МОДЕЛЮВАННЯ МЕХАНІЧНИХ СИСТЕМ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ КОНСТРУКЦІЙ

Анотація

Актуальність дослідження полягає в необхідності підвищення надійності та збільшення ресурсу сучасних конструкцій, що експлуатуються у складних умовах динамічних навантажень і впливів навколишнього середовища. Установлено, що традиційні підходи до розрахунку не завжди адекватно враховують нелінійні ефекти, стохастичний характер навантажень і багатофакторні процеси деградації матеріалів, внаслідок чого відбуваються передчасні відмови і знижується ефективність використання технічних систем. Це визначає потребу у розробленні нових підходів до моделювання механічних систем, здатних відтворювати реальні умови експлуатації та забезпечувати достовірність прогнозування довговічності. Мета статті полягає у формуванні науково обґрунтованих підходів до моделювання механічних систем із урахуванням реальних режимів роботи для підвищення їхньої довговічності та функціональної надійності. Методологія дослідження базується на системному аналізі експлуатаційних режимів і динамічних навантажень, узагальненні сучасних чисельних методів, зокрема методу скінченних елементів і методу скінченних різниць, а також на використанні алгоритмів машинного навчання та концепції цифрових двійників. Застосовано методи порівняльного аналізу, моделювання напружено-деформованого стану та оцінки деградаційних процесів, що забезпечує комплексність отриманих результатів. Результати дослідження полягають у виявленні основних експлуатаційних чинників, що визначають довговічність конструкцій, систематизації методів моделювання та обґрунтуванні їх ефективності у прогнозуванні ресурсу. Досліджено вплив факторів навколишнього середовища, таких як корозія, термоцикли, зношування і радіаційне випромінювання, на поступову деградацію матеріалів. Виявлено основні проблеми, що обмежують точність і практичну реалізацію моделей, зокрема нестачу якісних вихідних даних, складність опису мультифізичних процесів і відсутність уніфікованих стандартів. Висновки підтверджують, що створення багаторівневих моделей, інтегрованих із натурними випробуваннями та сенсорним моніторингом, дозволяє підвищити точність прогнозування ресурсу та запобігати передчасним відмовам конструкцій. Рекомендовано враховувати дефекти виробництва й монтажу, застосовувати неруйнівний контроль та формувати єдині методичні стандарти. Перспективи подальших досліджень пов’язані з удосконаленням адаптивних мультифізичних моделей, призначених для роботи з неповними або стохастичними даними, розвитком алгоритмів штучного інтелекту для аналізу великих масивів експлуатаційної інформації та створенням цифрових платформ для уніфікованої оцінки довговічності у різних галузях техніки.