. W., Syngellakis S., Cheng A.H. D., Lampart P., Tkachuk A. (eds) Advances in Mechanical and Power Engineering III. CAMPE 2025. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, 2026. P. 344–351. https://doi.org/10.1007/978-3-032-16381-3_33.
32. Smetankina N., Morhun S., Melnychenko O. Influence of contact stresses in impellers joints on the marine gas turbine rotor stress-strain state. International Journal of Turbo & Jet-Engines. 2026. Vol. 43. No. 3. P. 603–608. https://doi.org/10.1515/tjj-2026-0018.
33. ОнацькийР., МісюраС. Моделювання та оцінка міцностіциліндричнихконструкцій з вм’ятинами: огляд. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Динаміка та міцність машин. 2026, №1. С. 20–31. https://doi.org/10.20998/2078-9130.2026.1.357498.
34. Onatskyi R. L., Misiura S. Y. Rational data sampling for surrogate modeling of the stress-strain state of plate elements.Applied Aspects of Information Technology. 2026.9. No.2. P. 158–171. https://doi.org/10.15276/aait.09.2026.11

Сучасні напрями теорії R-функцій

1. Voronyanskaya M. Ye., Maksimenko-Sheiko K. V., Sheiko T. I. Mathematical modeling of heat conduction processes for structural elements of nuclear power plants by the method of R-functions. Journal of Mathematical Sciences. 2010. Vol. 170. Iss. 6. P. 776–793. https://doi.org/10.1007/s10958-010-0120-x.
2. Rvachev V. L., Sheiko T. I. R-functions in boundary value problems in mechanics. Applied Mechanics Reviews. 1995. Vol. 48. Iss. 4. P. 151–188. https://doi.org/10.1115/1.3005099.
3. Rvachev V. L., Sheiko T. I., Shapiro V. Generalized interpolation Lagrange-Hermite formulas on arbitrary loci (interlocation operators of the R-functions theory). Journal of Mechanical Engineering. 1998. Vol. 1. No. 3–4. P. 150–166.
4. Rvachev V. L., Sheiko T. I., Shapiro V. The R-function method in boundary value problems with geometric and physical symmetry. Journal of Mаthematical Sciences. 1999. Vol. 97. Iss. 1. P. 3888–3899. https://doi.org/10.1007/BF02364929.
5. Rvachev V. L., Sheiko T. I., Shapiro V., Tsukanov I. On completeness of RFM solution structures. Computational Mechanics. 2000. Vol. 25. P. 305–316. https://doi.org/10.1007/s004660050479.
6. Rvachev V. L., Sheiko T. I., Shapiro V., Tsukanov I. Transfinite interpolation over implicitly defined sets. Computer Aided Geometric Design. Vol. 18. Iss. 3. P.195–220. https://doi.org/10.1016/S0167-8396(01)00015-2.
7. Zolochevsky A., Sklepus S., Betten J. New model of unilateral creep damage. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Sofia. Vol. 31. No. 1. P.64–70.
8. Kurpa, Rvachev V., Ventsel Е. The R-function method for the free vibration analysis of thin orthotropic plates of arbitrary shape.Journal of Sound and Vibration. 2003. Vol. 261. Iss. 1. P. 109–122. https://doi.org/10.1016/S0022-460X(02)00946-X.
9. Sklepus S. M. Solution of the axisymmetric problem of creep and damage for a piecewise homogeneous body with an arbitrary shape of a meridional section. Journal of Mathematical Sciences. 2015. Vol. 205. Iss. 5. P. 644–658. https://doi.org/10.1007/s10958-015-2272-1.
10. Sklepus S., Zolochevsky A. A study of the creep damageability of tubular solid oxide fuel cell. Strength of Materials. 2014. Vol. 46. Iss. 1. P. 49–56. https://doi.org/10.1007/s11223-014-9514-1.
11. Zolochevsky A., Sklepus S., Galishin A., Kühhorn A., Kober M. A comparison between the 3D and the Kirchhoff-Love solutions for cylinders under creep-damage conditions. Technische Mechanik. 2014. Vol. Iss. 2. P. 104–113.
12. Zolochevsky A., Galishin A., Sklepus S., Voyiajis G. S. Analysis of creep deformation and creep damage in thin-walled branched shells from materials with different behavior in tension and compression. International Journal of Solids and Structures. 2007. Vol. Р. 5075–5100. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2006.12.019.
13. Sklepus N. Numerical-analytical method of studying creep and sustained strength characteristics of a multilayer shell. Strength of Materials. 2017. Vol. 49. No. 2. P. 313–319. https://doi.org/10.1007/s11223-017-9871-7
14. Galishin A. Z., Sklepus S. N. Estimating the strength of layered cylindrical shells under creep. International Applied Mechanics. 2018. Vol. 54. P. 64–74. https://doi.org/10.1007/s10778-018-0860-8.
15. Sklepus S. N. Creep and damage of shallow shells. International Applied Mechanics. 2018. Vol. 54. P. 180–187. https://doi.org/10.1007/s10778-018-0870-6.
16. Galishin, ZolochevskyA., Sklepus S. Study of creep and damage for a hollow cylinder on the basis of space and refined shell models. Journal of Mathematical Sciences. 2018. Vol. 231. P. 629–640. https://doi.org/10.1007/s10958-018-3840-y.
17. KolyadaА., Maksimenko-Sheiko K. V., Sheiko Т. I. R-functions method in the mathematical modeling of convective heat exchange in an octahedral fuel assembly with 37 fuel elements. Journal of Mathematical Sciences. 2019. Vol. 238. P. 154–164. https://doi.org/10.1007/s10958-019-04225-w.
18. GalishinZ., Sklepus S. N. Prediction of the time of failure of axisymmetrically loaded hollow cylinders under conditions of creep. Journal of Mathematical Sciences. 2019. Vol. 240. P. 194–207. https://doi.org/10.1007/s10958-019-04347-1.
19. Sheyko T. I., Maksimenko-Sheyko K.V., UvarovA., Khazhmuradov M. A. The thermal-hydraulic calculation in a fuel cartridge when the symmetry of fuel rods packing is broken. Problems of Atomic Science and Technology. Series: Nuclear Physics Investigations. 2019. Vol. 121. Iss. 3. P. 74–79. https://doi.org/10.46813/2019-121-074.
20. Sheyko T., Maksimenko-Sheyko K., Sirenko V., Morozova A., Petrova R. (2019). Analytical identification of the unmanned aerial vehicles’ surfaces for the implementation at a 3D printer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Information technology. Industry control systems. Vol. 1. No. 2. P. 48–56. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155548.
21. Sheyko T. I., Maksymenko-Sheiko K. V., Morozova A. I. Screw-type symmetry in machine components and design at implementation on a 3D printer. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashinobuduvannia. Vol. 22. No. 1. P. 60–66. https://doi.org/10.15407/pmach2019.01.060.
22. Sheiko T. I., Maksymenko-Sheiko K. V., Sirenko V. M., Morozova A. I. R-functions in the analytical description of the surface of a flying wing unmanned aerial vehicle. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashinobuduvannia. 2019. Vol. 22. No. 4. P. 61–66. https://doi.org/10.15407/pmach2019.04.061.
23. Галішин О.З., Склепус С. М. Неізотермічна повзучість порожнистого циліндра. Вісник Запорізького національного університету. Фізико-математичні науки. 2019. № 1. С. 25–32. https://doi.org/10.26661/2413-6549-2019-1-04.
24. Sklepus S. Numerical-and-analytical method for creep investigation in functionally graded complex-shaped bodies of rotation. Strength of Materials. 2020. Vol. 52. P. 235–242. https://doi.org/10.1007/s11223-020-00170-1.
25. Sklepus S. M. Method to study the creep of complex-shaped functionally-graded bodies. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashinobuduvannia. 2020. Vol. 23. No. 1. P. 38–45. https://doi.org/10.15407/pmach2020.01.038.
26. Sheiko T. I., Maksymenko-Sheiko K. V., Morozova A. I. Using the R-functions theory apparatus to mathematically model the surface of the Soyuz-Appolo spacecraft mock-up for 3D printing. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashinobuduvannia. 2020. Vol. 23. No. 3. P. 55–60. https://doi.org/10.15407/pmach2020.03.055.
27. Sheiko T. I., Maksymenko-Sheiko K. V. Mathematical and computer simulation of hex head screws for implementation on a 3D printer. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia. 2021. Vol. 24. No. 3. P. 70–75. https://doi.org/10.15407/pmach2021.03.070.
28. Sklepus S. М. Creep of complex-shaped bodies of revolution made of functionally gradient materials. International Applied Mechanics. 2022. Vol. 58. P. 464–471. https://doi.org/10.1007/s10778-022-01171-0.
29. Склепус С. М. Метод розв’язання геометрично нелінійних задач згину пластин складної форми. Математичні методи та фізико-механічні поля. 2022. Т. 65. № 3–4. С. 198–207.
30. Maksymenko-Sheiko K. V., Sheiko T. I., Lisin D. O., Dudinov T. B. Mathematical and computer modeling of convective heat transfer in fuel cartridges of fuel elements with different shapes and packing of rods. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia. 2022. Vol. 25. No. 1. P. 40–54. https://doi.org/10.15407/pmach2022.01.040.
31. Maksymenko-Sheiko K. V., Sheiko T. I., Lisin D. O., Petrenko N. D. Mathematical and computer modeling of the forms of multi-zone fuel elements with plates. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia. 2022. Vol. 25. No. 4. P. 32–38. https://doi.org/10.15407/pmach2022.04.032.
32. Sklepus S. Method of solving geometrically nonlinear bending problems of thin shallow shells of complex shape. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia. 2022. Vol. 25. No. 4. P. 39–45. https://doi.org/10.15407/pmach2022.04.039.
33. Sklepus S. M. Numerical-and-analytical method for solving geometrically nonlinear bending problems of complex-shaped plates from functionally graded materials. Strength of Materials. 2023. Vol. 55. P. 927–936. https://doi.org/10.1007/s11223-023-00583-8.
34. Sklepus S. Bending of plates with complex shape made from materials that differently resist to tension and compression. Journal of Mechanical Engineering – Problemy mashynobuduvannia. 2023. Vol. 26. No. 2. P. 16–23. https://doi.org/10.15407/pmach2023.02.016.
35. Galishyn O. Z., Sklepus S. M. Nonlinear deformation of flexible shallow shells of complex shape made of materials with different resistance to tension and compression. Strength of Materials. 2024. Vol. 56. Iss. 1. P. 33–42. https://doi.org/10.1007/s11223-024-00624-w.
36. Sklepus S. Method of solving geometrically nonlinear bending problems of functionally graded shallow shells of complex shape. International Applied Mechanics. 2023. Vol. 59. No. 6. P. 725–733. https://doi.org/10.1007/s10778-024-01255-z
37. GalishinO. , Sklepus S. M. Nonlinear deformation of cylinders from materials with different behavior in tension and compression. Journal of Mechanical Engineering – Problemy Mashynobuduvannia. 2024. Vol. 27. No. 1. P. 26–34. https://doi.org/10.15407/pmach2024.01.026.
38. Sklepus S. M. Nonlinear elastic deformation of irregular bodies of rotation with stress state-dependent characteristics. Strength of Materials. Vol. 57. Iss. 2. P. 257–266. https://doi.org/10.1007/s11223-025-00762-9.
39. Sklepus, S. M. Method for solving geometrically nonlinear problems of bending of complex-shaped plates. Journal of Mathematical Sciences. Vol. 287. Iss. 2. P. 346–358. https://doi.org/10.1007/s10958-025-07595-6.
40. Sklepus S. M., Arkhipov O. V. Nonlinear elastic bending of complex shape shallow shells from materials with different behavior in tension and compression. Problems of computational mechanics and strength of structures. Iss. 39. P. 112–123. https://doi.org/10.15421/4225109.
41. Uvarov R. Efficient geometric modeling and visualization of heat transfer domains using R-functions and JavaScript. In: Altenbach H., Gao X. W., Syngellakis S., Cheng A.H. D., Lampart P., Tkachuk A. (eds) Advances in Mechanical and Power Engineering III. CAMPE 2025. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, 2026. P. 323–332. https://doi.org/10.1007/978-3-032-16381-3_31

Патенти

1. Патент 114249 С2. Україна, МПК G01B 7/4 (2006.01). Пристрій для вимірювання відстані до струмопровідної поверхні / Цибулько В. Й., Шульженко М. Г., Єфремов Ю. Г., Депарма О. В., Северін І. В.; заявник і власник патенту Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України. Патент а 2015 13006; заяв. 29.12.2015; опубл. 10.05.2017, Бюл. № 9. 9 с.
2. Патент № 133625 Україна, МПК (2006.01) B07B 1/46. Решето для очистки зернового вороху з отворами у вигляді овалу Кассіні / винахідники: Бредихін В. В., Сметанкіна Н. В., Мезенцев В. О., Черняєв О. О., Тікунов С. Р.; власники: Мезенцев В. О., Бредихін В. В., Сметанкіна Н. В., Черняєв О. О., Тікунов С. Р. № u 2018 12181; заявл. 10.12.2018; опубл. 10.04.2019, Бюл. № 7. 4 с.
3. Патент № 145733 Україна, МПК (2006.01) B07B 1/46. Жолобчате сито з отворами у вигляді овалу Кассіні / винахідники: Тікунов С. Р., Бредихін В. В., Сметанкіна Н. В., Мезенцев В. О.; власники: Тікунов С. Р., Бредихін В. В., Сметанкіна Н. В., Мезенцев В. О.– № u 2020 05599; заявл. 31.08.2020; опубл. 29.12.2020, Бюл. № 24. 3 с.
4. Патент № 150092 Україна, МПК (2006.01) B07B 1/46. Сито для калібрування сипких матеріалів / винахідники: Тікунов С. Р., Бредихін В. В., Сметанкіна Н. В., Мезенцев В. О.; власники: Тікунов С. Р., Бредихін В. В., Сметанкіна Н. В., Мезенцев В. О. № u 2021 04691; заявл. 16.08.2021; опубл. 30.12.2021, Бюл. № 52. 3 с.

Основні сфери досліджень і цілі відділу:

1. Розвиток методологічного забезпечення оцінки міцності і ресурсу елементів енергетичного обладнання, авіаційної та ракетно-космічної техніки.
2. Розробка методики оцінки міцності та довговічності конструкцій з урахуванням залежності властивостей матеріалу від температури та їх деградації за часом. Розширення можливостей тривимірного скінченноелементного програмного комплексу для оцінки міцності та довговічності конструкцій.
3. Моделювання термонапруженого стану і ресурсу неоднорідних і шаруватих конструкцій із урахуванням термоконтактної взаємодії їх елементів.
4. Оцінка живучості основних елементів обладнання з урахуванням можливих дефектів типу тріщин за умов багаторежимного циклічного навантаження.
5. Розробка розрахункової методики оцінки міцності елементів енергетичного обладнання з урахуванням впливу водня на механічні характеристики матеріалів (тріщини, корозійний вплив).
6. Розробка розрахункових методів оцінки напруженого стану композитних конструкцій з урахуванням впливу високих температур, дефектів у структурі та нелінійних процесів деформування.
7. Оцінка залежності несучої здатності елементів композитних конструкцій від структури пакета та їх оптимальне проєктування при імпульсних та ударних навантаженнях.
8. Розробка й обґрунтування нових моделей нелінійного деформування композиційних матеріалів з ускладненими властивостями та розробка нових універсальних методів підвищеної точності для розв’язання нелінійних задач нестаціонарного, квазістатичного і стаціонарного деформування тіл із композиційних матеріалів складної геометричної форми та дослідження напружено-деформованого стану композитних елементів конструкцій з урахуванням можливих дефектів у вигляді тріщин під впливом високих температур.
9. Розробка методів оптимального проєктування та інтелектуального аналізу пошкоджень у зоні локальних дефектів (вм’ятин) на основі AI/ML підходів.
10. Розробка й обґрунтування визначальних співвідношень нелінійного деформування (нелінійна пружність, пластичність, повзучість) функціонально-градієнтних матеріалів на базі самоузгодженої скалярної моделі. Розробка методів розв’язання крайових і початково-крайових задач фізично та геометрично нелінійного деформування пологих оболонок, пластин та тіл обертання складної геометричної форми із функціонально-градієнтних матеріалів й матеріалів з характеристиками, що залежать від виду навантаження на основі методу R-функцій.
11. Математичне моделювання процесів теплопровідності для елементів конструкцій ядерних енергетичних установок структурним методом.
12. Побудова комп’ютерних моделей поєднання металічного матеріалу з геометричними двовимірними об’єктами — прямокутниками, що описуються R-функціями, за допомогою технології DirectX Raytracing в системі «AutoOmega 3D»
13. Розробка розрахункових методик дослідження впливу параметрів початкових дефектів у дисках авіаційних двигунів на залишкову довговічність з урахуванням малоциклової втоми в умовах багаторежимного циклічного навантаження.
14. Дослідження вторинних явищ, які можуть виникнути при попаданні великого птаха в проточну частину двоконтурного турбореактивного двигуна
15. Аналіз динамічних характеристик несучих елементів конструкцій турбоагрегатів при сейсмічних впливах з урахуванням попередньо напруженого стану.
16. Удосконалення математичних моделей і методів розрахунку для розв’язання задач у нових постановках із урахуванням різних чинників експлуатаційного характеру.

Потенціал розвитку галузі     досліджень

1. Спільна наукова діяльність та виконання господарчих договорів з провідними підприємствами України: АТ «АНТОНОВ», АТ «МОТОР СІЧ», ДП «КБ «Південне» ім. М. К. Янгеля».
2. Подання проєктів на конкурс за Цільовою науково-технічною програмою оборонних досліджень НАН України.
3. Подання проєктів на конкурс Національного фонду досліджень України (на цей час подано проєкт до участі у конкурсі «Прикладна наука для стійкості та відновлення України»).

Стратегія відділу щодо збільшення публікаційної активності та покращення якості публікацій, підготовки наукових кадрів, підвищення кваліфікації наукових працівників, співпраці з ЗВО, міжнародними інституціями та окремими іноземними дослідниками

1. Публікації у провідних журналах з індексацією у міжнародних наукометричних базах (квартилі Q1–Q4) за результатами виконання фундаментальних досліджень та конкурсних проєктів; участь у роботі редколегій міжнародних журналів (Q1-Q3) та рецезування статей.
2. Підготовка монографій для друку у вітчизняних та міжнародних видавництвах.
3. Підготовка та подання документів співробітниками на присвоєння вченого звання старшого дослідника та професора; керівництво науковою роботою аспірантів, консультування докторантів; участь у роботі спецрад з захисту дисертацій у якості члена спецрад, офіційного опонента та рецензента.
4. Подання на конкурс проєктів з представниками ЗВО, публікація статей у провідних виданнях, лекційна діяльність, сумісне написання підручників та навчальних посібників.
5. Подання проєктів для участі у міжнародних грантових програмах, у тому числі із залученням іноземних дослідників.