Разработка ученых из Перми позволит прогнозировать свойства материалов для самолетов и ракет
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.
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.
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.
«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.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
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.
Британские палеонтологи установили, что самый первый окаменелый фрагмент динозавра, когда-либо найденный в Антарктиде, принадлежал титанозавру. Эта группа длинношеих ящеров-завроподов включает в себя самых огромных сухопутных существ, когда-либо ходивших по земле.
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.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
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