Космос под ногами: спецпроект Naked Science о космонавтике и «трудной» нефти
Читать
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
07.12.2022
ПНИПУ
1 264

Разработка ученых из Перми позволит прогнозировать свойства материалов для самолетов и ракет

4.3

При создании ракетно-космической техники зачастую используют материалы с «усиленной» структурой — пространственно-армированные композиты. Регулируя схему плетения, количество и тип волокон, можно получать изделия с различными характеристиками, например, повышать их прочность и упругость. Современные технологии позволяют заранее прогнозировать свойства нового материала, не проводя дорогостоящие эксперименты. Сегодня программные решения создают идеализированные модели, которые не учитывают влияния реальных факторов. Ученые Пермского Политеха разработали алгоритм, программный комплекс и компьютерные геометрические модели, которые впервые позволят «предсказывать» реальное состояние будущего материала. Это позволит усовершенствовать качество деталей самолетов и ракет.

Разработка ученых из Перми позволит прогнозировать свойства материалов для самолетов и ракет / ©Getty images

Работа выполнена в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Результаты исследования разработчики опубликовали в журнале «Физика и механика материалов». Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации программы деятельности НОЦ мирового уровня «Рациональное недропользование».

Современные технологии позволяют «плести» сложные каркасы материалов. С помощью их пропитки можно получать необходимые детали без высоких затрат на изготовление. Такие изделия применяют в создании конструкций самолетов и ракет, которые выдерживают высокие нагрузки.

«Проведение физических экспериментов для определения новых свойств материалов – дорогостоящее и трудозатратное мероприятие. Более экономичным способом являются имитационные эксперименты, но они не обеспечивают необходимой достоверности оценки.

Геометрическая модель образца, созданная алгоритмом / ©Пресс-служба ПНИПУ

Известные программные комплексы моделируют идеализированную структуру материала. Но в процессе изготовления геометрические параметры каркасов будущих композитов могут меняться из-за неравномерной деформации нитей. Мы предложили создать алгоритм, который впервые позволит учитывать эти изменения, чтобы оценивать свойства материалов более точно», – рассказывает один из разработчиков, исполняющий обязанности заведующего кафедрой «Механика композиционных материалов и конструкций» аэрокосмического факультета Пермского Политеха, кандидат технических наук Павел Писарев.

Исследователи разработали алгоритм для решения задач микромеханики пространственно-армированных композитов. С его помощью можно прогнозировать упругость материалов, учитывая технологические отклонения при изготовлении. Ученые Пермского Политеха также провели эксперимент, чтобы подтвердить эффективность алгоритма. Для этого они изготовили композит, пропитав полимером текстильный армирующий каркас под давлением в жесткой форме. Разработчики смоделировали характеристики структуры его заготовки с помощью нового алгоритма и существующей программы TexGen. Затем они провели томографический анализ материала.

Томография образца пространственно-армированного композиционного материала / ©Пресс-служба ПНИПУ

«Одним из показателей эффективности разработки является определение объемной доли нитей в каркасе материала. Отличие значений между томографическим анализом и моделью, созданной нашим алгоритмом, составило всего 3,1 процента. Это показывает высокую точность его работы. Разница данных в случае использования программы TexGen оказалась 15,8 процента.

Кроме того, с помощью алгоритма удалось точно определить способность материала сопротивляться растяжению, сжатию или деформации при сдвиге», – поясняет исследователь. В планах ученых — добавить в алгоритм новые функции, которые позволят оценивать прочность материалов при сложных нагрузках и прогнозировать их разрушение. 

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 11:09
Сергей Васильев

Венерины мухоловки регистрируют до пяти стимуляций чувствительных волосков, чтобы захлопнуть свою ловушку и начать переваривание. Но уникальный мутант Dyscalculia не может «считать» даже до двух. Ученые показали, что это связано с нарушением восприятия ионов кальция.

Вчера, 16:24
Анна Новиковская

Сегодня популяции многих видов пчел в упадке, и британские исследователи предложили еще один способ спасти этих насекомых: превратить часть кирпичей в стенах домов в «мини-ульи».

Позавчера, 17:19
Александр Березин

Игру 2013 года и выходящий с января 2023 года сериал по ней часто принимают за научную фантастику. То есть произведение, основанное на предположениях, не противоречащих науке. Однако вряд ли дело обстоит таким образом. Проблема в том, что создатели мира The Last of Us слишком некритично подошли как к научному фундаменту, на котором основан их мир постапокалипсиса, так и к тому, что думает наука о самой реальности «постапов». Naked Science пробует разобраться в деталях.

Вчера, 11:09
Сергей Васильев

Венерины мухоловки регистрируют до пяти стимуляций чувствительных волосков, чтобы захлопнуть свою ловушку и начать переваривание. Но уникальный мутант Dyscalculia не может «считать» даже до двух. Ученые показали, что это связано с нарушением восприятия ионов кальция.

Вчера, 16:24
Анна Новиковская

Сегодня популяции многих видов пчел в упадке, и британские исследователи предложили еще один способ спасти этих насекомых: превратить часть кирпичей в стенах домов в «мини-ульи».

Позавчера, 17:19
Александр Березин

Игру 2013 года и выходящий с января 2023 года сериал по ней часто принимают за научную фантастику. То есть произведение, основанное на предположениях, не противоречащих науке. Однако вряд ли дело обстоит таким образом. Проблема в том, что создатели мира The Last of Us слишком некритично подошли как к научному фундаменту, на котором основан их мир постапокалипсиса, так и к тому, что думает наука о самой реальности «постапов». Naked Science пробует разобраться в деталях.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: