 |
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: 344
Страна: Россия
| «Круги Громова» представили первое в России исследование по выбору коннекторов для интеграции с 1С, Круги Громова, 22:17, 27.01.2026, Россия |
81 |
| Исследование охватывает пять наиболее популярных коннекторов на российском рынке – Экстрактор 1С, ATK BiView, БИТ:Коннектор BI-систем к 1С, Коннектор с 1С:Предприятие от VK Tech и Универсальный транслятор данных 1С – а также анализирует традиционные методы подключения, такие как обмен структурированными файлами, OData, REST-сервисы, SQL-запросы и прямое подключение через COM. |
|
| Тренд на 2016 год: ученые Пермского Политеха объяснили, что стоит за этой ностальгией, ПНИПУ, 22:16, 27.01.2026, Россия |
80 |
| В этом январе опубликовано уже свыше 37 миллионов постов в социальных сетях под хэштегом #2016. Ученые Пермского Политеха объяснили, что значит этот тренд, почему он распространен именно среди зумеров, откуда он взялся, и как на это повлияли ИИ-контент, культура и политическая обстановка. |
|
| Наука для чистого воздуха, ТГУ, 22:10, 27.01.2026, Россия |
20 |
| Исследователи из Тольяттинского государственного университета и центра робототехники «Аиралаб Рус» представили новый подход к мониторингу и прогнозированию качества атмосферного воздуха в городах. |
 |
| ТГУ делает QR-коды неуязвимыми для подделок, ТГУ, 21:11, 27.01.2026, Россия |
29 |
| Учёные Тольяттинского государственного университета разработали инновационный метод создания нефальсифицируемых двумерных кодов с использованием систем прецизионной лазерной маркировки. |
 |
| Ученые Пермского Политеха объяснили, как гравитация влияет на раковые клетки, ПНИПУ, 22:05, 23.01.2026, Россия |
34 |
| Пластичность опухолевых клеток — ключевая проблема в лечении рака. На этот процесс влияют физические силы, в частности гравитация, но механизм явления оставался неизученным. Учёные Пермского Политеха впервые объяснили, как гравитация меняет состояние клетки. Это открывает путь к развитию новых стратегий лечения. |
|
|
|
