Разработка новых составов и технологий изготовления композитных материалов для повышения эксплуатационных характеристик строительных конструкций.

Рациональное использование древесины при изготовлении новых видов конструкций и их элементов предусматривает их усиление с применением новых материалов и технических решений на основе последних достижений строительной области. Решение данной задачи позволит при увеличении прочности и жесткости снизить материалоемкость и монтажную массу конструкций, уменьшить влияние анизотропии свойств и пороков древесины на несущую способность. Отсутствие полной нормативной базы в области применения композитных материалов для усиления элементов конструкций и широкие перспективы по изучению вопросов повышения их надежности способствуют развитию исследований в данной области. Дополнительные возможности по повышению механических и эксплуатационных характеристик конструкций, ответственных деталей и узлов, а также инженерных сооружений различного функционального назначения, открываются при использовании металломатричных композитов и функциональных гибридных наноматерилов. Кроме того, для контроля качества создаваемых материалов и конструкций значительные перспективы имеет метод технического зрения, требующий разработки соответствующего математического и программного обеспечений (анализ равномерности распределения армирующих частиц, обнаружение и распознавание дефектов, анализ трехмерных структур и т.д.). В рамках работ по проекту осуществлен выбор оптимальной анизотропной физической и математической модели; разработан набор инженерно-физических и технико-экономических критериев для обоснованного выбора компонентов металломатричных композитов с учетом требований к элементам конструкций и ответственных деталей и узлов в различных условиях эксплуатации; выбраны компонентные составы металломатричных композитов для различных условий эксплуатации элементов конструкций, ответственных деталей и узлов; получила дальнейшее развитие теория самоторможения для механизмов различного типа с целью улучшения функциональных характеристик и технологических ограничений; отработана методика экспериментальных исследований с двумерными функциональными материалами и квантовыми точками. Разработана компьютерная модель конструкции на основе метода конечных элементов; определены физико-механические характеристики используемых композитных материалов для адаптации анизотропной математической модели в среде САПР; получены новые данные физико-химического моделирования металломатричных композитов различных составов для равновесных условий; проведены экспериментальные исследования структуры и фазового состава металломатричных композитов; получены результаты численных расчетов и данные по функциональным характеристикам ответственных механизмов с использованием пакетов прикладных программ; выполнена уточненная оценка прочности, нагрузочной способности, долговечности и ресурса ответственных механизмов на основе металлических и композиционных материалов; получены новые результаты в рамках оптимизации параметров гибридных наноматериалов с квантовыми точками; сформирован комплекс рекомендаций по выбору оптимального сочетания материалов и их характеристик для создания гибридных наноматериалов с квантовыми точками. Разработаны экспериментальные установки для моделирования реальной работы эксплуатируемых конструкций, ответственных деталей и узлов; изготовлена серия моделей и образцов для проведения испытаний; проведены кратковременные статические испытания; изучена работа конструкций, ответственных деталей и узлов и выявлены особенности напряженно-деформированного состояния при длительном силовом воздействии; получены данные по механическим свойствам композитов при испытаниях на сжатие и изгиб; созданы цифровые макеты для создания лабораторных прототипов на основе гибридных функциональных наноматериалов с квантовыми точками; разработаны и апробированы методики компьютерного зрения для диагностики ответственных изделий и конструкций.