|
|
 |
|
|
 |
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: 388
Страна: Россия
| От фотона до молекулы: ученые Пермского Политеха рассказали об ультрафиолетовых лучах и солнцезащитном креме, ПНИПУ, 21:57, 05.05.2026, Россия |
27 |
| Лето приближается, и солнце с каждым днем становится активнее. Многие любят теплую погоду, но далеко не все задумываются, что солнечное излучение может быть действительно опасным. Ученые Пермского Политеха разбирают, как ультрафиолет проникает в кожу, почему мы краснеем и обгораем, а также – что на самом деле происходит внутри солнцезащитного крема. |
|
| Ученые Пермского Политеха рассказали, какие канцерогены образуются в шашлыке и как минимизировать их содержание, ПНИПУ, 21:45, 05.05.2026, Россия |
16 |
| Приближаются майские праздники, сопровождающиеся приготовлением мяса на мангале. Но хрустящая корочка — это не просто вкус, а смесь канцерогенов. Ученые ПНИПУ рассказали, кому шашлык противопоказан, какое мясо выбирать, чтобы снизить риск, и какой уголь использовать безопаснее. |
|
| Ученый Пермского Политеха рассказал, как правильно перенести рассаду в теплицы и открытый грунт, ПНИПУ, 21:36, 05.05.2026, Россия |
19 |
| Приближается новый дачный сезон, а, значит, пора готовить рассаду к перемещению в огород. Ученый ПНИПУ рассказал, когда это делать, зачем ее закаливать и сокращать полив, какие удобрения внести в почву в теплице и открытом грунте, на каком расстоянии располагать культуры и как ухаживать за ними после посадки. |
|
| Ученые Пермского Политеха нашли способ повысить отказоустойчивость электроники, ПНИПУ, 21:13, 05.05.2026, Россия |
22 |
| Цифровые устройства и системы сегодня применяются во многих отраслях: например, в авиации и энергетике. Сбои в их работе могут привести к авариям и угрозе безопасности людей. Ученые Пермского Политеха разработали новый метод резервирования, который повышает вероятность безотказной работы электроники более чем на 25%. |
|
|
|
|
|
|
|
Разделы //
Новости по странам //
Сегодня у нас публикуются //
|
|
