Материаловеды из России разработали реалистичную компьютерную модель композитных материалов с большим числом волокон, чье создание позволит инженерам авиакомпаний и разработчикам композитов быстрее находить дефекты в подобных материалах. Об этом сообщила пресс-служба "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ.РФ).

"Композитные материалы состоят из двух компонентов: волокон и полимеров. В реальности волокна имеют волнистую форму, но в моделировании разрушения волоконного пучка им всегда придавали прямую форму для упрощения вычислений. Нам удалось учесть в модели, что волокна не обязательно расположены параллельно друг другу: они могут быть разнонаправленными, могут переплетаться. Все это влияет на точность расчетов и оценку прочности материалов", - заявил исследователь из "Сколтеха" Милад Джафарипуриа, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отмечают эксперты, разработанный ими подход представляет собой усовершенствованную версию модели волокнистого композита, которая была разработана исследователями из Бельгии в 2021 году для поиска возможных дефектов в этих материалах, широко применяемых в авиастроении и других областях промышленности.

Этот подход, по словам исследователей, позволяет подбирать заплатки корректных размеров и формы для исправления дефектов в виде отдельных трещин, которые могут возникать внутри волокнистых композитных материалов в процессе их изготовления или эксплуатации. При этом он не давал возможности просчитать свойства других типов механических повреждений, которые возникают в результате накопления большого числа микродефектов в толще материала.

Российские ученые сделали большой шаг к решению этой проблемы, разработав новую вариацию компьютерной модели, которая учитывает то, как неправильная ориентация волокон внутри композита, а также их форма, влияют на накопление напряжения внутри материала при разрыве части этих нитей. Это позволяет более реалистично просчитывать то, как меняются механические свойства композитов при разрыве волокон и использовать эти оценки при диагностике состояния различных деталей самолетов и прочих изделий из волокнистых композитов.

"Наше достижение заключается в том, что мы впервые смогли промоделировать разрушение в волоконном пучке при реалистичной форме волокон. Когда есть модель, можно выработать различные практические подходы к решению проблемы обнаружения дефектов", - подытожил ведущий научный сотрудник Центра науки и технологий добычи углеводородов "Сколтеха" Сергей Абаимов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.