Новости

5 сентября, 2022 11:34

В России разработали новый метод подбора композитов для авиации

Источник: РИА Новости
Метод, позволяющий на ранних стадиях проектирования предсказывать свойства короткоармированных композиционных материалов, разработали ученые Самарского университета. Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.
Источник: Pixabay
Композиты делятся на типы в зависимости от длины волокон. В короткоармированных длина волокна составляет примерно 0,3 мм. Это позволяет до 30% сократить вес и до 40% сократить стоимость производства узлов навески аэрокосмического назначения по сравнению с металлическими аналогами, рассказали ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева.

По их словам, подобные материалы могут быть использованы для создания конструкций различного назначения – от корпуса электродрели до кронштейна двери самолета.

Прочность и жесткость короткоармированных композитов вдоль и поперек литья отличаются более чем в два раза, поэтому для проектирования легких и прочных изделий требуется программное обеспечение, позволяющее определять свойства конструкций в зависимости от организации процесса производства.

Как рассказали исследователи, в настоящее время для выбора материала перебирают варианты с различной объемной долей армирующих волокон, свойства каждого из которых исследуются в отдельности.

Подход ученых Самарского университета позволяет определять необходимое содержание волокон на ранних стадиях проектирования изделий. Он заключается в построении математической модели механических характеристик материалов с произвольной объемной долей волокна.
«Преимущество разработки нашего университета заключается в том, что при определении параметров модели, мы учитываем третье измерение – объемную долю волокна, что позволяет получить единую модель механических характеристик линейки материалов и предсказывать свойства материалов за рамками эксперимента», – рассказал доцент кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов Самарского университета Евгений Куркин.
Ученые провели экспериментальное исследование механических свойств короткоармированного полиамида с объемной долей волокна от 10 до 30% и характеристик связующего. Было выполнено литье пластин на термопласт-автомате, вырезка образцов и их разрыв на сервогидравлической машине, анализ микроструктуры материала с использованием электронного микроскопа.

Для обработки результатов эксперимента использованы модели микромеханики, позволяющие определить характеристики композиционного материала на основе данных о свойствах волокна и связующего.

По словам исследователей, в настоящее время в промышленности используются зарубежные решения, цель научного коллектива Самарского университета – разработка собственной системы проектирования изделий из коротокоармированных композиционных материалов, решающей задачи литья, жесткости и прочности изделий.

Работа проводилась в рамках проекта РНФ, успешно завершенного в июне 2022 года. Коллектив проекта планирует продолжать работу и развивать методы и программное обеспечение проектирования изделий из короткоармированных композиционных материалов в рамках нового проекта РНФ, реализация которого начата в этом году.

20 мая, 2024
Препарат для персонализированной терапии опухолевых заболеваний создали ученые ННГУ
Ученым ННГУ им. Н. И. Лобачевского удалось соединить внутри одного препарата несколько действующих...
20 мая, 2024
Соли уксусной кислоты упростят добычу тяжелой нефти
Ученые выяснили, что ацетаты — соли уксусной кислоты с переходными металлами — в комбинации с парово...