Российские исследователи находят способ предсказать поломки самолета

0
9

Москва (Спутник) — исследователи из Национального университета науки и технологий МИСиС (НИТУ МИСиС) недавно придумали революционный бесконтактный метод контроля напряжений в полимерных композитах, который позволяет не только идентифицировать, но и прогнозировать появление дефектов.

Этот метод позволяет исследователям легко и эффективно оценить уровень повреждений композитных конструкций, например, деталей летательных аппаратов и корпусов судов. Статья об этом исследовании была опубликована в журнале сплавов и соединений.

Композиты сегодня используются во многих транспортных средствах. Для оценки качества и долговечности материала необходимо определить величину внутренних растягивающих напряжений конструкции — как в процессе изготовления, так и в процессе эксплуатации. В некоторых композитах величина внутренних растягивающих напряжений после изготовления может достигать до 95 процентов предельной прочности на растяжение, что означает, незначительное увеличение давления приведет к выходу из строя.

Композиты из углеродного волокна, стекловолокна и гибридные композиты не имеют такого уровня внутренних растягивающих напряжений после изготовления, но структурное напряжение может накапливаться из-за рабочих нагрузок, окружающей среды и погоды. Это приводит к деформации материала и снижению несущей способности.

” Другие методы контроля напряжений в композитных конструкциях часто неудобны», — пояснил Андрей Степашкин, старший научный сотрудник центра композитных материалов НИТУ «МИСиС».

«Бесконтактные методы (такие как ультразвуковое и Акустическое тестирование), например, позволяют нам выявлять только существующие дефекты. Они не обеспечивают никакую индикацию внутренних усилий в материале или распределении усилия повсеместно в структура. Традиционные методы для контроля усилия контакт-основаны, требующ физического приложения бирки к материалу. Оказывается, нет бесконтактных методов для тестирования материала до возникновения дефекта, поэтому мы увидели необходимость в этом приложении.”

Метод, разработанный исследователями из НИТУ «МИСиС», включает в себя мониторинг напряжений с использованием аморфных ферромагнитных микропроводов, которые встроены между слоями композита из углеродного волокна для формирования сетки, чувствительной к прикладным напряжениям.

Растягивающие напряжения в композитном материале, окружающем микропровода, влияют на то, как материал проволоки реагирует на внешнее магнитное поле. Это значит что уровни стресса можно измерить без непосредственного контакта, без чувствительного элемента: он не требует никакого физического контакта потому что он был врезан в материале на необходимой глубине во время производства.

Авторы также отмечают, что новый метод требует одного датчика — в отличие от других популярных методов стресс-тестирования, которые требуют размещения датчиков на обеих сторонах детали для мониторинга. Таким образом, данная технология значительно облегчает, ускоряет и повышает эффективность процесса стресс-мониторинга композитных материалов, позволяя не только выявлять, но и прогнозировать появление дефектов без прямого контакта.

Исследователи протестировали эту технологию в различных режимах, а также в процессе встраивания проводов в композитный материал и не обнаружили негативного влияния на свойства материала.

Этот новый подход получил признание со стороны нескольких источников в аэрокосмической отрасли, а также разработчиков композиционных материалов. По словам степашкина, перед командой стоит новая задача” выйти из лаборатории», чтобы разработать прототипы датчика и измерительной системы на основе устройства, созданного в лаборатории.

” То, что у нас есть до сих пор, — это первый шаг, но мы можем видеть, как наше развитие на самом деле может быть применено», — отметил ученый. «Эта технология производства имеет и другие потенциальные области применения: встроенные микропроводы могут служить статическим зарядом «стока» в стеклопластиках. Это означает, что наши провода могут легко заменить металлическую сетку, которая используется сегодня.”

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

3 + 8 =