Исследование многослойных защитных конструкций из композиционных материалов с техногенными дефектами, возникшими вследствие воздействия космического мусора, для возможности их дальнейшего использования

Цель: комплексное исследование многослойных композиционных низкоорбитальных космических аппаратов и защитных экранов с техногенными дефектами, возникшими вследствие воздействия высокоскоростных частиц космического мусора, для возможности их дальнейшего использования. Решаемые задачи: разработка математических моделей тонкостенных элементов конструкций в виде сферической и цилиндрической оболочек, пластин из слоистых композитов с техногенными дефектами с учетом геометрии зоны дефекта, нелинейного характера деформирования элементов, структуры композита (включая последовательность укладки слоев); разработка модели разрушения по типу расслоения тонкостенных элементов конструкций в виде сферической и цилиндрической оболочек, пластин из слоистых композитов с техногенными дефектами; разработка экспериментальной методики введения нанодисперсных порошков с различной массовой концентрацией в полимерную матрицу с целью повышения прочностных свойств композита, оценка влияния нанодисперсных частиц с различной массовой концентрацией на прочностные свойства композитов с дефектами; проектирование и изготовление приспособлений для проведения испытаний образцов тонкостенных экранов в виде сферической и цилиндрической оболочек, пластин. На основе энергетического подхода разработан новый метод уточненного расчета на прочность и анализа закритического поведения тонкостенных экранов в виде сферической и цилиндрической оболочек, плоских экранов из слоистых композитов с различными по форме техногенными дефектами в нелинейной постановке. Дефекты имеют вид сквозного расслоения вдоль всей пластины, круга и эллипса. В явном виде получены аналитические выражения для величин, характеризующих нелинейное поведение дефекта и всего экрана в целом. Решение задачи расчета на прочность и анализ закритического поведения тонкостенных экранов в виде сферической и цилиндрической оболочек, плоских экранов из слоистых композитов с техногенными дефектами в нелинейной постановке использованы для определения скорости высвобождения энергии. Разработана экспериментальная методика введения нанодисперсных порошков с различной массовой концентрацией в полимерную матрицу с целью повышения прочностных свойств композита и снижения массы защитных тонкостенных многослойных экранов. Разработаны: устройство для испытаний на удар образцов из слоистых композиционных материалов в виде пластин прямоугольной/круглой формы (отстоящих на расстоянии друг от друга), композитных образцов с внутренним слоем в форме сот; устройство для испытаний образцов из углепластика в форме кольца/полукольца; устройство для испытаний образцов из углепластика полусферической формы.