Исследователи Южно-Уральского государственного университета совместно с международными коллегами разработали метод акустической эмиссии, позволяющий фиксировать начало расслоения углепластика и других композитных материалов. Это важный шаг к созданию технологии оперативной диагностики повреждений.
Процесс исследования
Композитные материалы применяются в авиации, строительстве и промышленности, однако их главная слабость — деламинация (расслоение слоев), которая практически незаметна внешне, что делает своевременную диагностику крайне сложной задачей. Ученые предложили использовать датчики акустической эмиссии, улавливающие ультразвуковые импульсы внутри материала. В ходе тестов датчики записывали сигналы, возникающие при повреждениях, после чего поверхность излома изучалась под электронным микроскопом, а данные передавались на обработку искусственному интеллекту.
Научный результат
ИИ выделил четыре звуковых шаблона, каждый из которых соответствует определенному типу повреждения:
- растрескиванию матрицы;
- отслоению волокна от матрицы;
- вытягиванию волокна;
- разрыву волокна.
Дополнительно ученые ввели параметр AEER — скорость накопления акустической энергии на миллиметр роста трещины. Оказалось, что вытягивание волокон выделяет больше энергии, чем другие типы повреждений: возникающее трение поддерживает межслойные «мостики», которые замедляют распространение трещины.
На основе AEER и параметра межслойной вязкости исследователи планируют разработать полноценную технологию оперативной диагностики повреждений композитов.
Фото: © Минобрнауки России
Источник: Минобрнауки России