Nastasiak S. Mathematical Models of Delayed Fracture of Structural Elements Due to Material Degradation and the Influence of Hydrogen-Containing Environments.

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U003337

Applicant for

Specialization

  • 113 - Прикладна математика

18-11-2024

Specialized Academic Board

PhD 6995

Ivan Franko National University of Lviv

Essay

This research focuses on the impact of hydrogen-containing environments on the durability of metal structures, especially under prolonged static and fatigue loads. Hydrogen that penetrates metal weakens its strength, accelerating crack initiation and propagation, which in turn leads to material degradation. The aim of the study is to develop mathematical models that describe the kinetics of crack growth in structural elements and predict their residual longevity, accounting for hydrogen influence. The work establishes models for various structures, including steel plates with cracks, oil pipeline tubes, and bimetallic plates used in high temperatures and under neutron irradiation. These models help analyze the effect of different factors on material durability. For example, it was found that pipelines experience faster degradation, necessitating shorter intervals between inspections. The study's findings can be applied to predict safe operational periods for structures in hydrogen-containing environments, supporting optimized maintenance and enhanced reliability of industrial facilities.

Research papers

1. Andreikiv O. E., Dolinska I. Ya., Nastasiak S. V., Shefer M. S. Determination of the residual service life of a torsion bar under the influence of corrosive media. Materials Science. 2022. Vol. 57. P. 633–639.

2. Андрейків О. Є., Долінська І. Я., Настасяк С. В. Моделювання росту систем тріщин у металевих пластинах за дії довготривалого розтягу і воденьвмісних середовищ. Міжвузівський збірник «Наукові нотатки». Луцьк. 2023. № 75. С. 231–239.

3. Oleksandr Andreykiv, Iryna Dolinska, Sviatoslav Nastasiak, Orest Svirchevskyi. Propagation of high-temperature creep cracks in metals under the influence of hydrogen and neutron irradiation. Structural Integrity Procedia. 2024. Vol. 59. 182–189.

4. Andreikiv O. Y., Dolinska I. Y., Liubchak M. O., Nastasiak V. S. The Influence of Operational Degradation of Material on the Residual Life of Oil Pipelines. Materials Science. 2023. Vol. 59, Is. 4. P. 385-394.

5. Andreykiv O., Dolinska І., Nastasiak S., Zviahin N. Development of a method for determining the residual life of structural elements with cracks under the action of load and corrosive environment, as well as the application of corrosion inhibitors to enhance it. Corrosion. 2024. 80(5). P. 530–538.

6. Andreykiv O., Dolinska I., Nastasiak S., Sheketa V. Mathematical Modeling of Hydrogen Cracks Growth Kinetics in Metallic Materials at High Hydrogen Parameters. 13th International Conference on Advanced Computer Information Technologies, ACIT’2023. Conference Proceedings (21-23 September, 2023, Wroclaw, Poland). 2023. Р. 88–91.

7. Звягін Н., Настасяк С., Колодій В., Колодій Ю. Аналог задачі Гріффітса для поширення корозійно-механічних тріщин. Вісник Львівського університету. Серія механіко-математична. 2021. № 92. С. 111–117.

8. Андрейків О. Є., Долінська І. Я., Любчак М. О., Настасяк С. В. Визначення залишкового ресурсу труби нафтопрводу з урахуванням деградації. Фізико-хімічна механіка матеріалів. 2024. № 1. C. 5–11.

9. Андрейків О. Є., Долінська І. Я., Настасяк С. В., Любчак М. О. Поширення тріщин у складених біметалевих пластинах за впливу водню. Фізико-хімічна механіка матеріалів. 2024. № 3. С. 105–109.

10. Андрейків О., Долінська І., Настасяк С. Оцінка періоду докритичного росту малих плоских тріщин в елементах конструкцій за дії довготривалого розтягу і корозійного середовища. Матеріали 15-го міжнародного симпозіуму українських інженерів-механіків у Львові (20– 21 травня 2021 р., м. Львів). Львів, 2021. С. 34–36.

11. Олександр Андрейків, Ірина Долінська, Святослав Настасяк Моделювання заповільненого руйнування елементів конструкцій довготривалого експлуатування з урахуванням деградації їх матеріалів. Сучасні проблеми термомеханіки – 2021: збірник наукових праць Міжнародної наукової конференції та міні-симпозіумів. 2021. Р. 43–44.

12. Andreikiv O., Dolinska I., Zviahin N., Nastasiak S. The influence of the maneuvering load of the rectification column on its residual lifetime. XVI International Conference “Problem of Corrosion and Corrosion Protection of Materials” (Corrosion-2022): abstract book. (November 15–17, 2022, Lviv, Ukraine). Lviv. 2022. P.26.

13. Андрейків О., Долінська І., Настасяк С., Свірчевський О. Математичні моделі визначення довговічності фібробетонних елементів конструкцій за довготривалого статичного навантаження і локальної повзучості. Матеріали 16-го міжнародного симпозіуму українських інженерівмеханіків у Львові (18–19 травня 2023 р., м. Львів). Львів, 2023. С. 8–9.

14. Методи дослідження кінетики втомних коротких тріщин і визначення періоду їх докритичного росту / О. Андрейків, І. Долінська, Н. Звягін, С. Настасяк, О. Свірчевський5 . Матеріали міжнародної наукової конференції «Сучасні проблеми механіки та математики – 2023» (23–25 травня 2023 р., Львів). 2023. С. 223–224.

Similar theses