Ученые Пермского Политеха улучшили эффективность применения 3D-деталей в авиастроительстве
Как сообщает пресс-служба Пермского национального исследовательского политехнического университета, местные ученые нашли способ улучшить эффективность применения 3D-деталей в авиастроительстве.
Согласно информации, в настоящее время 3D-технологии в авиационной отрасли позволяют производить облегченные детали и сложные элементы. Но зачастую в процессе производства возникает анизотропия (различие свойств произведенных материалов), которая ведет к снижению прочности и жесткости конструкций.
В связи с этим, ученые пермского политеха изучили влияние концентрации напряжений на процесс циклического разрушения.
Как было сказано ранее, возникающая в процессе производства неодинаковость свойств 3D-изделий влияет на распределение в материале, подвергающемся нагрузке, напряжений и деформаций. Попытки избавиться от проблемы привели к появлению в материале неоднородности, связанной с пористостью и геометрией структуры. Это влияет на сопротивление усталости материала (способность противостоять разрушению при многократном напряжении).
Научные сотрудники продемонстрировали данный процесс на примере исследований малоцикловой усталости. Правильный учет влияния напряжений при наличии анизотропии позволит увеличить срок эксплуатации конструкций из 3D-материалов.
Так, учеными были исследованы характеристики сопротивления малоцикловой усталости аддитивного титанового сплава ВТ6. Он используется для производства авиационных и ракетных двигателей, приборов и конструкций для самолетов.
Наплавку материала произвели методом холодного переноса металла, а затем сняли остаточные напряжения температурной обработкой. После этого, с готовой пластины вырезали образцы в параллельном и перпендикулярном направлениях к плоскости слоев.
Выяснилось, что направление вырезки образцов с концентратором влияет на характеристики сопротивления усталости.
Как пояснил доцент кафедры “Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение” ПНИПУ Артем Ильиных, циклическая долговечность горизонтально вырезанных образцов на 5-10 % больше, чем вертикальных.
“У первых проявляется наибольшая чувствительность к концентрации напряжений при долговечности порядка 105 циклов. Наибольшее определенное значение введенного эффективного коэффициента для них – 2,8. Для вертикально вырезанных образцов – от 1,8 до 2,2. От этих коэффициентов зависит срок эксплуатации изделия”, – объяснил Артем Ильиных.
Данные исследования позволили ученым построить зависимость циклической долговечности от уровня прикладываемых напряжений.
Выявленные коэффициенты концентрации будут полезны при проектировании конструкций из 3D-материалов. Их учет позволит спрогнозировать долговечность и величину воспринимаемых нагрузок в разв точнее.
Ранее сообщалось, что ученые ПНИПУ разработали методику определения качества объектов для хранения водорода.
Для экспериментов политехники использовали 20 образцов керна с глубины 1,488 тыс. метров. Первым этапом стало исследование коллекторских свойств, плотности, динамических характеристик образцов. Затем их взаимодействия с водородом повторяли процедуру на уже измененном керне.
Сообщалось также, что пермские ученые разработали энергоустановку с КПД более 50%.
Подобная разработка является первой в России. В настоящий момент завершается этап проектирования. К концу года планируется приступить к практическим испытаниям.