КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-19-00009
НазваниеИсследование усталостной долговечности углепластика при циклических нагрузках в открытых климатических условиях
Руководитель Старцев Олег Владимирович, Доктор технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" , г Москва
Конкурс №92 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-101 - Прочность, живучесть и разрушение материалов и конструкций
Ключевые слова композиционные материалы, климатические воздействия, старение, деградация связующего, прочность, долговечность, ползучесть, усталость, неупругость, разрушение
Код ГРНТИ55.09.43
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В проекте решается фундаментальная междисциплинарная задача прогнозирования статической прочности и усталостной долговечности полимерных композиционных материалов (ПКМ) в реальных условиях эксплуатации авиационной техники, в том числе, в условиях умеренно тёплого климата Российской Федерации. Сущность усталостной долговечности ПКМ раскрывается при сочетании длительного воздействия циклических механических нагрузок и климатических факторов (суточных и сезонных циклов температуры, влажности, солнечной радиации, осадков , ветра) с использованием методов термоактивационного анализа, динамического механического анализа, фрактографии, профилометрии, влагопереноса, акустической эмиссии. Изменение состояния ПКМ оценивается на этапах механического, климатического воздействия и их сочетания по уровням внутренних напряжений, количественно представляющих в математических моделях структуру материала. Выявляются силовые зависимости энергии активации разрушения и зависимости между скоростью разрушения, деформирования и долговечностью в локальных объемах композита, распределенные соответственно уровню внутренних напряжений. При таком способе моделирования вместо различных теорий ползучести, пластичности и усталости применяется одна – теория скоростей реакций. Экспериментальная часть проекта проиллюстрирует физические закономерности разрушения ПКМ, подвергнутых испытаниям в открытых климатических условиях. Экспериментальные данные испытаний и их анализ покажут особенности изложенных методов и подходов, важных для получения прочностных характеристик связующего в композите, на которые оказывают влияние состав связующего и технология изготовления композита, климатические факторы и циклические механические воздействия. Результаты выполнения проекта, в отличие от подходов механики деформируемого твердого тела, внесут ясность в понимание процесса разрушения и в ограниченность применения композитов в авиационных конструкциях, эксплуатирующихся в реальных климатических условиях, которые присущи любому климатическому району, учитывая радиационно-температурный профиль полетов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Выполнены проектирование и расчет напряженно-деформированного состояния крупногабаритной плиты углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200 для статических и усталостных испытаний с помощью конечно-элементной модели в системе Ansys Static Structural.
Проведен научный обзор использования углепластиков разработки НИЦ «Курчатовский институт»-ВИАМ в двигательных установках самолетов гражданской авиации Показана перспектива использования углепластика ВКУ-39 на основе расплавного связующего ВСЭ-1212 в конструкции мотогондолы двигательной установки ПД-14 для гражданского самолета МС-21.
Экспериментально установлено, что увеличение поверхностной плотности углеродной ткани от 200 до 280 г/м2 в ВКУ-39 способствует 2-кратному уменьшению предельного влагонасыщения и коэффициента диффузии влаги в направлении основы ткани.
Изготовлены и доставлены в ГЦКИ ВИАМ 3 крупногабаритные плиты углепластика ВКУ-39 размером 1900х900 мм и толщиной 4 мм. Разработана и изготовлена конструкция крепления плит для циклических испытаний в лабораторных и открытых климатических условиях. Выполнены проектирование и расчет напряженно-деформированного состояния крупногабаритной плиты углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200 для статических и усталостных испытаний с помощью конечно-элементной модели в системе Ansys Static Structural.
Сушкой при 60 градусах Цельсия установлено, что в изготовленных из крупногабаритной плиты элементарных образцах углепластика содержится 0,20-0,22 % влаги. Полученный результат использован для моделирования влагопереноса и определения коэффициентов диффузии влаги в исходном состоянии.
Испытаны элементарные образцы углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200 в исходном состоянии на долговечность при межслойном сдвиге со скоростями нагружения от 0,0001 мм/с до 1,0 мм/с. Проведен термоактивационный анализ составленных электронных таблиц. Определены базисные показатели углепластика при межслойном сдвиге: начальная энергия активации разрушения 155,5 кДж/моль, активационный объем 1,09 кДж/(моль∙МПа).
Проведены испытания на долговечность элементарных образцов в исходном состоянии при циклических растяжении-сжатии с возрастающими амплитудами нагружения до разрушения и при статическом продольном изгибе с различными скоростями нагружения. Проведен термоактивационный анализ и вычислены базисные показатели углепластика при сжатии: средний параметр прочности 6,95 (моль∙МПа)/кДж и активационный объем 0,145±0,012 кДж/(моль∙МПа). Средний параметр прочности при продольном изгибе составил 13,072 (моль∙МПа)/кДж, а активационный объем – 0,0765 кДж/(моль∙МПа).
При измерениях модуля сдвига в плоскости листа углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200 методом кручения квадратной пластины достигнуты коэффициенты вариации на уровне 0,4 %. Значение модуля сдвига составило 4,95±0,02 ГПа в образцах 100х100 мм и уменьшилось на 5 % в образцах размерами 75х75 мм, 60х60 мм. После 16 суток сушки изменение модуля сдвига составило ±4 % с аномальным уменьшением до 9% на начальном этапе сушки. Температура стеклования связующего в исходном состоянии стабильна по толщине плиты углепластика и составляет 189,9±1,3 °C.
Кинетика стадий предварительной сушки, увлажнения и повторной сушки углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200 адекватно аппроксимируется 3-мерными моделями Фика и Ленгмюра. Наилучший вариант аппроксимации достигнут при использовании модели Ленгмюра, в которой учтена поверхностная плотность углеродной ткани. Коэффициент диффузии влаги в трансверсальном направлении на стадии увлажнения в 40-230 раз меньше, чем в долевом и поперечном направлениях. При этом коэффициент диффузии влаги углепластика в трансверсальном направлении по модели Фика составляет 0,042 мм2/сут, а по модели Ленгмюра 0,0087 мм2/сут.
Экспериментально и теоретически установлено, что коэффициент диффузии влаги углепластика, защищенного лакокрасочными покрытиями, на начальном этапе экспонирования в открытых климатических условиях изменяется в 7,7 раз быстрее, чем в промежутке от 8 до 13 лет экспозиции. Показатели влагопереноса зависят от состава и цвета защитных покрытий и являются чувствительными индикаторами старения углепластиков.
Изменение модуля сдвига в плоскости листа зависит от размеров пластин и за 16 суток сушки составляет ±4 % с аномальным уменьшением до 9% на начальном этапе сушки. Предложена модель изменения модуля сдвига по типу последовательной химической реакции как переход из одного состояния материала образца в другое.
Анализом результатов динамических механических измерений установлено, что влага является активным пластификатором эпоксидной матрицы углепластика ВКУ-39. С увеличением количества сорбированной влаги от 0 до 2,05% температура стеклования эпоксидной матрицы ВСЭ-1212 экспоненциально уменьшается от 157±3 °C до 98±5 °C.
Выполнено нагружение в количестве 10^5 циклов усталостных испытаний крупногабаритной плиты на горизонтальном стенде LFM 1000-T4000, расположенном на силовом полу ГЦКИ ВИАМ, при нагрузке 0,3 от разрушения, коэффициенте асимметрии R=0,1 на частоте f = 0,1 Гц.
Крупногабаритный образец и образцы-свидетели углепластика выставлены на экспозицию в натурных условиях ГЦКИ ВИАМ на срок 12 и 24 месяца.
Начато нагружение крупногабаритной плиты на горизонтальном стенде LFM 1000-T4000, расположенном на силовом полу ГЦКИ ВИАМ, при нагрузке 250 МПа, коэффициенте асимметрии R=0,1 на частоте f = 0,1 Гц.
Метеорологическими измерениями и расчетами показано, что под воздействием солнечного облучения перегрев поверхности углепластика достигает 30 градусов Цельсия, уменьшая относительную влажность воздуха на 40%. Исследованы зависимости суточных скачков массы и модуля сдвига в плоскости листа углепластика ВКУ-39 от количества осадков и скорости ветра.
По результатам проведенных работ опубликовано 7 статей
DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-7-77-92.
DOI: 10.18577/2713-0193-2024-0-4-82-94.
DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-10-94-108.
DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-11-113-124.
DOI: 10.31044/1684-2499-2024-0-17-1-10.
DOI: 10.31044/1994-6260-2024-0-12-31-37.
DOI: 10.31044/1994-6260-2025-0-1-33-39.
Публикации
1.
Корниенко Г.В., Старцев О.В., Гладких А.В.
Влияние метеорологических параметров на модуль сдвига в плоскости листа образцов ПКМ
«ЦЕЛОСТНОСТЬ И РЕСУРС В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ» Сборник материалов и докладов Всероссийской конференции, приуроченной к 75-летию ЯНЦ СО РАН (19–23 сентября 2024 г., г. Якутск), № 1 (2024), стр. 314-317 (год публикации - 2024)
10.24412/cl-37269-2024-1-314-317
2. О.В. Старцев, А.А. Скирта, В.О. Старцев, Е.О. Валевин, А.М. Коган Старение углепластика ВКУ-39 в условиях умеренно теплого и тропического климата. 2. Изменение показателей физических свойств Polymer Science, Series D (год публикации - 2025)
3.
Петров М.Г., Старцев О.В., Лебедев М.П., Копырин М.М.
Анализ разрушения и прогнозирование долговечности углепластика в различных температурно-силовых условиях и воздействиях внешней среды
«ЦЕЛОСТНОСТЬ И РЕСУРС В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ» Сборник материалов и докладов Всероссийской конференции, приуроченной к 75-летию ЯНЦ СО РАН (19–23 сентября 2024 г., г. Якутск), № 1 (2024), стр. 36-39 (год публикации - 2024)
10.24412/cl-37269-2024-1-36-39
4.
Старцев О.В., Скирта А.А., Старцев В.О., Валевин Е.О., Двирная Е.В.
Сравнение свойств углепластиков и стеклопластиков на основе связующего ВСЭ-1212 после экспонирования в различных климатических зонах
Электронный научно-технический журнал «Труды ВИАМ», № 7 (137). Ст. 08. (год публикации - 2024)
10.18577/2307-6046-2024-0-7-77-92
5.
Старцев О.В., Т.В. Коваль, А.С. Кротов, Е.В. Двирная, И.М. Велигодский
Исследование свойств углепластика с покрытиями после 8 и 13 лет старения в умеренно теплом климате. Часть 1. Влагосодержание и коэффициенты диффузии влаги
Электронный научно-технический журнал «Труды ВИАМ», № 10 (140) 2024 (год публикации - 2024)
10.18577/2307-6046-2024-0-10-94-108
6.
Гуняева А.Г., Курносов А.В., Славин А.В.
Опыт применения полимерных композиционных материалов разработки НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ в двигательных установках для самолетов гражданского назначения
Научно-технический журнал «Авиационные материалы и технологии», № 4 (77) Ст. 06 (год публикации - 2024)
10.18577/2713-0193-2024-0-4-82-94
7.
Старцев О.В., Т.В. Коваль, А.С. Кротов, Е.В. Двирная, И.М. Велигодский
Исследование свойств углепластика с покрытиями после 8 и 13 лет старения в умеренно теплом климате. Часть 2. Состояние защитных лакокрасочных покрытий
Электронный научно-технический журнал «Труды ВИАМ», № 11 (141) 2024 (год публикации - 2024)
10.18577/2307-6046-2024-0-11-113-124
8. О.В. Старцев, Т.В. Коваль, А.С. Кротов, И.М. Велигодский Моделирование десорбции влаги из углепластика с защитными покрытиями после длительного климатического старения Научный журнал «Steel in Translation» (год публикации - 2024)
9. О.В. Старцев, А.А. Скирта, В.О. Старцев, Е.О. Валевин, А.М. Коган Старение углепластика ВКУ-39 в условиях умеренно теплого и тропического климата. 1. Изменение прочностных показателей Polymer Science, Series D (год публикации - 2025)
10.
Коваль Т.В., Старцев О.В., Двирная Е.В.
Исследование защитных свойств ЛКП после климатического старения в течение 8 и 13 лет
«ЦЕЛОСТНОСТЬ И РЕСУРС В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ» Сборник материалов и докладов Всероссийской конференции, приуроченной к 75-летию ЯНЦ СО РАН (19–23 сентября 2024 г., г. Якутск), № 1 (2024), стр. 303-307 (год публикации - 2024)
10.24412/cl-37269-2024-1-303-307
11.
Старцев О. В., Мастылыгина Е. Е., Ветчер А. А., Коваль Т. В., Велигодский И. М., Двирная Е. В., Иорданский А. Л.
Long-Term Environmental Aging of Polymer Composite Coatings: Characterization and Evaluation by Dynamic Mechanical Analysis
Journal of Composites Science, Vol. 9., №. 12, 2025 (год публикации - 2025)
10.3390/jcs9120645
12.
Г.В. Корниенко, О.В. Старцев, А.С. Кротов, Т.В. Коваль
Моделирование зависимости модуля сдвига углепластика от времени увлажнения и влагосодержания
Авиационные материалы и технологии, № 3 (80), 2025 (год публикации - 2025)
10.18577/2713-0193-2025-0-3-161-178
13. О.В. Старцев, Е.В. Двирная, В.О. Старцев, А.Г. Гуняева Влияние поверхностной плотности углеродной ткани на влагоперенос и климатическое старение углепластика Polymer science, series D (год публикации - 2025)
14. Г.В.Корниенко, Е.В. Двирная, О.В. Старцев, Влияние экспозиции в различных климатических зонах на изменение стойкости ПКМ к пластифицирующему действию влаги Сборник докладов X Всероссийской научно-технической конференции «Климат-2025: современные подходы к оценке воздействия внешних факторов на материалы и сложные технические системы», 2025. С. 154-174 (год публикации - 2025)
15.
Двирная Е.В., Корниенко Г.В., Петров М.Г., Старцев О.В.
Исследование углепластиков и стеклопластика после 6 лет экспозиции в разных климатических зонах методом межслойного сдвига
XXIX Всероссийская конференция по численным методам решения задач теории упругости и пластичности: сборник тезисов / отв. за выпуск Е.С. Шестаковская. – Челябинск: Издательский
центр ЮУрГУ, 2025. – 88 с., 2025, С. 29-32 (год публикации - 2025)
10.14529/epps2025
16. Коваль Т.В., Старцев О.В., Александрова Т.В. Оценка состояния полимерных покрытий методом импедансной спектроскопии Сборник трудов XXI Международной научно-практической конференции «Новые полимерные композиционные материалы. Микитаевские чтения», 2025, С. 135 (год публикации - 2025)
17. М.Г. Петров, Е.В. Двирная, Г.В. Корниенко, О.В. Старцев Изучение прочностных и неупругих характеристик углепластика ВКУ-39 при циклических нагрузках Физико-механические испытания, прочность и надежность современных конструкционных и функциональных материалов. Материалы ХVII Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов "ТестМат". Москва, 2025, 2025, С. 451-466 (год публикации - 2025)
18. Корниенко Г.В., Старцев О.В Применение диффузионной модели при анализе изменения модуля сдвига углепластика в условиях различного кондиционирования Физико-механические испытания, прочность и надежность современных конструкционных и функциональных материалов. Материалы ХVII Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов "ТестМат". Москва, 2025, 2025, С. 467-481 (год публикации - 2025)
19. Е.А. Вешкин, Е.В. Двирная, Г.В. Корниенко, О.В. Старцев Оптимизация параметров отверждения углепластика по результатам термоактивационного анализа Сборник докладов X Всероссийской научно-технической конференции «Климат-2025: современные подходы к оценке воздействия внешних факторов на материалы и сложные технические системы», 2025, С. 125-138 (год публикации - 2025)
20. Т.В. Коваль, О.В. Старцев Состояние авиационных ЛКП после 8 и 13 лет климатического старения Сборник докладов X Всероссийской научно-технической конференции «Климат-2025: современные подходы к оценке воздействия внешних факторов на материалы и сложные технические системы», 2025. С. 243-263 (год публикации - 2025)
21.
О.В. Старцев, Т.В. Коваль, Е.В. Двирная, Г.В. Корниенко, И.М. Велигодский
Исследование свойств углепластика с покрытиями после 8 и 13 лет старения в умеренно теплом климате. Часть 3. Состояние полимерной матрицы композита
Электронный научно-технический журнал «Труды ВИАМ», № 4 (146), 2025 (год публикации - 2025)
10.18577/2307-6046-2025-0-4-96-106
22.
Г.В. Корниенко, О.В. Старцев, Т.В. Александрова, Е.В. Двирная
Изучение скорости осаждения солей на поверхности различных полимерных композиционных материалов при экспозиции в условиях приморской атмосферы
Электронный научно-технический журнал «Труды ВИАМ», № 10 (152), 2025 (год публикации - 2025)
10.18577/2307-6046-2025-0-10-156-176
23.
Т.В. Коваль, О.В. Старцев, Т.В. Александрова
Оценка состояния акрилстирольного покрытия после длительного климатического старения методом импедансной спектроскопии
Научно-технический журнал «Авиационные материалы и технологии», № 3 (80), 2025 (год публикации - 2025)
10.18577/2713-0193-2025-0-3-179-192
24.
Лебедев М.П., Старцев О.В., Корниенко Г.В.
Diffusion Model of Elastic Properties of Fiber Reinforced Plastic in Humidification Conditions
Doklady Chemistry, Т. 519. – №. 1., 2024 (год публикации - 2024)
10.31857/S2686953524060043-1
25.
Петров М.Г., Старцев О.В., Лебедев М.П.
Strength of Structural Carbon Fiber Reinforced Plastics under Tension, Compression, and Interlaminar Shear
Russian Metallurgy (Metally), Vol. 2025, № 4, 2025 (год публикации - 2025)
10.1134/S0036029525701678
26. О.В. Старцев, Е.В. Двирная, Г.В. Корниенко, М.Г. Петров Изучение изменения прочностных характеристик и долговечности углепластика в процессе влагонасыщения Сборник трудов Международной конференции «Физика и технология перспективных материалов – 2025» (ФТПМ-2025), 2025, С. 116-118 (год публикации - 2025)
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Выполнены проектирование и расчет напряженно-деформированного состояния нового крупногабаритного образца-лопатки углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200 для усталостных испытаний с помощью конечно-элементной модели в системе Ansys Static Structural.
Изготовлены новые крупногабаритные образцы-лопатки углепластика и начаты испытания при циклическом нагружении данных образцов в лабораторных условиях и в условиях экспозиции на открытой площадке в г. Геленджик, а также были выставлены образцы для параллельной экспозиции в свободном состоянии.
Изучено влияние 6 месяцев экспозиции в свободном виде в ГЦКИ ВИАМ на долговечность углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200. Термодинамический показатель прочности, определяющий долговечность материала в заданных условиях, при сжатии и продольном изгибе снижается на 4,9 и 2,6 % соответственно, а при межслойном сдвиге – практически не изменяется.
За счет результатов испытаний на растяжение-сжатие с увеличением амплитуды нагружения установлено, что после 6 месяцев экспозиции значение нагрузки, выше которой начинается накопление неупругой деформации, снижается со 104,8 до 98,6 МПа.
Методом ДМА установлено, что Tg углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200 после экспозиции снижается на 2 %. как в нативном, так и в высушенном состоянии. Анализом распределения неоднородностей поверхности образцов после 6-месячной экспозиции показан рост размаха неоднородностей относительно исходного материла как на лицевой стороне, так и на обратной стороне пластин. С помощью дополнительного ТМА исходного материала по трем направлениям показано, что вдоль и поперек основы ткани коэффициент линейного термического расширения изменяется незначительно, а перпендикулярно плоскости армирования показатель возрастает на несколько порядков. При этом 6-месячная экспозиция, а также сушка и увлажнение образцов углепластика не изменяют его КЛТР в направлении основы ткани. Установлено, что после 6 месяцев климатического воздействия предел прочности при изгибе возрос на 7 %, а предел прочности при межслойном сдвиге снизился на 3 %. По результатам фрактографического анализа исходного материала после испытаний на межслойный сдвиг при скоростях нагружения 0,005 мм/мин и 50 мм/мин установлен характер разрушения образцов, подтверждающий межслоевое разрушение.
С помощью испытаний на межслойный сдвиг в широком диапазоне скоростей (0,005 – 10 мм/мин) и температур (25 – 150 °С) с высокой точностью установлена начальная энергия активации разрушения углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200, которая составила 160,85 кДж/моль.
Определена выносливость углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200 при симметричных циклах растяжения-сжатия. Проведены испытания с амплитудой нагружения, превышающей значение σa0 – 250, 270, 290 и 310 МПа. В результате получена зависимость максимальной нагрузки от поврежденности за цикл нагружения для симметричного цикла гармонического нагружения.
Установлено влияние влагосодержания на долговечность, усталостную выносливость и вязкоупругие свойства углепластика. При накоплении 1,0-1,1 % влаги такие показатели, как Tg, σа0, Pc, Psh, снижаются на 33, 16, 30 и 20 % соответственно. При этом долговечность в условиях определенной постоянной нагрузки при межслойном сдвиге и сжатии за счет увлажнения снижется с 48 лет до 2 лет и 35 суток соответственно. На основе полученных данных разработаны кинетические модели снижения данных характеристик при увлажнении.
На примере однонаправленного углепластика КМКУ-3м, подвергнутого 6-летнему старению в умеренно теплом климате показана возможность определения коэффициента трансверсальной диффузии с учетом различий свойств лицевой и обратной сторон пластин. Полученные результаты сопоставлены с классической схемой всестороннего влагопереноса. Установлены отличия поведения углепластика при влагопереносе в трансверсальном и всестороннем режимах, выразившиеся в кинетике влагопоглощения и изменении механических свойств.
Зарегистрированы многократные скачки массы и модуля сдвига образцов стеклопластика ВПС-48 и углепластиков КМКУ-3м, ВКУ-39, ВКУ-45 в течение 1 года экспонирования на черноморском побережье России в условиях умеренно теплого климата. Показано, что изменения массы или модуля сдвига синфазны, то есть в выбранный момент времени в образцах различных материалов происходят или рост, или падение измеряемых показателей. Получены соотношения для вычисления индексов синфазности изменения массы и модуля сдвига материалов в зависимости от порогов чувствительности измерения их показателей.
Проведен анализ механизма старения и повреждаемости авиационного углепластика ВКУ-39/ВТкУ-2.200, вызванного влиянием циклических нагрузок и климатического воздействия по-отдельности и совместно. По величине раскрытия петель гистерезиса, зарегистрированных в ходе циклических испытаний построены зависимости данного показателя, характеризующего повреждаемость материала, от условий воздействия на него.
Проведены испытания углепластика КМКУ-2М.120, защищенного лакокрасочными покрытиями, после длительного климатического воздействия в течение 8 и 13 лет экспозиции в ГЦКИ ВИАМ. Для материала определена температура стеклования покрытий, оценены показатели профиля поверхности лицевой и обратной сторон, а также проведены электрохимические измерения с получением спектров электрохимического импеданса. Для количественного анализа изменения параметров спектры импеданса были аппроксимированы с помощью эквивалентных электрических схем.
Методы определения долговечности при межслойном сдвиге, растяжении-сжатии позволили оценить влияние температуры отверждения (160, 180 и 200 °С), давления формования (3, 7, 9 МПа), содержания связующего (32, 34, 36, 38 %) на свойства углепластика как в нативном, так и в увлажненном состоянии.
Выполнено нагружение в количестве 10^5 циклов нагружения двух крупногабаритных образцов-лопаток на горизонтальном стенде, расположенном на силовом полу ГЦКИ ВИАМ при выбранной нагрузке, коэффициенте асимметрии R=0,1 (частота f = 0,1 Гц). А также более 6*10^4 циклов нагружения аналогичного крупногабаритного образца в лабораторных условиях.
Крупногабаритные образцы-лопатки и образцы-свидетели углепластика выставлены на экспозицию в натурных условиях ГЦКИ ВИАМ на срок 6, 12 и 24 месяца.
По результатам проведенных работ опубликовано 8 статей
DOI: 10.3390/jcs9120645
DOI: 10.1134/S0036029525701678
DOI: 10.31857/S2686953524060043
DOI: 10.31044/1813-7008-2025-0-6-23-33.
DOI: 10.18577/2307-6046-2025-0-10-156-176
DOI: 10.18577/2307-6046-2025-0-4-96-106
DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-3-161-178
DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-3-179-192
Публикации
1.
Корниенко Г.В., Старцев О.В., Гладких А.В.
Влияние метеорологических параметров на модуль сдвига в плоскости листа образцов ПКМ
«ЦЕЛОСТНОСТЬ И РЕСУРС В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ» Сборник материалов и докладов Всероссийской конференции, приуроченной к 75-летию ЯНЦ СО РАН (19–23 сентября 2024 г., г. Якутск), № 1 (2024), стр. 314-317 (год публикации - 2024)
10.24412/cl-37269-2024-1-314-317
2. О.В. Старцев, А.А. Скирта, В.О. Старцев, Е.О. Валевин, А.М. Коган Старение углепластика ВКУ-39 в условиях умеренно теплого и тропического климата. 2. Изменение показателей физических свойств Polymer Science, Series D (год публикации - 2025)
3.
Петров М.Г., Старцев О.В., Лебедев М.П., Копырин М.М.
Анализ разрушения и прогнозирование долговечности углепластика в различных температурно-силовых условиях и воздействиях внешней среды
«ЦЕЛОСТНОСТЬ И РЕСУРС В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ» Сборник материалов и докладов Всероссийской конференции, приуроченной к 75-летию ЯНЦ СО РАН (19–23 сентября 2024 г., г. Якутск), № 1 (2024), стр. 36-39 (год публикации - 2024)
10.24412/cl-37269-2024-1-36-39
4.
Старцев О.В., Скирта А.А., Старцев В.О., Валевин Е.О., Двирная Е.В.
Сравнение свойств углепластиков и стеклопластиков на основе связующего ВСЭ-1212 после экспонирования в различных климатических зонах
Электронный научно-технический журнал «Труды ВИАМ», № 7 (137). Ст. 08. (год публикации - 2024)
10.18577/2307-6046-2024-0-7-77-92
5.
Старцев О.В., Т.В. Коваль, А.С. Кротов, Е.В. Двирная, И.М. Велигодский
Исследование свойств углепластика с покрытиями после 8 и 13 лет старения в умеренно теплом климате. Часть 1. Влагосодержание и коэффициенты диффузии влаги
Электронный научно-технический журнал «Труды ВИАМ», № 10 (140) 2024 (год публикации - 2024)
10.18577/2307-6046-2024-0-10-94-108
6.
Гуняева А.Г., Курносов А.В., Славин А.В.
Опыт применения полимерных композиционных материалов разработки НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ в двигательных установках для самолетов гражданского назначения
Научно-технический журнал «Авиационные материалы и технологии», № 4 (77) Ст. 06 (год публикации - 2024)
10.18577/2713-0193-2024-0-4-82-94
7.
Старцев О.В., Т.В. Коваль, А.С. Кротов, Е.В. Двирная, И.М. Велигодский
Исследование свойств углепластика с покрытиями после 8 и 13 лет старения в умеренно теплом климате. Часть 2. Состояние защитных лакокрасочных покрытий
Электронный научно-технический журнал «Труды ВИАМ», № 11 (141) 2024 (год публикации - 2024)
10.18577/2307-6046-2024-0-11-113-124
8. О.В. Старцев, Т.В. Коваль, А.С. Кротов, И.М. Велигодский Моделирование десорбции влаги из углепластика с защитными покрытиями после длительного климатического старения Научный журнал «Steel in Translation» (год публикации - 2024)
9. О.В. Старцев, А.А. Скирта, В.О. Старцев, Е.О. Валевин, А.М. Коган Старение углепластика ВКУ-39 в условиях умеренно теплого и тропического климата. 1. Изменение прочностных показателей Polymer Science, Series D (год публикации - 2025)
10.
Коваль Т.В., Старцев О.В., Двирная Е.В.
Исследование защитных свойств ЛКП после климатического старения в течение 8 и 13 лет
«ЦЕЛОСТНОСТЬ И РЕСУРС В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ» Сборник материалов и докладов Всероссийской конференции, приуроченной к 75-летию ЯНЦ СО РАН (19–23 сентября 2024 г., г. Якутск), № 1 (2024), стр. 303-307 (год публикации - 2024)
10.24412/cl-37269-2024-1-303-307
11.
Старцев О. В., Мастылыгина Е. Е., Ветчер А. А., Коваль Т. В., Велигодский И. М., Двирная Е. В., Иорданский А. Л.
Long-Term Environmental Aging of Polymer Composite Coatings: Characterization and Evaluation by Dynamic Mechanical Analysis
Journal of Composites Science, Vol. 9., №. 12, 2025 (год публикации - 2025)
10.3390/jcs9120645
12.
Г.В. Корниенко, О.В. Старцев, А.С. Кротов, Т.В. Коваль
Моделирование зависимости модуля сдвига углепластика от времени увлажнения и влагосодержания
Авиационные материалы и технологии, № 3 (80), 2025 (год публикации - 2025)
10.18577/2713-0193-2025-0-3-161-178
13. О.В. Старцев, Е.В. Двирная, В.О. Старцев, А.Г. Гуняева Влияние поверхностной плотности углеродной ткани на влагоперенос и климатическое старение углепластика Polymer science, series D (год публикации - 2025)
14. Г.В.Корниенко, Е.В. Двирная, О.В. Старцев, Влияние экспозиции в различных климатических зонах на изменение стойкости ПКМ к пластифицирующему действию влаги Сборник докладов X Всероссийской научно-технической конференции «Климат-2025: современные подходы к оценке воздействия внешних факторов на материалы и сложные технические системы», 2025. С. 154-174 (год публикации - 2025)
15.
Двирная Е.В., Корниенко Г.В., Петров М.Г., Старцев О.В.
Исследование углепластиков и стеклопластика после 6 лет экспозиции в разных климатических зонах методом межслойного сдвига
XXIX Всероссийская конференция по численным методам решения задач теории упругости и пластичности: сборник тезисов / отв. за выпуск Е.С. Шестаковская. – Челябинск: Издательский
центр ЮУрГУ, 2025. – 88 с., 2025, С. 29-32 (год публикации - 2025)
10.14529/epps2025
16. Коваль Т.В., Старцев О.В., Александрова Т.В. Оценка состояния полимерных покрытий методом импедансной спектроскопии Сборник трудов XXI Международной научно-практической конференции «Новые полимерные композиционные материалы. Микитаевские чтения», 2025, С. 135 (год публикации - 2025)
17. М.Г. Петров, Е.В. Двирная, Г.В. Корниенко, О.В. Старцев Изучение прочностных и неупругих характеристик углепластика ВКУ-39 при циклических нагрузках Физико-механические испытания, прочность и надежность современных конструкционных и функциональных материалов. Материалы ХVII Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов "ТестМат". Москва, 2025, 2025, С. 451-466 (год публикации - 2025)
18. Корниенко Г.В., Старцев О.В Применение диффузионной модели при анализе изменения модуля сдвига углепластика в условиях различного кондиционирования Физико-механические испытания, прочность и надежность современных конструкционных и функциональных материалов. Материалы ХVII Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов "ТестМат". Москва, 2025, 2025, С. 467-481 (год публикации - 2025)
19. Е.А. Вешкин, Е.В. Двирная, Г.В. Корниенко, О.В. Старцев Оптимизация параметров отверждения углепластика по результатам термоактивационного анализа Сборник докладов X Всероссийской научно-технической конференции «Климат-2025: современные подходы к оценке воздействия внешних факторов на материалы и сложные технические системы», 2025, С. 125-138 (год публикации - 2025)
20. Т.В. Коваль, О.В. Старцев Состояние авиационных ЛКП после 8 и 13 лет климатического старения Сборник докладов X Всероссийской научно-технической конференции «Климат-2025: современные подходы к оценке воздействия внешних факторов на материалы и сложные технические системы», 2025. С. 243-263 (год публикации - 2025)
21.
О.В. Старцев, Т.В. Коваль, Е.В. Двирная, Г.В. Корниенко, И.М. Велигодский
Исследование свойств углепластика с покрытиями после 8 и 13 лет старения в умеренно теплом климате. Часть 3. Состояние полимерной матрицы композита
Электронный научно-технический журнал «Труды ВИАМ», № 4 (146), 2025 (год публикации - 2025)
10.18577/2307-6046-2025-0-4-96-106
22.
Г.В. Корниенко, О.В. Старцев, Т.В. Александрова, Е.В. Двирная
Изучение скорости осаждения солей на поверхности различных полимерных композиционных материалов при экспозиции в условиях приморской атмосферы
Электронный научно-технический журнал «Труды ВИАМ», № 10 (152), 2025 (год публикации - 2025)
10.18577/2307-6046-2025-0-10-156-176
23.
Т.В. Коваль, О.В. Старцев, Т.В. Александрова
Оценка состояния акрилстирольного покрытия после длительного климатического старения методом импедансной спектроскопии
Научно-технический журнал «Авиационные материалы и технологии», № 3 (80), 2025 (год публикации - 2025)
10.18577/2713-0193-2025-0-3-179-192
24.
Лебедев М.П., Старцев О.В., Корниенко Г.В.
Diffusion Model of Elastic Properties of Fiber Reinforced Plastic in Humidification Conditions
Doklady Chemistry, Т. 519. – №. 1., 2024 (год публикации - 2024)
10.31857/S2686953524060043-1
25.
Петров М.Г., Старцев О.В., Лебедев М.П.
Strength of Structural Carbon Fiber Reinforced Plastics under Tension, Compression, and Interlaminar Shear
Russian Metallurgy (Metally), Vol. 2025, № 4, 2025 (год публикации - 2025)
10.1134/S0036029525701678
26. О.В. Старцев, Е.В. Двирная, Г.В. Корниенко, М.Г. Петров Изучение изменения прочностных характеристик и долговечности углепластика в процессе влагонасыщения Сборник трудов Международной конференции «Физика и технология перспективных материалов – 2025» (ФТПМ-2025), 2025, С. 116-118 (год публикации - 2025)