Розробка змішаних схем методу скінчених елементів та програмного забезпечення розв’язання задач термопластичності для розрахунків на міцність та довговічність відповідальних об’єктів сучасної техніки. Розробка критеріїв граничного стану та дослідження міцності, деформативності та тріщиностійкості металевих та композиційних матеріалів при статичному навантаженні різних видів та високих температурах.

В рамках реалізації сформульованих наукових напрямків у відділі вирішуються такі задачі:

1. Визначення граничного стану матеріалів і елементів конструкцій з різними концентраторами напружень при інтенсивному термосиловому навантаженні з урахуванням впливу технологічних та експлуатаційних факторів.
2. Розробка методології чисельного моделювання кінетики формування і перерозподілу напружень в просторових елементах енергетичного обладнання з концентраторами різної форми з урахуванням історії пружно-пластичного деформування та процесів повзучості при дії технологічних та експлуатаційних навантажень.
3. Визначення фізико-механічних характеристик, закономірностей деформування і руйнування високоміцних і теплостійких сталей, алюмінієвих сплавів, інтерметалідів, конструкційних і теплозахисних вуглець-вуглецевих і конденсованих металічних композиційних матеріалів в широкому діапазоні робочих температур.
4. Розробка підходів до визначення характеристик міцності та тріщиностійкості матеріалів тонколистових великогабаритних авіаційних конструкцій.
5. Встановлення взаємозв’язків між різними фізико-механічними характеристиками сталей, сплавів, інтерметалідів, металевих та неметалевих композиційних матеріалів з урахуванням їхнього складу, впливу технологічних та експлуатаційних чинників і вдосконалення підходів для визначення несучої спроможності і довговічності відповідальних конструкційних елементів ядерної енергетики, авіаційної та аерокосмічної техніки.

Для проведення чисельних та експериментальних досліджень відділ має таку матеріально-технічну базу:

• Універсальна сервогідравлічна випробувальна установка “BiSS-100", 2008 р.в., зав № 100580608007 обладнана системою випробувань при внутрішньому тиску, виробництва фірми BiSS (П) Лтд., Індія.
• Сервогідравлічна машина BISS-202.
• Універсальна випробувальна машина “TIRAtest-2300” для механічних випробувань матеріалів і деталей машин, виробництва фірми «ТИРА РАУЕНШТАЙН», НДР, 1990 р. в., зав. №37/90.
• Універсальна випробувальна машина FP-100/1 (Німеччина). Статичне механічне навантаження до 100 кН. Діапазон температур 20...800˚С.
• Лабораторна установка UTM-20HT для проведення випробувань зразків і деталей методом інструментованого індентування, виробництво ІПМіц імені Г.С. Писаренка НАНУ.
• Твердомір ХПО-250 виробництва фірми VEB "Werkstofprufmashinen" Leipzig Німеччина;
• Твердомір ТШ-2 виробництва Іванівського заводу по виробництву приладів для випробувань матеріалів (ЗИП), Росія.
• Динамічний твердомір ТДМ-1 виробництва 2007 р. фірми «Ультракон-Сервіс», Україна.
• Твердомір “Computest” виробництва 2007 р. фірми «Ernst»,Швецарія.
• Мікроскоп електронний растровий «РЕМ – 100 У».
• Високотемпературна вакуумна установка 1246Р (2т).
• Оптико-електроний дилатометр ДТМ.
• Прес ПР-500 (500т)
• Розривна машина УММ-200 (200т).
• Установка на розтяг ЦРНУ-100.
• Установка на малоциклову втому ТФ-2 3М.
• Установка на кручення КМ-50-1.
• Установка на розтяг МР-05.
• Установка на розтяг ЦДМУ 10-90 3Н.
• Сервогідравлічна установка ЦД-4 3Н .
• Сервогідравлічна установка ЦД-40.
• Установка на розтяг Baldwin 30т.
• Випробувальний стенд СНТ-6У.
• Випробувальний стенд СНТ-8У.
• Токарний верстат ИЖ 1И611П 3 кВт.
• Пристрої для створення умов нестаціонарного термосилового навантаження конструктивних елементів типу термошок;
• Системи термо- та тензометрування для умов квазістатичного, динамічного та високошвидкісного деформування з використанням сучасної елементної бази та цифрових технологій.
• Група інструментованих копрів, обладнаних високошвидкісною системою реєстрації деформацій та зусиль з АЦП Adlink-9812, для випробувань зразків на трьох точковий ударний згин при навантаженні зі швидкостями до 5 м/с: вертикальний копер ВК-350 та маятниковий копер МК-30.
• Група маятникових копрів для випробувань зразків на трьох точковий ударний згин: МК-05, КМ-5, МК-30А, МИК-750.
• Комп’ютери та програмні коди RELAX i SRACE для розрахунків деформування та руйнування матеріалів та конструкційних елементів (сертифікат відповідності № UA 1.017.0054634-04. – 2004 в система сертифікації УкрСЕПРО).
• Програма Mirage для проведення кількісного фрактографічного та металографічного аналізу растрових зображень із застосуванням алгоритму сегментаційного аналізу.
• Електроерозійний верстат 4732Ф3.
• Токарний верстат SPA-500P.
• Шліфувальний верстат ELB 5W4.
• Фрезерний верстат 676.
• Свердлильний верстат 15639.
• Розрахунковий сервер DELL.
• Високошвидкісна камера PHOTRON FASTCAM NOVA S9 Максимальна розподільна здатність – 200 000 кадрів за секунду.

Напрямки досліджень:

1. Розробка змішаних схем методу скінчених елементів та програмного забезпечення розв’язання задач термопластичності для розрахунків на міцність та довговічність відповідальних об’єктів сучасної техніки;
2. Розробка і впровадження неруйнівних методів контролю поточного стану конструкційних матеріалів технічних виробів на основі індентування.
3. Експериментальне та чисельне моделювання процесів зародження та розповсюдження тріщини в сталях при статичному та динамічному термосиловому навантаженні.
4. Експериментальне та чисельне дослідження процесів термічного деформування і роботоздатності високотемпературних композиційних матеріалів конструктивних елементів та теплового захисту літальних апаратів.
5. Розробка методів оцінки статичної та циклічної міцності конструкційних матеріалів з урахуванням їх експлуатаційної пошкоджуваності та визначення засад моделювання процесів їх деформування та руйнування.
6. Експериментальне дослідження механічної поведінки композиційних матеріалів. Розробка і впровадження експериментального обладнання та відповідного програмного забезпечення.
7. Дослідження процесів деградації конструкційних матеріалів під впливом експлуатаційних навантажень, експериментальне визначення характеристик твердості та характеристик пошкоджуваності металу, математичне моделювання процесів накопичення пошкодження на основі експериментальних даних.
8. Дослідження мікроструктури та фрактографічний аналіз поверхонь зламів зразків для широкого спектру конструкційних матеріалів.
9. Розробка методик та систем реєстрації і тензометрування для дослідження поведінки конструкційних матеріалів при різних видах термосилового навантаження.
10. Розробка методик визначення характеристик тріщиностійкості конструкційних матеріалів з урахуванням впливу анізотропії та скутості деформацій у вершині тріщини.
11. Дослідження процесів деформування та руйнування матеріалів з урахуванням впливу швидкості деформацій з використанням зразків різних типів.
12. Уточнення параметрів моделей деформування та критеріїв руйнування матеріалів за результатами експериментальних досліджень для проведення чисельного моделювання елементів конструкцій при складних умовах термосилового навантаження.

Сфери застосування результатів досліджень:

1. атомна енергетика;
2. оборонна промисловість;
3. авіаційна промисловість;
4. ракето-космічна галузь.

Підрозділ займається розвитком як фундаментальних, так і прикладних досліджень. При цьому використовується комплексний підхід, який включає як експериментальні методи досліджень, так і методики чисельного моделювання, що є дуже важливим для рішення широкого спектру завдань для різних галузей промисловості. При цьому наявне у відділі сучасне експериментальне обладнання дозволяє проводити випробування металевих та композиційних матеріалів на стиск, розтяг, згин, зсув, продавлювання як при статичному, так і при динамічному навантаженні, мало- та багатоциклову втому в широкому діапазоні температур (-196 ÷ +1500 °С).

У відділі одночасно виконується кілька робіт в рамках відомчої, конкурсних та господарчих договорів, що сприяє отриманню достатньої кількості результатів, необхідних для підтримання публікативної діяльності наукових співробітників на високому рівні, як у кількісному, так і в якісному плані.

Кожного року у відділі проходять практику студенти 3-5 курсів та проводяться екскурсії школярів для демонстрації можливостей Інституту та зацікавлення обрання майбутнього навчання за науковими спеціальностями.

Співробітники відділу приймають участь у міжнародних проєктах та підтримують зв’язок та співпрацю з іноземними науковцями та організаціями. У відділі на громадських засадах працює іноземний член НАН України, професор Університету ім. Отто фон Геріке (м. Магдебург, Німеччина) Хольм Альтенбах.

Досвід наших фахівців та наявна експериментально-розрахункова база дозволяють виконувати широкий спектр досліджень. Підрозділ зацікавлений у співпраці з іншими науковими закладами та підприємствами для виконання замовлень та спільних робіт.