Structural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsStructural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsСтроительная механика инженерных конструкций и сооружений1815-52352587-8700Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)4949610.22363/1815-5235-2025-21-6-605-622FWXOUYExperimental researchesЭкспериментальные исследованияResearch ArticleIntegral Criterion for the Selection of Aluminum Alloy for the Construction of Reservoirs in the ArcticИнтегральный критерий выбора алюминиевого сплава для строительства резервуаров в условиях Арктикиhttps://orcid.org/0009-0009-5545-52844890-2128KornevOleg A.КорневОлег Александрович

Deputy Director, Scientific Research Institute of Experimental Mechanics

заместитель директора Научно-исследовательского института экспериментальной механики

KornevOA@mgsu.ruhttps://orcid.org/0009-0007-0289-74128488-4644ShuvalovAleksandr N.ШуваловАлександр Николаевич

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Testing of Structures

кандидат технических наук, доцент кафедры испытаний сооружений

AShuvalov@mgsu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5569-93206569-6240KornilovaAnna V.КорниловаАнна Владимировна

Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher at the Scientific Research Institute of Experimental Mechanics, Moscow State University of Civil Engineering. University (National Research University); Professor of the Department of Construction Technology and Structural Materials, Academy of Engineering, RUDN University

доктор технических наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института экспериментальной механики, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет; профессор кафедры строительных технологий и конструкционных материалов, инженерная академия, Российский университет дружбы народов

KornilovaAV@mgsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8862-81393227-6815ErmakovValentin A.ЕрмаковВалентин Алексеевич

Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher at the Scientific Research Institute of Experimental Mechanics

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института экспериментальной механики

Ermakov@mgsu.ruMoscow State University of Civil Engineering (National Research University)Московский государственный строительный университет (национальный исследовательский университет)RUDN UniversityРоссийский университет дружбы народов0304202621660562204042026Copyright ©; 2026, Kornev O.A., Shuvalov A.N., Kornilova A.V., Ermakov V.A.Copyright ©; 2026, Корнев О.А., Шувалов А.Н., Корнилова А.В., Ермаков В.А.2026Kornev O.A., Shuvalov A.N., Kornilova A.V., Ermakov V.A.Корнев О.А., Шувалов А.Н., Корнилова А.В., Ермаков В.А.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/49496

The purpose of the study is to develop an integral criterion for choosing an aluminum alloy for tank construction at low temperatures. In the course of the work, experimental studies of four aluminum alloys 1915T, 6082-T6, AD35T1, 1565ch were carried out in accordance with Russian standards. Standard mathematical statistics algorithms were used to process the test results: calculating sample characteristics, checking samples for the normality of the distribution, and eliminating gross measurement errors. Groups of characteristics that affect the effectiveness of the alloy are identified: standard mechanical properties, impact strength, crack resistance characteristics, fatigue characteristics, corrosion resistance, cost and weight characteristics. The expert surveys conducted during the study allowed to determine the weighting coefficients both within the groups and when forming the integral criterion. It is shown that fatigue characteristics and crack resistance characteristics have the greatest weight, which indicates the need to include the calculation of fatigue and crack resistance parameters in regulatory documents for the design of aluminum alloy tanks. The importance of increasing the fatigue characteristics and crack resistance of aluminum alloys for use in Arctic conditions should be taken into account when designing new alloys and thermal treatments of existing ones. Of the alloys considered in the study, alloy 1915T has the best integral index. This alloy has significantly higher fatigue characteristics and impact strength compared to the other alloys studied. The AD35T1 alloy has the worst integral index, which indirectly confirms the advantages of natural aging of aluminum alloys. Alloy 1565ch has the best cost and weight characteristics. Further research suggests expanding the indicators included in the proposed integral criterion by introducing weldability indicators.

Цель исследования - разработка интегрального критерия выбора алюминиевого сплава для резервуаростроения в условиях пониженных температур. В ходе работы были проведены экспериментальные исследования четырех алюминиевых сплавов 1915Т, 6082-Т6, АД35Т1, 1565ч согласно российским нормативам. Для обработки результатов испытаний применялись стандартные алгоритмы математической статистики: расчет выборочных характеристик, проверка выборок на нормальность распределения и исключение грубых погрешностей измерений. Выделены группы характеристик, влияющие на эффективность применения сплава: стандартные механические свойства, ударная вязкость, характеристики трещиностойкости, усталостные характеристики, сопротивление коррозии, стоимостно-весовые характеристики. Проведенные в процессе исследования экспертные опросы позволили определить весовые коэффициенты как внутри групп, так и самих групп при формировании интегрального критерия. Показано, что наибольший вес имеют усталостные характеристики и характеристики трещиностойкости, что указывает на необходимость включения расчета параметров усталости и трещиностойкости в нормативные документы по проектированию резервуаров из алюминиевых сплавов. Важность повышения усталостных характеристик и трещиностойкости алюминиевых сплавов для применения в арктических условиях должна быть учтена и при проектировании новых сплавов, и термических обработках существующих. Из рассмотренных в исследовании сплавов наилучший интегральный показатель у сплава 1915Т. Этот сплав обладает существенно более высокими усталостными характеристиками и ударной вязкостью по сравнению с остальными исследованными сплавами. Наихудший интегральный показатель у сплава АД35Т1, что косвенно подтверждает преимущества естественного старения алюминиевых сплавов. Лучшими стоимостно-весовыми характеристиками обладает сплав 1565ч. Дальнейшее исследование предполагает расширение показателей, входящих в предложенный интегральный критерий за счет введения показателей свариваемости.

aluminum alloylow temperaturesimpact strengthfatigue characteristicscrack resistancecorrosion resistanceweightcostалюминиевый сплавпониженные температурыударная вязкостьусталостные характеристикитрещиностойкостькоррозионная стойкостьвесстоимостьAl’tman M.B. Application of aluminum alloys. Moscow: Metallurgy Publ.; 1973. (In Russ.)Альтман М.Б. Применение алюминиевых сплавов. Москва : Металлургия, 1973. 408 с.Reza Kashyzadeh K., Ghorbani S., Averyanov A.S. Influence of Environmental Temperature on the Corrosion Resistance of Various Aluminum Alloys: an Experimental Study. RUDN Journal of Engineering Research. 2025;26(1):94 https://doi.org/10.22363/2312-8143-2025-26-1-94-106 EDN: LACBPDReza Kashyzadeh K., Ghorbani S., Averyanov A.S. Influence of Environmental Temperature on the Corrosion Resistance of Various Aluminum Alloys: an Experimental Study // RUDN Journal of Engineering Research. 2025. Vol. 26. No. 1. P. 94-106. https://doi.org/10.22363/2312-8143-2025-26-1-94-106 EDN LACBPDSovetbayev R., Nugman Ye., Shayakhmetov Ye., Kawalek A. Preparation of AlMgSi1 (6082) aluminum alloy for the study of mechanical and physico-chemical properties in the rolling process. Bulletin of the L.N. Gumilyov Eurasian National University. Technical Science and Technology Series. 2024;(147):231–244. https://doi.org/10.32523/2616-7263- 2024-147-2-231-244 EDN: IVEQDUSovetbayev R., Nugman Ye., Shayakhmetov Ye., Kawalek A. Preparation of AlMgSi1 (6082) aluminum alloy for the study of mechanical and physico-chemical properties in the rolling process // Bulletin of the L.N. Gumilyov Eurasian National University. Technical Science and Technology Series. 2024. No. 147. P. 231-244. https://doi.org/10.32523/26167263-2024-147-2-231-244 EDN: IVEQDULessig E.N., Lileev A.F., Sokolov A.G. Sheet metal structures. Moscow: Literature on Construction Publ.; 1970. (In Russ.)Лессиг Е.Н., Лилеев А.Ф., Соколов А.Г. Листовые металлические конструкции. Москва : Изд-во Литературы по строительству, 1970. 244 с.Shuvalov A.N., Kornev O.A., Ermakov V.A. Investigation of physical and mechanical characteristics of aluminium alloys 1915T, 1565ch and 6082-T6 at low temperatures. Construction: science and Education. 2024;14(1):73–94. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/2305-5502.2024.1.5 EDN: HACFNDШувалов А.Н., Корнев О.А., Ермаков В.А. Исследование физико-механических характеристик алюминиевых сплавов 1915Т, 1565ч и 6082-Т6 при низких температурах // Строительство: наука и образование. 2024. Т. 14. № 1. С. 73-94. https://doi.org/10.22227/2305-5502.2024.1.5 EDN: HACFNDGorickij V.M., Guseva I.A., Kulemin A.M. Peculiarities of cracking in vertical erection joints of a tank of 50 000 m3 made of high-strength steel 16G2AF. Industrial and Civil Engineering. 2008;(5):14–16. (In Russ.) EDN: IULFTVГорицкий В.М., Гусева И.А., Кулемин А.М. Особенности трещинообразования в вертикальных монтажных стыках резервуара объемом 50 000 м3, изготовленного из высокопрочной стали 16Г2АФ // Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 5. С. 14-16. EDN: IULFTVKopec M., Liu X., Gorniewicz D., Modrzejewski P., Zasada D., Jóźwiak S., Janiszewski Ja., Kowalewski Z.L. Mechanical response of 6061-T6 aluminium alloy subjected to dynamic testing at low temperature: Experiment and modeling. International Journal of Impact Engineering. 2024;185:104843. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2023.104843 EDN: SSQTOLKopec M., Liu X., Gorniewicz D., Modrzejewski P., Zasada D., Jóźwiak S., Janiszewski Ja., Kowalewski Z.L. Mechanical response of 6061-T6 aluminium alloy subjected to dynamic testing at low temperature: Experiment and modeling // International Journal of Impact Engineering. 2024. Vol. 185. Article no. 104843. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2023.104843 EDN: SSQTOLYan J.B., Kong G., Wang Zh., Zhang L., Wang X. Compression behaviours of aluminium alloy I-column at low temperatures. Structures. 2022;44:418–435. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2022.08.009 EDN: GPKMMXYan J.B., Kong G., Wang Zh., Zhang L., Wang X. Compression behaviours of aluminium alloy I-column at low temperatures // Structures. 2022. Vol. 44. P. 418-435. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2022.08.009 EDN: GPKMMXChikhalikar A., Roy I., Abouelella H., Umretiya R., Hoffman A., Larsen M., Rebak R.B. Effect of aluminum on the FeCr(Al) alloy oxidation resistance in steam environment at low temperature (400°C) and high temperature (1200°C). Corrosion Science. 2022;209:110765. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110765 EDN: BICKUBChikhalikar A., Roy I., Abouelella H., Umretiya R., Hoffman A., Larsen M., Rebak R.B. Effect of aluminum on the FeCr(Al) alloy oxidation resistance in steam environment at low temperature (400°C) and high temperature (1200°C) // Corrosion Science. 2022. Vol. 209. Article no. 110765. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110765 EDN: BICKUBFernandes R.F., Jesus J.S., Branco R., Borrego L.P., Costa J.D., Ferreira J.A.M. Effect of low-temperature stress relieving heat treatments on fatigue behaviour and failure mechanisms of L-PBF AlSi10Mg aluminium alloy. Engineering Failure Analysis. 2025;169:109210. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2024.109210 EDN: OMKGIAFernandes R.F., Jesus J.S., Branco R., Borrego L.P., Costa J.D., Ferreira J.A.M. Effect of low-temperature stress relieving heat treatments on fatigue behaviour and failure mechanisms of L-PBF AlSi10Mg aluminium alloy // Engineering Failure Analysis. 2025. Vol. 169. Article no. 109210. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2024.109210 EDN: OMKGIAYang H., Cui Y., Qin F., Lin T., Zheng Y. Fatigue failure analysis and life prediction of forged 6061 aluminum alloy wheel hubs based on precipitate size effects and multiaxial stress modeling. Engineering Failure Analysis. 2025;182: 110181. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2025.110181Yang H., Cui Y., Qin F., Lin T., Zheng Y. Fatigue failure analysis and life prediction of forged 6061 aluminum alloy wheel hubs based on precipitate size effects and multiaxial stress modeling // Engineering Failure Analysis. 2025. Vol. 182. Part C. Article no. 110181. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2025.110181Cong J., Liu Z., Zhou S., Zhu X., Gao S. Fatigue life prediction of ultrasonic impact treatment aluminum alloy weld joint based on the continuous damage model and artificial neural network. Engineering Fracture Mechanics. 2025;327:111503. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2025.111503Cong J., Liu Z., Zhou S., Zhu X., Gao S. Fatigue life prediction of ultrasonic impact treatment aluminum alloy weld joint based on the continuous damage model and artificial neural network // Engineering Fracture Mechanics. 2025. Vol. 327. Article no. 111503. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2025.111503Liu Z., Li J., Zhang L. Fatigue characteristics of high-strength aluminum alloy with and without surface mechanical rolling treatment in the transition regime between high cycle and very-high cycle fatigue. Engineering Fracture Mechanics. 2025;328:111585. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2025.111585Liu Z., Li J., Zhang L. Fatigue characteristics of high-strength aluminum alloy with and without surface mechanical rolling treatment in the transition regime between high cycle and very-high cycle fatigue // Engineering Fracture Mechanics. 2025. Vol. 328. Article no. 111585. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2025.111585Wang H., Zhang Z.J., Zhu S.Z., Li X.T., Zhu Y.K., Liu R., Hou J.P., Gong B.S., Liu H.Z., Wang D., Ma Z.Y., Zhang Z.F. Enhancing the high-cycle fatigue property of aluminum alloy by adding fine-sized hard particles. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2026;200:109344. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2025.109344Wang H., Zhang Z.J., Zhu S.Z., Li X.T., Zhu Y.K., Liu R., Hou J.P., Gong B.S., Liu H.Z., Wang D., Ma Z.Y., Zhang Z.F. Enhancing the high-cycle fatigue property of aluminum alloy by adding fine-sized hard particles // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2026. Vol. 200. Article no. 109344. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2025. 109344Song S., Wu Z., Zhao J., Zhou L., Guo S., Kan Q., Chen X., Zhang X. Crystal plasticity modeling of uniaxial tensile and fatigue failure behaviors of laser shock peened aluminum alloy. International Journal of Fatigue. 2025;201: 109145. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2025.109145Song S., Wu Z., Zhao J., Zhou L., Guo S., Kan Q., Chen X., Zhang X. Crystal plasticity modeling of uniaxial tensile and fatigue failure behaviors of laser shock peened aluminum alloy // International Journal of Fatigue. 2025. Vol. 201. Article no. 109145. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2025.109145Konstantinov I.L., Baykovskiy Yu.V., Yuryev P.O., Bezrukikh A.I., Sidelnikov S.B., Saparova A.S., Mansu- rov Yu.N., Partyko E.G., Bozhko D.N. Study of deformability during the rolling of aluminum alloy 1580 doped with small additions of erbium and ytterbium. Metallurgist. 2025. https://doi.org/10.1007/s11015-024-01833-z EDN IPZBXDKonstantinov I.L., Baykovskiy Yu.V., Yuryev P.O., Bezrukikh A.I., Sidelnikov S.B., Saparova A.S., Mansurov Yu.N., Partyko E.G., Bozhko D.N. Study of deformability during the rolling of aluminum alloy 1580 doped with small additions of erbium and ytterbium // Metallurgist. 2025. https://doi.org/10.1007/s11015-024-01833-z EDN IPZBXDShatalov R.L., Hoang F.V., Kuang Ch.V. Determination of mechanical properties of aluminum alloy strips AD33 according to various hardness parameters during cold rolling. Metal technology. 2021;(9):31–37. (In Russ.) https://doi.org/10.31044/1684-2499-2021-0-9-31-37 EDN: XYBVMJШаталов Р.Л., Хоанг Ф.В., Куанг Ч.В. Определение механических свойств полос из алюминиевого сплава АД33 по различным показателям твердости при холодной прокатке // Технология металлов. 2021. № 9. С. 31-37. https://doi.org/10.31044/1684-2499-2021-0-9-31-37 EDN XYBVMJLukienko M.I. Investigation of the strength and manufacturability of aluminum alloy sheet tank structures: [dissertation]. Moscow, 1980. (In Russ.)Лукиенко М.И. Исследование прочности и технологичности листовых резервуарных конструкций из алюминиевых сплавов: дис.. канд. техн. наук: 05.23.01. Москва, 1980. 199 с.: ил.Kupreishvili S.M. Mechanics of destruction of vertical cylindrical tanks. Industrial and civil engineering. 2004; (5):40–42. (In Russ.) EDN: PLFWJHКупреишвили С.М. Механика разрушения вертикальных цилиндрических резервуаров // Промышленное и гражданское строительство. 2004. № 5. С. 40-42. EDN PLFWJHVuherer T., Kramberger J., Milčić D., Glodež S. Fatigue behaviour of friction stir welded AA-2024 aluminium alloy sheet. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;659:012032. https://doi.org/10.1088/1757899X/659/1/012032Vuherer T., Kramberger J., Milčić D., Glodež S. Fatigue behaviour of friction stir welded AA-2024 aluminium alloy sheet // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 659. Article no. 012032. https://doi.org/10.1088/1757-899X/659/1/012032Wang M.Z., Kassner M.E. Tensile and fatigue properties of aluminum alloy sheet 6022. Journal of Materials Engineering and Performance. 2002;11:166–168. https://doi.org/10.1361/105994902770344222Wang M.Z., Kassner M.E. Tensile and fatigue properties of aluminum alloy sheet 6022 // Journal of Materials Engineering and Performance. 2002. Vol. 11. P. 166-168. https://doi.org/10.1361/105994902770344222Kendall M.G., Gibbons J.D. Rank correlation methods. 5th ed. London: Edward Arnold Publ.; 1990.Kendall M.G., Gibbons J.D. Rank correlation methods. 5th ed. London: Edward Arnold, 1990. 260 p.Pearson K. On the criterion that a given system of deviations from the probable in the case of a correlated system of variables is such that it can be reasonably supposed to have arisen from random sampling. Philosophical Magazine Series. 2009;5(50):157–175. https://doi.org/10.1080/14786440009463897Pearson K. On the criterion that a given system of deviations from the probable in the case of a correlated system of variables is such that it can be reasonably supposed to have arisen from random sampling // Philosophical Magazine Series. 2009. Series 5. Vol. 50. Issue 302. P. 157-175. https://doi.org/10.1080/14786440009463897Milova Yu.A., Dikarev A.V. Rationed natural row. Polyparametric coding. European Journal of Technical and Natural Sciences. 2020;(3):19–23. (In Russ.) https://doi.org/10.29013/EJTNS-20-3-19-23 EDN: SWBNAAМилова Ю.А., Дикарев А.В. Нормированный натуральный ряд. Полипараметрическое кодирование // European Journal of Technical and Natural Sciences. 2020. № 3. С. 19-23. https://doi.org/10.29013/EJTNS-20-3-19-23 EDN SWBNAA