Пермские ученые выяснили, что разрушает стеклопластики
Стеклопластик — прочный и легкий материал, который используют для изготовления кузовных деталей авто, корпусов лодок, элементов самолетов, лопастей ветрогенераторов и даже протезов. Его выбирают за долговечность и устойчивость к внешним воздействиям. Однако для создания некоторых изделий, например, корпусов приборов, нужно просверливать в нем отверстия. Это влияет на его дальнейшее состояние, поскольку создает концентрацию напряжения — место, где с большей вероятностью пойдет трещина. Ученые Пермского Политеха выяснили, как вырезы разного диаметра, а также размер самого изделия, влияют на его прочность.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Механика». Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования России.
Композиционные материалы обладают высокой прочностью за счет того, что сочетают в себе лучшие свойства разных компонентов, из которых они состоят. Например, стеклотекстолит (разновидность стеклопластика) – это слоистая структура, в которой прочные стеклянные волокна скреплены термореактивной смолой. Волокна работают как арматура, принимая на себя основные нагрузки, а смола распределяет напряжение и защищает от повреждений. Такой композит применяется в электронике, авиации, машиностроении и многих других видах промышленности. Например, его часто используют для создания легких панелей в строительстве или для деталей обшивки самолета.
В процессе изготовления некоторых изделий из стеклопластика в них проделывают отверстия для крепежа, сборки деталей или просто уменьшения веса. Подобные вмешательства ослабляют материалы, что особенно опасно при использовании в авиации, судостроении и других ответственных отраслях.
Вопрос о том, как размер отверстия и структурные особенности этого композита влияют на процесс разрушения, малоизучен. Поэтому ученые Пермского Политеха провели серию экспериментов на образцах стеклопластика с отверстиями диаметром от 2 до 12 мм (в соответствии со стандартами ГОСТ). Для точных измерений деформации материала смотрели его поверхность с помощью цифровой камеры и микроскопа, а также оценивали «звук» разрушения акустическими датчиками. Эксперименты проводились в лаборатории Центра экспериментальной механики ПНИПУ.
– Деталь из стеклопластика трескается в самой слабой точке, где возникают напряжения, а характер поломки зависит от того, есть ли в этом месте отверстие. Чем больше его диаметр, тем ниже несущая способность материала, то есть максимальный вес, который он может выдержать. Однако мы выяснили, что вырезы от 2 до 6 мм не наносят серьезного урона и считаются «безопасными» для прочности стеклопластиков, – поясняет Екатерина Чеботарева, аспирантка кафедры «Экспериментальной механики и конструкционного материаловедения» ПНИПУ.
При испытаниях образцов также проявился так называемый «масштабный эффект» – когда прочность материала меняется в зависимости от его размера.
– В данном случае маленькие детали оказались крепче больших на 17%, хотя обычно уменьшение конструкции не гарантирует этого. Все эти показатели важно учитывать при проектировании любых деталей из стеклотекстолита, чтобы не допустить преждевременную поломку. Например, в электротехнике, где этот композит используется в качестве изоляционного материала, не пропускающего электрический ток и предотвращающего короткие замыкания, – комментирует Елена Струнгарь, доцент кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, кандидат физико-математических наук.
Данные, полученные учеными ПНИПУ, помогут усовершенствовать модели анализа композитов и оптимизировать проектирование деталей из них. Учет масштабного эффекта и структурных параметров позволит создавать более надежные и долговечные материалы для энергетической, строительной, авиационной, медицинской и транспортной отраслей. Далее планируется изучение масштабного эффекта и концентраторов напряжения на других конструкционных материалах, в том числе при повышенной температуре.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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