Ученые МАИ разработали методику анализа композитов и программное обеспечение для нее. Новация предназначена для авиастроения, но в перспективе может быть внедрена в другие отрасли.
В Московском авиационном институте (МАИ) создали новую методику и ПО для подбора композитов в самолетостроении. Она основана на 3D-моделировании с учетом отражения свойств, микродефектов и иных деталей в структуре композитов. Это важно, так как разрушение материалов начинает формироваться на уровне микроструктуры. Новая методика позволяет точнее подбирать оптимальные материалы.
"При различных воздействиях волокно может потерять целостность или отслоиться, отклеиться от матрицы. Это может стать началом развития крупных дефектов. При этом толщина стекловолокна — 60–100 микрометров, а углеволокна и того меньше — всего 5–6 микрон", - объяснил ведущий инженер МАИ Константин Шрамко.
Разработки МАИ ускорят проведение опытно-конструкторских работ (ОКР) для самолетов на 10-15% и снизят стоимость эксплуатации. Правильно подобранные материалы могут повысить коэффициент запаса прочности. В итоге облегченные самолеты смогут брать больше груза, меньше расходовать топлива. Это выгодно в грузовых и пассажирских перевозках, так как снизится стоимость перевозок и цены на билеты.
Начальник отдела прочности композиционных материалов Института новых углеродных материалов и технологий Михаил Козлов объяснил главное преимущество разработки МАИ. По словам эксперта, в начале ОКР у инженеров нет точных параметров для расчета прочности конструкций. Потому делаются приблизительные расчеты, а потом они уточняются на испытаниях. Новая методика дает возможность учитывать свойства композитов уже в самом начале, что сокращает время на подбор материалов. Ряд экспертов также отметил плюс ПО разработчиков в том, что оно помогает определить микродефекты и заранее понять, как провести эксперименты на прочность и выстроить исследования.
По мнению специалистов, разработка МАИ найдет применение и в других промышленных отраслях. Например, в судо- и автомобилестроении или в создании БПЛА и ракетной техники. Пересмотр процесса подбора и испытаний материалов позволит наконец получить рывок в технологическом развитии за счет внедрения композитов, что сейчас выражено очень слабо. К тому же ускорится замена зарубежных технологий и материалов на отечественные разработки.
Фото: Mohamed Shaffaf / Unsplash.com
