Пермские ученые нашли факторы, влияющие на разрушение деталей при жесткой посадке самолета
В аэрокосмической, автомобильной промышленности и морском транспорте активно применяют материалы на основе полимерной смолы с добавлением углеродных волокон. Из них делают ответственные конструкции, которые из-за особенностей эксплуатации постоянно подвергаются ударам. Примером такого ущерба может быть столкновение самолета с ледяными частицами, жесткое приземление. Ученые Пермского Политеха исследовали, как разная энергия ударов о полимерные углепластики влияет на их дальнейшую «склонность» к разрушению. Это позволит более точно проектировать конструкции из этих композитов и учитывать их стойкость к ударам.
Статья опубликована в журнале Springer Nature. Исследование выполнено в рамках гранта РНФ.
Композиты – это материалы, состоящие из двух или более компонентов. Один из примеров – полимерные углепластики, популярные в авиационной и аэрокосмической отрасли. Их применяют для изготовления шасси, лопастей винтов, различных типов обшивки и так далее. Полимерную основу укрепляют углеродным волокном, чтобы повысить прочность и устойчивость к различным нагрузкам. Но несмотря на то, что она становится более надежной, она все еще подвержена рискам разрушения.
Типичный вид повреждения слоистых композитов при ударе – растрескивание. Оно считается критичным для углепластиков, ведь распространяется вдоль волокон. Это приводит к их разрыву и расслоению материала под сильным напряжением. Последствием может стать разрушение ответственной конструкции и прилегающих к ней деталей, а значит, появляется риск выхода из строя всего механизма, например, авиадвигателя.
Возможные процессы деформации композитов изучают и прогнозируют, чтобы оценить ресурс конструкций. Материалы проверяют в испытаниях на прочность современными методами, такими как акустическая эмиссия и корреляция цифровых изображений. Первый способ позволяет с помощью датчиков фиксировать сигналы упругих волн, возникающих при повреждениях. Второй обнаруживает развитие структурных дефектов благодаря высокоточным камерам. Комплексные исследования полимерных углепластиков после ударов с разной энергией на этих установках раньше не проводились.
Ученые ПНИПУ изучили, как такой материал реагирует на предварительные воздействия. Для этого образцы в виде коротких балок размером 6 × 12 × 42 мм ударялись с применением падающего груза с энергией 1, 3, 5 и 6 Дж (Джоуля). Затем проверялось, как это влияет на способность слоев композита держаться вместе и не смещаться относительно друг друга. К объектам исследования прикрепили датчики, определяющие место и характер нанесенного урона по звуковым волнам.
– Мы выявили, что чем выше предварительная нагрузка, тем больше сигналов выдают анализаторы и тем серьезнее ущерб. Типы повреждений «звучат» на определенных частотах. Низкие (50-130 кГц) показали, что материал начал трескаться внутри, средние (270-320 кГц) – что слои отделились друг от друга, а высокие (670-750 кГц) – что волокна композита разорвались. Касаемо прочности материала можно сказать, что удары с энергией 1 и 3 Джоуля (Дж) на нее практически не влияют. А вот 5 Дж становится «точкой невозврата», после которой устойчивость к сдвигу слоев падает на 50%, что критично для углепластиков, – комментирует Екатерина Чеботарева, младший научный сотрудник Центра экспериментальной механики ПНИПУ.
Все это говорит о том, что полимерные композиты могут сохранить жесткость, несущую способность и устойчивость к сдвигу слоев при невысоких ударных воздействиях. При более сильных конструкция становится уязвимой и с большей вероятностью деформируется в процессе эксплуатации.
Исследование ученых ПНИПУ дает более полную информацию о поведении материалов ответственных конструкций разных отраслей промышленности. Учет этих данных поможет более точно спроектировать изделия из полимерных углепластиков и тем самым снизить риск их разрушения в важный момент.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН разработали метод, который позволяет быстро оценить, насколько прочно пленка сцеплена с подложкой. Это важно для создания сверхвысокочастотных акустических фильтров — ключевых элементов связи нового поколения 5G и 6G. Возможность измерить поперечную жесткость сцепления между пленкой из двумерного материала и подложкой таким способом получена впервые.
Протезирование зубов в позднее Средневековье — сложная и почти не раскрытая тема из-за малого количества археологических источников. Найденная в Абердине челюсть с золотой проволокой показала, что богатые шотландцы восстанавливали зубы еще в XVI веке, а роль врача, вероятно, играл ювелир.
Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно