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.

24 ноября, 2022
«Уравнение вымираний»: российские учёные создали алгоритм для предсказания возможной гибели видов растений и животных
Российские учёные разработали математическую модель, которая позволяет спрогнозировать судьбу соврем...
23 ноября, 2022
Двойной удар: ученые открыли перспективный подход к лечению болезни Альцгеймера
Российские ученые вместе с коллегами из Бельгии и Италии нашли новый подход к лечению болезни Альцге...