Изучено влияние температуры на разрушение композитных материалов — Naked Science
21.05.2020
ПНИПУ

Изучено влияние температуры на разрушение композитных материалов

4.2

Ученые ПНИПУ изучили как влияет температура на поведение современных композитов. Технология позволит укрепить материалы, из которых создают важные конструкции для промышленности. Исследование будет полезно в производстве авиадвигателей, машиностроении и нефтегазовой отрасли.

Изучено влияние температуры на разрушение композитных материалов / ©upload

Результаты работы опубликованы в журналах IOP Conference Series Materials Science and Engineering, Procedia Structural Integrity (1, 2) и Mechanics of Composite Materials (в печати). Исследование стало возможным благодаря гранту Российского научного фонда.

«Мы получили новые данные о закономерностях деформирования и разрушения композиционных материалов. Их поведение мы изучили в условиях, которые приближены к эксплуатационным и внештатным. Сейчас композиты повсеместно используют в ответственных конструкциях в промышленности.

В отличие от классических металлов, конструкции из композитов меньше весят при том же объеме, эти материалы проще и дешевле производить. Но их механические свойства не до конца изучены, а накопленных знаний и экспериментальных данных недостаточно», – рассказывает старший научный сотрудник Центра экспериментальной механики ПНИПУ, кандидат технических наук Дмитрий Лобанов.

Испытательная система Instron 5965 / ©Пресс-служба ПНИПУ

Чтобы создавать изделия из полимерных композитов, необходимо проанализировать, как на них влияют высокие и низкие температуры. Это важно для изучения их механических свойств и механизмов разрушения, считают ученые. Особое внимание они уделили тому, как меняются при воздействии температур прочность и упругость материалов.

Диагностировать и контролировать процессы исследователям помогло измерительное и испытательное оборудование Центра экспериментальной механики ПНИПУ, которое входит в каталог уникальных научных установок. Это позволило ученым провести эксперименты и выяснить, как влияет температура на поведение, прочность и жесткость полимерных композитов.

Испытательная система Instron 5989 / ©Пресс-служба ПНИПУ

Исследователи проанализировали как накапливаются повреждения в современных композиционных материалах при воздействии температур. Они определили методы, с помощью которых эффективнее проводить экспериментальные исследования. Для этого они одновременно использовали испытательную систему ElectroPuls E10000 и систему регистрации сигналов акустической эмиссии AMSY-6.

Также были проведены испытания на растяжение и сдвиг слоев композита. Чтобы определить пределы прочности и упругости углепластика и стеклопластика, ученые изучили, как  влияет на них нормальная (+22º С) и повышенная (+200º С) температуры. Это позволило выяснить, при какой температуре материалы становятся менее жесткими и теряют прочность.

Электродинамическая испытательная система ElectroPuls E10000 с оснасткой для испытаний на межслоевой сдвиг / ©Пресс-служба ПНИПУ

С помощью оборудования экспериментаторы также получили новые данные о разрушении композита в зависимости от особенностей его структуры и типа воздействия. Была изучена микроструктура стеклопластика и углепластика до и после испытаний. Выяснилось, что снижение жесткости и объема материала меняет его «поведение» и влияет на разрушение. Это также зависит и от времени воздействия на материал. Результаты, зафиксированные оборудованием, и данные микроструктуры композита показали, что температура влияет на механизмы его разрушения.

Испытание образца, оснащенного AE-датчиком / ©www.researchgate.net

С учетом новых данных ученые разработали рекомендации, которые помогут  усовершенствовать структуру композиционных материалов, эффективно подобрать их компоненты и технологические режимы. Механики считают, что это важно для повышения стабильности производства.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
9 часов назад
Мария Азарова

Канадские ученые выяснили, что у больных с коронавирусом значительно повышен уровень белка галектина-9 в плазме крови. Они также обнаружили корреляцию между концентрациями Gal-9 и провоспалительными цитокинами, высвобождение которых приводит к цитокиновому шторму.

Позавчера, 09:51
Сергей Васильев

Британские ученые показали, что, вопреки стереотипам о недружелюбности жирафов, они образуют сложную социальную структуру, а в заботу о потомстве вовлечены даже «бабушки».

11 часов назад
Василий Парфенов

Австралийский математик отправился в путешествие через полмира, чтобы найти и рассмотреть поближе глиняную табличку возрастом почти четыре тысячи лет. Такой труд оказался ненапрасным: он подтвердил подозрения, обнаружив в ней пример самого древнего использования прикладной геометрии. Кроме того, изучение этого вавилонского артефакта помогло прояснить назначение другого, ненамного более молодого образчика древней культуры.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

3 августа
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: