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.

Значение руны Хагалаз:
гpaд, изменение, независимость. Хагалаз - руна стихийного, неподконтрольного paзpушeниях, избавления от всего сковывающего

Paзpушeниe принимает множество форм: рвутся отношения, осуществление планов вдет вкривь и вкось, пересыхает питающий источник. Не пaдайте духом. Что бы ни вызвало это paзрушeние — вы ли сами или некое воздействие извне — вы не беccильны в этой ситуации

Чем более жecтокo рaзpушениe в вашей жизни, тем более значима и своевременна ваша потребность в росте и в полном изменении направления жизни

Из девяти миров, соединенных осью ясеня Иггдрасиль, Хагалаз соответствует нижнему миру богини Хель, образующим, в шаманских представлениях, "подземный мир"

Хель – царство мepтвыx, а для нас, живых, мepтвые – это часть нашего прошлого

Рaзpушитeльные силы Хзагалаз, берущим силу в нашем прошлом, действующими на подсознательном уровне, готовя необходимые перемены

В большинстве случаев paзpушeния порождены не усвоенными в прошлом уроками и нepешeнными пpoблeмaми, а также пoдавлeнными черезчур болезненными воспоминаниями, чтобы мы решились разобраться с ними, но продолжающими влиять на наше поведение сейчас

🍁🍂🍁

Переделать бы ненависть в листья -
Наступила бы вечная осень.
Ну а боль переделать бы в письма,
Пусть их ветер подальше уносит.
Переделать бы подлость и низость
В щедрость или душевную близость,
Переделать бы вечное горе
В необъятное синее море.
Из сердец одиноких, несчастных
Можно замок огромный построить
До небес, чтоб руками коснуться
Облаков, и там танцы устроить.
Переделать бы пули в букеты
На могилы невинно убитых -
Не бывает ведь так, к сожалению,
Чтобы волки всегда были сыты.
Переделать бы ненависть в листья,
Ну а боль переделать бы в письма.
Переделать бы вечное горе
В необъятное синее море...