 |
Оптоволоконные датчики предскажут разрушения еще на этапе создания деталей
Волоконно-оптические датчики активно используются в мире для определения деформаций на поверхности конструкций, например, при мониторинге зданий, ангаров и мостов. Благодаря научному сообществу скоро будет возможно и внутри изделий контролировать дефектообразование с помощью оптоволокна. Сейчас изучается возможность их внедрения в композиционные материалы. Однако здесь важно учитывать специфику изготовления деталей из композитов и характеристики самих приборов. В данный момент на производстве не оценивают технологические деформации изделий таким способом. Ученые ПНИПУ предлагают внедрять волоконно-оптические датчики внутрь полимерной композиционной конструкции и получать данные о нарушениях, сохраняя при этом все эксплуатационные свойства. Такой способ позволит предсказывать возможное разрушение детали в процессе ее создания.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника» №75, 2023 год. Результаты получены при выполнении государственного задания Минобрнауки РФ на выполнение фундаментальных научных исследований (проект № FSNM-2023-0006).
Композиционные материалы состоят из двух или более различных компонентов, которые при объединении образуют совершенно новый материал с уникальными свойствами. Они используются практически во всех отраслях промышленности для изготовления корпусов самолетов, рулей, деталей кузова, медицинских протезов, оконных рам, различных покрытий. При производстве композита в него можно внедрить волоконно-оптические датчики и так контролировать весь процесс изготовления изделия, отслеживать малейшие внутренние нарушения.
Контроль технологических деформаций в материале повысит качество изготовления композитных изделий и снизит вероятность дефектообразования. Сейчас вопрос такого внедрения оптоволокна рассматривается лишь на уровне лабораторных исследований. Ученые ПНИПУ предложили регистрировать технологические деформации в материале с помощью внедренных в его структуру датчиков на основе волоконных брэгговских решеток.
В основе работы таких приборов лежит распространяющаяся световая волна. Ее свойства изменяются вместе с измеряемой физической величиной. Брэгговские решетки находятся в сердцевине оптоволокна. Они отражают световой сигнал, длина волны которого смещается вместе с изменением температуры, напряжения или деформации. Измерение этой зависимости позволит регистрировать нарушения внутри изделия.
Важный аспект изготовления композита – контроль его напряжений, из-за которых образуются деформации. Волоконно-оптические датчики, внедренные в структуру композита, могут зафиксировать возникающие напряжения в полимерной матрице (основе композита) за счет своих малых габаритов и высокой чувствительности.
Политехники фиксировали технологические деформации с помощью устройства интеррогатора. Он генерирует и передает по оптическому волокну световой сигнал. В ходе эксперимента в композиционный материал на глубину 15 мм ученые внедрили два датчика: для контроля температуры и деформаций.
– В результате мы зафиксировали нарушения на уровне 0,10073 и 0,07156%, что может существенно повлиять на образование пор, расслоений и других дефектов в материале. Это малые деформации, однако даже они могут привести к тому, что деталь будет создана или с браком, или сломается в процессе эксплуатации, – объясняет кандидат технических наук, директор Молодежного проектно-технологического бюро Передовой инженерной школы ПНИПУ Глеб Шипунов.
Исследования, проведенные учеными Пермского Политеха, доказали, что волоконно-оптические датчики позволяют с высокой точностью контролировать технологические напряжения и деформации, возникающие в процессе изготовления изделий из полимерных композиционных материалов. Реализованная идея уникальна, с применением такой технологии на производстве контролировать нарушения в композитах будет проще и эффективнее.
Контактное лицо: Пермский Политех (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 22:03, 26.02.2024
Количество просмотров: 93
Страна: Россия
| Оборудование «Швабе» позволит спутнику «Электро-Л» получить высокодетальные изображения диска Земли, Холдинг «Швабе» Госкорпорация Ростех, 23:05, 13.02.2026, Россия |
231 |
| Прецизионные блоки сканирующих зеркал, созданные Лыткаринским заводом оптического стекла (ЛЗОС, входит в холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех), позволят новому метеоспутнику «Электро-Л» №5 получить высокодетальные изображения полного диска Земли с высоты в 36 тысяч километров. Благодаря таким снимкам специалисты создают карты облачности, осадков и температуры океана для точного прогнозирования погоды. |
|
| Ученая Пермского Политеха рассказала об оспе обезьян, ПНИПУ, 23:02, 13.02.2026, Россия |
44 |
| Оспу обезьян фиксируют с 2022 года, в феврале 2026 Роспотребнадзор начал проверку в Домодедово после госпитализации пациента. Многие путают ее с ветрянкой и не знают путей передачи. Эксперт ПНИПУ объясняет, что это за вирус, какие симптомы нельзя игнорировать и почему при профилактике паника вредна. |
|
| «Швабе» расширяет научное сотрудничество с Московским планетарием, Холдинг «Швабе» Госкорпорация Ростех, 22:39, 13.02.2026, Россия |
41 |
| Холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех и Московский планетарий заключили соглашение о развитии научной деятельности. Оно предполагает совместную популяризацию фотоники, астрономии и космонавтики среди молодежи в рамках объявленного Президентом РФ Десятилетия науки и технологий. |
|
|
|
