Ученые выяснили, как предотвратить поломки стеклопластиковых труб
Стеклопластик – это композитный материал, который часто используют для изготовления труб. Такие трубы прокладывают при устройстве канализации и водоотведения, в пожаротушении, при перевозке воды. Стеклопластик предотвращает риск замыканий электропроводки, поэтому его применяют на электростанциях и других промышленных производствах. Каждый непредвиденный удар, вибрация или другая нагрузка, даже небольшой интенсивности и продолжительности, сокращает время эксплуатации композитов. Важно понимать, как различные виды нагрузок влияют на физические характеристики таких материалов. Ученые Центра экспериментальной механики, кафедры экспериментальной механики и конструкционного материаловедения ПНИПУ провели исследование и описали процессы накопления повреждений и разрушения стеклопластиковых труб при многоосных статических и циклических нагрузках. Результаты исследования позволят оценивать снижение механических характеристик стеклопластиков, прогнозировать срок их службы и совершенствовать структуру композита.
Разрушение полимерных композитов – сложный процесс, протекающий на разных уровнях (армирующее волокно, матрица). Определение типа повреждений необходимо для прогнозирования механизма этого процесса. Для испытаний в условиях многоосного нагружения образцы стеклопластиковых труб разделили на две группы. Статические и циклические испытания проводились в условиях растяжения, кручения и пропорционального растяжения-кручения. В результате экспериментов ученые описали процесс снижения жесткости стеклопластиковых труб и проверили, насколько точны существующие модели расчета усталостной чувствительности (свойство материала не разрушаться с течением времени под действием изменяющихся нагрузок). После статического разрушения был проведен анализ дефектов. Ученые выявили образование множества трещин вследствие разрушения матрицы (основы композита) внутри намоточной ленты при испытании на растяжение. При кручении наблюдалось большое количество повреждений, связанных с нарушением сцепления между матрицей и волокнами. Ученые диагностировали процессы накопления повреждений и разрушения конструкций методом акустической эмиссии с применением системы AMSY-6. Во время исследований было установлено хорошее соответствие между анализом сигналов акустической эмиссии и оптической микроскопией. Их совместное использование для диагностики позволило установить связь между возникающими дефектами и сигналами акустического отклика. Учеными был отмечен поэтапный характер накопления повреждений. Получаемые в результате таких экспериментов данные должны учитываться при проектировании композитных конструкций для точного прогнозирования их срока службы.
Подробнее: https://pstu.ru/news/2023/10/17/14570/
