В ПГУ занимаются проектированием изделий из высокотехнологичных композитов
В подведомственном Минобрнауки России Пензенском государственном университете готовы предложить промышленности рекомендации по учету влияния и нормированию технологических дефектов при проектировании изделий из полимерных слоистых композиционных материалов (ПСКМ). Они используются в различных областях промышленности: в авиакосмической отрасли, автомобилестроении, самолетостроении. Разработка позволит учесть влияние технологических дефектов на прочность и надежность изделия из ПСКМ при проектировании. В настоящее время предложения ученых используют производители отечественного оборудования и ведущее предприятие атомной промышленности России. Об этом рассказало Региональное информационное агентство Пензенской области.
Изделия из ПСКМ широко применяются в различных отраслях промышленности благодаря их высокой прочности, малому весу и устойчивости к внешним воздействиям. К примеру, фюзеляжи самолетов, обшивка спутников, панели теплозащиты космических аппаратов.
«Композиционные материалы также используются при изготовлении солнечных панелей, деталей самолетов, вертолетов и автомобилей. Современный спортивный инвентарь: лыжи, сноуборды, теннисные ракетки, клюшки для хоккея также изготовлены из композитов», — поделилась Екатерина Карташова, разработчик проекта.
Она добавила, что, несмотря на все видимые достоинства, повсеместное использование ПСКМ сдерживает сложность проектирования изделий из них:
«Это сложный процесс. Он требует учета множества факторов: состава и характеристик физико-механических свойств компонентов, структуру композита, включая схему укладки слоев и их ориентацию».
Проектирование начинается с самого главного, а именно с определения требований к изделию из ПСКМ, области его применения. Далее выбираются компоненты будущего материала (полимерное связующее, стекловолокно или углеволокно), определяются структура и раскладка слоев, технологический процесс и другие параметры.
После проектирования материала создаются опытные образцы. Их испытывают, проверяя соответствие характеристик изделия расчетным данным.
«Очень важно проверить адекватность компьютерных моделей. Для этого и сопоставляются результаты эксперимента и расчета», — пояснила разработчик.
Научный коллектив кафедры «Теоретическая и прикладная механика и графика» Пензенского госуниверситета — инженер 1-й категории Екатерина Карташова и д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой Александр Муйземнек — предлагает учитывать технологические дефекты на этапе проектирования изделий из ПСКМ. Учет технологических дефектов на стадии проектирования изделий из ПСКМ позволит повысить их качество.
«Классификация технологических дефектов в ПСКМ на основе особенностей их строения играет важную роль. От правильной идентификации и понимания характера дефекта зависят физико-механические свойства изделия», — рассказала Екатерина Карташова.
В классификацию ученые включили пять основных групп технологических дефектов, каждая из которых включает подгруппы. Разработчики предлагают учитывать следующие технологические дефекты: отклонение толщины и массы от проектных значений, пористость, локальные отклонения углов ориентации нитей, отклонения углов ориентации тканевых слоев, относительное расстояние между нитями в слое, волнистость.
«Эти дефекты оказывают существенное влияние на модули упругости и пределы прочности материала», — уверена Екатерина Карташова.
В настоящее время разработкой заинтересованы российский производитель оборудования ООО СКБ «Победит» и ведущее предприятие атомной промышленности России ФНПЦ «ПО „ Старт” имени М. В. Проценко». Результаты исследования пензенских ученых внедрены в несколько научно-исследовательских работ. Совместная работа продолжается.
В планах научного коллектива расширить перечень технологических дефектов.