В ответственных конструкциях авиационного, космического и нефтехимического производства используют полимерные композиционные материалы. В частности, часто применяют слоисто-волокнистые и пространственно-армированные композиты. Из них изготовляют лопатки, корпуса и фюзеляжи авиадвигателей. В процессе эксплуатации они находятся под комплексным воздействием внешних нагрузок. К ним относятся птицы и камни на взлетно-посадочной полосе, град. Это влияет на механические свойства конструкций. Ученые Пермского Политеха создали методику, с помощью которой впервые можно проводить испытания полимерных композитов в условиях комбинированного воздействия различных нагрузок и температур в процессе эксплуатации. Это позволит отслеживать прочность, долговечность и оценивать ресурс важных промышленных конструкций. Методика поможет расширить данные о механическом поведении отечественных авиационных композитов.

Статья с результатами исследования готовится к печати. Исследование выполнено в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» и при поддержке гранта президента РФ.

Сейчас в регламентах отечественных и зарубежных стандартов нет методических рекомендаций по испытаниям при сложных комплексных нагрузках. Экспериментальных данных о закономерностях механического поведения композитов в таких условиях недостаточно, подчеркивают ученые.

– Отечественная методика впервые позволит определить, как меняются свойства слоистых композитов под влиянием низкоскоростных ударных или повторяющихся воздействий в условиях различных температур. К первым, например, относятся птицы и камни на взлетно-посадочной полосе самолета, а ко вторым – град. С помощью методики можно проводить мониторинг накопления повреждений и разрушения конструкций, оценивать их прочность, долговечность, живучесть и безопасность, – отмечает один из разработчиков, доцент кафедры экспериментальной механики и конструкционного материаловедения Пермского Политеха, кандидат технических наук Олег Староверов.

Для изучения процессов разрушения разработчики использовали современное электромеханическое, сервогидравлическое, электродинамическое испытательное и диагностическое оборудование инфракрасного термосканирования, анализа полей деформаций и дефектоскопии.

– Испытания композитов на механические воздействия позволяют изучить, как меняется прочность и жесткость материалов в процессе накопления повреждений. При этом можно отследить влияние температурных режимов и других параметров на деформацию и разрушение. Кроме того, разработка поможет оценить воздействие предварительных ударных, циклических и вибрационных воздействий на прочность композитов, – объясняет руководитель проекта, заведующий кафедрой экспериментальной механики и конструкционного материаловедения Пермского Политеха, директор Центра экспериментальной механики, доктор физико-математических наук, профессор Валерий Вильдеман.

Исследователи из Пермского Политеха уже апробировали новую методику. Результаты разработки использованы на предприятии ПАО «ОДК Сатурн» и в учебном процессе кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» Пермского Политеха. По словам ученых, методика может быть внедрена на промышленных предприятиях, которые активно используют в производстве изделий современные композиционные материалы.

Поддержать редакцию