|
|
 |
|
|
 |
Ученые Пермского Политеха выяснили, как разрушаются детали из композита, применяемого в авиадвигателях и имплантах
Ученые ПНИПУ с помощью комбинированного метода исследовали, как деформируется структура композитной конструкции в зависимости от способа укладки волокон и надреза материала.
Композиционные изделия – это соединение двух и более материалов с разными свойствами, которые в сочетании образуют новый материал с лучшими качествами. Обычно их создают на основе полимера с внедрением внутрь волокон, которые повышают прочность изделия. Такие объекты широко применяют в аэрокосмической, строительной и медицинской отраслях. При производстве и эксплуатации сложных конструкций из композита в структуре накапливаются напряжения, которые со временем приводят к разрушению. Ученые ПНИПУ с помощью комбинированного метода исследовали, как деформируется конструкция в зависимости от способа укладки волокон и надреза материала. Результаты способствуют созданию качественных ответственных сооружений, например, деталей авиадвигателя и имплантов для замещения костной ткани.
Статья с результатами опубликована в журнале «Reinforced Plastics and Composites», 2024 год. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 22-79-00113).
Сложные композитные конструкции изготавливают путем соединения более простых деталей. Для их сборки и крепления друг с другом сверлят отверстия, но из-за этого образуются напряжения. При надрезе материала они концентрируются вокруг выреза, что существенно снижает прочность и срок службы изделия.
Сейчас, чтобы сократить временные и материальные затраты на экспериментальные исследования, актуально совершенствовать способы для предварительного расчета состояния и долговечности конструкции. Ученые Пермского Политеха предложили комбинированный метод, который включает в себя сразу несколько диагностических технологий: цифровую корреляцию изображений, микроскопию, регистрацию сигналов акустической эмиссии и конечно-элементный анализ. Их сочетание позволило выявить, как схемы укладки и ориентации отверстий влияют на механизм разрушения композитов.
В работе исследовались прямоугольные полимерные образцы, армированные углеродными волокнами по двум схемам – вдоль оси изделия и под углом. На них выполнили отверстия в трех вариантах направления: 0°, 90° и 45°. Испытания проводили для образцов с вырезами и без них, одновременно происходила регистрация деформаций и перемещений на поверхности.
– Мы выяснили, что укладка волокон вдоль изделия и наличие отверстий приводит к снижению средних предельных напряжений по сравнению с вариантом без вырезов. А отверстия в образцах с укладкой под углом не влияет на существенное изменение несущей способности.
Микроструктурный анализ показал, что к основным типами разрушения относятся растрескивание полимерного основания, разделение слоев и разрушение волокна, – поделилась Елена Струнгарь, старший научный сотрудник центра экспериментальной механики ПНИПУ, кандидат физико-математических наук.
– Во время экспериментов мы проводили запись акустико-эмиссионных сигналов от начала испытания до полного разрушения образцов. Они позволяют качественно оценить степень повреждения композита. У образцов с разной структурой армирования количество сигналов отличается. Так, например, при укладке волокон под углом они сразу достигают высокого значения и при нагрузке увеличиваются. Под микроскопом видно, что в этот момент происходит деформация проточек, вытягивание волокон, и начинается отслоение полимера от углерода, – рассказывает Екатерина Чеботарева, младший научный сотрудник Центра экспериментальной механики ПНИПУ.
Подход ученых Пермского Политеха позволил комплексно исследовать процессы деформирования полимерных композитов, укрепленных углеродным волокном. Результаты способствуют качественному прогнозу появления повреждений в конструкции и степени ее разрушения в процессе эксплуатации.
Контактное лицо: Пермский Политех (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 20:14, 08.11.2024
Количество просмотров: 266
Страна: Россия
| Методика ученых Пермского Политеха ускорит испытания материалов для аэрокосмической отрасли, ПНИПУ, 04:55, 17.01.2025, Россия |
124 |
| При серийном изготовлении деталей из полимерных композитов, необходимо проводить испытания материала, которые занимают технологическое время. Ученые ПНИПУ разработали методику для ускоренного определения одного из ключевых параметров, влияющих на качество и характеристики будущего композитного изделия. Ее применение в 2 раза сокращает время на производственные испытания. |
|
| Студент АлтГУ разрабатывает нейросеть для обнаружения беспилотников, Алтайский государственный университет, 04:55, 17.01.2025, Россия |
121 |
| Бакалаврская работа магистранта института цифровых технологий, электроники и физики АлтГУ Владислава Цвенгера «Разработка сверточной нейронной сети для обнаружения беспилотных летательных аппаратов» победила во Всероссийском конкурсе на лучшую работу студентов вузов, реализующих подготовку в области информационной безопасности, по Сибирскому и Дальневосточному федеральным округам |
|
| Ученые Пермского Политеха улучшили процесс проектирования биоразлагаемых костных имплантатов, ПНИПУ, 04:14, 17.01.2025, Россия |
30 |
| Один из перспективных подходов трансплантации, востребованный в ортопедии, травматологии и хирургии – восстановление костных тканей с помощью биоразлагаемых полимерных каркасов. В физиологической среде они разлагаются, что должно происходить постепенно для правильного восстановления тканей. Ученые ПНИПУ изучили поведение имплантатов при воздействии естественных сред, чтобы повысить точность их проектирования. |
|
| Ученые АГАУ завершают работу над «Красной книгой почв Алтайского края», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:13, 13.01.2025, Россия |
305 |
| Главной задачей научного коллектива кафедры почвоведения и агрохимии Алтайского государственного аграрного университета под руководством д.с.-х.н., профессора Елены Пивоваровой на пути к «Красной книге почв Алтайского края» стала разработка методологической основы для выделения эталонных почв региона |
|
| Ученые из Перми смоделировали воздействие вулканического пепла на работу авиадвигателя, ПНИПУ, 02:28, 07.01.2025, Россия |
283 |
| На Земле более 1000 действующих вулканов, представляющих опасность для самолетов. В атмосферу выбрасывается вулканический пепел, попадающий внутрь. Скопление его частиц на сопловом аппарате может привести к отключению двигателя. Ученые ПНИПУ впервые оценили объемы высокотемпературных зон в тракте двигателя, где пепел переходит в жидкую фазу и становится опасным. |
|
|
|
|
|
|
|
Разделы //
Новости по странам //
Сегодня у нас публикуются //
|
|
