При расчете усталостной долговечности деталей инженеры традиционно используют кривые Велера — это графики, которые показывают, сколько циклов нагрузки выдержит материал до разрушения. Однако метод дает приблизительные и часто завышенные оценки срока службы, из-за чего приходится увеличивать коэффициенты запаса прочности, что ведет к росту массы летательного аппарата.
Ученые Центра композиционных конструкций МАИ предлагают более точный подход, основанный на модели бельгийского специалиста Вима Ван Папегема. Как сообщила пресс-служба вуза порталу Наука Mail, вместо прогнозирования момента разрушения она описывает постепенную деградацию материала: снижение жесткости и прочности, накопление микроповреждений и изменение свойств под нагрузкой.
Точность обеспечивается комплексом расчетно-экспериментальных исследований, разработанным в МАИ: определение свойств материала, испытания образцов и верификация данных на полномасштабных агрегатах. Это позволяет создавать легкие и надежные конструкции без избыточного запаса прочности.
Хотя за рубежом уже применяются методики расчета усталости композитов на основе модели Ван Папегема — например, в компании Toyota, в российской промышленности такой подход до сих пор не был реализован. Наша методика не копирует готовые западные решения, а полностью строится на исследованиях, адаптированных под отечественные материалы и задачи авиастроения. Инженерные расчеты мы проверяем в лаборатории: испытываем различные образцы из композиционных материалов, имитируя реальные нагрузки. Результаты обрабатываются и сравниваются разработанным нами алгоритмом, после чего мы верифицируем характеристики материала и применяем их для точного расчета ресурса авиационных агрегатов.
Разработанную методику уже успешно применяют специалисты МАИ для проведения расчетов, выполняемых по запросам различных конструкторских бюро. В ближайших планах — повысить точность расчетов за счет учета расширенного набора факторов, влияющих на поведение композиционных материалов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в МАИ разрабатывают инновационный метод волновой диагностики авиаматериалов с применением ИИ.