Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
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 Исследование НовГУ показало, что атлетическая гимнастика — один из самых эффективных способов борьбы с ожирением, в отличие, например, от бега. Тренировки с отягощениями не только помогают сжечь жир, но и укреплять мышцы, при этом щадя суставы и сердечно-сосудистую систему. Назван и оптимальный комплекс упражнений для таких людей: три силовые тренировки в неделю по 40–90 минут.
Специалисты центра изучения недр «Геосфера» извлекают из образцов грунта все необходимые данные о действующих и перспективных месторождениях нефти. Рутинные операции с керном делегированы роботам. Умные помощники трудятся 24/7 и позволяют исследователям сосредоточиться на научных и технологических задачах.
Международная группа физиков из России (включая ученых ТГУ), Казахстана и Японии экспериментально зафиксировала необычное явление: стрела, движущаяся прямолинейно, оставляет за собой след в форме винтовой спирали. Это противоречит классическим представлениям, но было подтверждено в эксперименте с переходным излучением. Открытие меняет существующие взгляды на природу закрученного света и имеет значительные перспективы как для фундаментальных исследований, так и для прикладных технологий.
Исследование НовГУ показало, что атлетическая гимнастика — один из самых эффективных способов борьбы с ожирением, в отличие, например, от бега. Тренировки с отягощениями не только помогают сжечь жир, но и укреплять мышцы, при этом щадя суставы и сердечно-сосудистую систему. Назван и оптимальный комплекс упражнений для таких людей: три силовые тренировки в неделю по 40–90 минут.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Специалисты центра изучения недр «Геосфера» извлекают из образцов грунта все необходимые данные о действующих и перспективных месторождениях нефти. Рутинные операции с керном делегированы роботам. Умные помощники трудятся 24/7 и позволяют исследователям сосредоточиться на научных и технологических задачах.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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