Исследование композиционных и смазочных материалов и разработка конструкций транспортного и аэрокосмического назначения на их основе

Отчет 72 с., 1 кн., 39 рис., 3 табл., 106 источн., 2 прил. ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛОВ, КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА, ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ, КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Объекты исследования – упрочняющие атомные покрытия на основе титана, азота и алюминия, процесс вакуумной инфузии производства полимеркомпозитных конструкций, акустические свойства таких армированных углепластиков. Цели работы – 1) разработка модели упрочняющего атомного покрытия на железе, состоящего из последовательно расположенных слоев атомов титана, азота и алюминия, 2) разработка методов и программных средств моделирования и многокритериальной оптимизации процесса, 3) исследование стационарного режима генерации акустических волн в полимерных композитах различными типами пьезоэлектрических актуаторов, а также возможности локализации дефектов на его основе. В ходе выполнения отчетного этапа проекта с использованием методов квантовой химии было показано, что при появлении в структуре железа дефектов энергия связи покрытия с железом становится меньше, но прочность самого покрытия обеспечивает целостность структуры системы железо + покрытие. Использование разработанного метода решения прямой задачи позволило выделить группу прогнозных субкритериев, оцениваемых задолго до завершения процесса и обеспечивающих обоснованный прогноз показателей его финального качества и надежности при значительном сокращении времени вычислений. Результаты решения обратной задачи представляются в двух формах: в пространстве решений, позволяющем определить область рационального изменения проектных параметров технологической схемы с учетом ограничений, и в виде множества Парето в пространстве целевых критериев, позволяя определить наилучшие достижимые результаты для каждого из целевых критериев. Создана модель на основе одного из возможных подходов к численному моделированию акустического метода неразрушающего контроля тонких композитных пластин с использованием метода конечных элементов и модуля анализа гармонических колебаний, что позволило значительно сократить время расчета. Показано, что методика может давать обоснованные представления о взаимодействии со структурными дефектами. Степень внедрения – основные результаты исследований были опубликованы в научных изданиях (РИНЦ, WoS, Scopus) и доложены на конференциях. Разработанный многокритериальный подход к принятию решения об оптимальном выборе параметров и схемы процесса вакуумной инфузии рекомендован для внедрения в производство полимеркомпозитных конструкций авиационного применения.