|
|
 |
|
|
 |
Ученые Пермского Политеха выяснили, из-за чего могут разрушаться авиационные детали
В авиапромышленности широко используются композитные материалы, состоящие из множества коротких или непрерывных волокон, в частности, углеродные слоисто-волокнистые композиты. К ним относится углепластик. Его популярность объясняется небольшой массой, высокой прочностью и возможностью создания из него изделий сложной формы.
Однако такая область применения требует особого внимания к процессу изготовления конструкции. При создании деталей из углепластика могут возникать различные дефекты: смятие слоя, расслаивание краев, растрескивание и другие. Они понижают способность изделия сопротивляться нагрузкам. Поэтому важно понимать, как именно размеры, форма и расположение дефектов влияют на механические свойства детали. Ученые ПНИПУ изучили влияние наиболее частых технологических дефектов на состояние композита и разработали способ прогнозирования последствий таких неисправностей. Исследование позволит создавать более устойчивые детали для самолетов, ракет, БПЛА и предупреждать их разрушение.
Исследование опубликовано в журнале «Frattura ed Integrità Strutturale», № 69 в 2024. Работа выполнена в Центре экспериментальной механики ПНИПУ при поддержке Российского научного фонда.
Поскольку продукты авиапромышленности тесно связаны с человеком и в случае неисправности могут влиять на жизнь и здоровье, перед созданием любой детали из композитов нужно убедиться в надежности используемых материалов. Для этого ученые изучают их на предмет дефектов, которым они могут быть подвержены. Так, при изготовлении конструкций из углепластика некоторые виды воздействий даже в небольшом количестве могут привести к потере устойчивости, что в свою очередь может вызвать расслоение материала (разделение слоев композита) или вовсе его разрушение.
Ученые ПНИПУ изучили влияние наиболее частых технологических дефектов и разработали способ прогнозирования последствий таких неисправностей. Политехники предложили фиксировать процесс расслоения углепластика новым методом – с использованием системы акустической эмиссии (в этом методе фиксируют звуковые волны, которые испускает материал). Благодаря амплитудно-частотным характеристикам от получаемого акустического сигнала этот способ позволяет выделять механизмы разрушения, и в частности – процесс расслоения.
– Мы стремились оценить влияние внутренних технологических дефектов на поведение углепластика. Для этого использовались образцы из пластин, внутри которых были заложены имитаторы таких дефектов. Их воздействие мы определяли при испытании на сжатие. Перемещения образцов фиксировались с помощью трехмерной цифровой оптической системы. При испытаниях мы определяли максимальные напряжения и модуль упругости. В системе акустической эмиссии тем временем непрерывно регистрировались сигналы, – рассказывает лаборант центра экспериментальной механики ПНИПУ Екатерина Чеботарева.
Все испытанные образцы разрушались от расслоения и теряли устойчивость. Ученые ПНИПУ определили, что это зависит от типа дефекта. По результатам обработки политехники получили графики прогиба материала в зависимости от нагрузки. На совместных диаграммах акустической эмиссии и датчика нагрузки стало видно, что при первоначальном расслоении уровень сигналов растет быстрее, чем снижается нагрузка. Однако в образцах с дефектом «смятие слоя» пик сигнала не совпадает с максимальной нагрузкой.
Уровень сигналов акустической эмиссии на протяжении всего испытания был низким. C началом разрыва волокон значения этого параметра увеличиваются на несколько порядков, и наблюдается пик, затем образец разрушается. Интерес представил процесс расслоения, который не фиксируется по данным оптической системы, но прослеживается по акустическим сигналам – в этот момент они резко увеличиваются.
Политехники заметили, что количество сигналов растет в начале испытания, затем либо снижается, либо держится на одном уровне. При разрушении и достижении максимальной нагрузки фиксируется максимальное количество сигналов. У образцов без дефекта количество сигналов находится в одном диапазоне на протяжении всего испытания.
– Наше исследование показало, что потеря устойчивости возникает еще до достижения предела прочности при сжатии углепластика. Отсутствие даже одного слоя волокна влияет как на весь процесс, так и на критическое напряжение, при котором происходит потеря устойчивости. Форма дефекта тоже играет роль. Например, у круглого радиусы, распложенные вдоль направления сжатия, несут поддерживающую роль по сравнению с прямоугольным дефектом, при котором потеря устойчивости происходит чуть раньше, – говорит доцент кафедры экспериментальной механики и конструкционного материаловедения ПНИПУ Станислав Словиков.
Ученые ПНИПУ выяснили, как именно такие частые дефекты, как «непроклей» и «смятие слоя» влияют на разрушение углепластика. Благодаря этому исследованию можно будет прогнозировать разрушение авиационных деталей, подбирать оптимальные условия их использования и сократить количество поломок.
Контактное лицо: Кристина Путина (написать письмо автору)
Компания: Пермский Политех (все новости этой организации)
Добавлен: 04:33, 03.09.2024
Количество просмотров: 32
Страна: Россия
| ТГУ выпустил книгу о коте-библиотекаре, Тольяттинский государственный университет, 04:40, 03.09.2024, Россия |
1209 |
| В издательстве Тольяттинского государственного университета вышла книга «Приключения библиотечного кота Кузи» (6+). Тёплая и добрая история о смелости в открытии новых горизонтов стала первой книгой для детей в ассортименте издательства. |
|
| В ТГУ подготовят психологов-управленцев, Тольяттинский государственный университет, 04:40, 03.09.2024, Россия |
1205 |
| Тольяттинский государственный университет (ТГУ) внедряет новую модель обучения. Апробированная вузом организационно-ролевая модель образовательного процесса позволяет быстро создавать актуальные образовательные программы, востребованные у абитуриентов, с учётом запросов рынка труда. |
|
| Разработка ученых Пермского Политеха улучшит качество стекла в 2 раза, ПНИПУ, 04:37, 03.09.2024, Россия |
256 |
| Силикатные стекла используются в различных областях: от лабораторного оборудования до строительства и электроники. Для улучшения качества готового продукта необходимо повышать прозрачность и достигать однородности стекломассы. Ученые Пермского Политеха разработали для этих целей новый подход. Изобретение ускоряет получение изделий из стекла, которое при этом не имеет физических недостатков. |
|
| Дыбом встали – ученые Пермского Политеха рассказывают, что такое мурашки по коже, Пермский Политех, 04:34, 03.09.2024, Россия |
33 |
| Что общего у человека и дикобраза? Зачем нам мурашки и можем ли мы их контролировать? Какие болезни приводят к гусиной коже? Как быстро избавиться от неприятных ощущений, когда отсидел ногу или затекла рука? В чем секрет самого популярного массажера для головы? Об этом рассказывают ученые Пермского Политеха. |
|
| Ученые Пермского Политеха разработали модель системы для глубокого сверления, Пермский Политех, 04:30, 03.09.2024, Россия |
34 |
| Среди технологических операций резания сверление играет особую роль. Это самый распространенный и экономически выгодный метод получения отверстий различных размеров. При этом для создания отверстий с соотношением глубины к диаметру более 10 единиц требуется специальное оборудование, режущий инструмент и особая технология. |
|
| ТГУ повышает качество преподавания фундаментальных дисциплин, Тольяттинский государственный университет, 04:39, 30.08.2024, Россия |
59 |
| На комиссии Минобрнауки России Тольяттинский государственный университет (ТГУ) успешно защитил программу повышения качества преподавания фундаментальных дисциплин на 2024–2025 годы. ТГУ намерен привлечь молодых специалистов, повысить зарплаты преподавателям фундаментальных дисциплин и сделать акцент на разработку современного цифрового онлайн-контента для повышения уровня подготовки студентов. |
|
| Первый крупный проект ПИШ ТГУ реализован на АВТОВАЗе, Тольяттинский государственный университет, 04:39, 30.08.2024, Россия |
55 |
| Передовая инженерная школа (ПИШ) «ГибридТех» Тольяттинского госуниверситета (ТГУ) по заказу генерального партнёра – АО «АВТОВАЗ» – реализовала первый крупный проект. Модернизировано пять автоматических линий ультразвуковой сварки деталей обивки дверей и панели приборов автомобиля LADA Vesta. Это позволило заводу сократить расходы, увеличить производительность и уменьшить время ремонта оборудования. |
|
|
|
|
|
|
|
Разделы //
Новости по странам //
Сегодня у нас публикуются //
|
|
