Методы акустической микроскопии для неразрушающей характеризации объемной микроструктуры и изучения микромеханики разрушения композитов, армированных волокнами (заключительный)

Отчет выполнен в 1 части и содержит: страниц — 23, иллюстраций — 0, таблиц — 0, приложений — 0, в отчете использовано источников — 15. В ходе выполнения проекта был реализован ряд экспериментальных и теоретических работ по развитию и применению методов визуализации высокого разрешения - импульсной акустической микроскопии и рентгеновской микротомографии; для изучения объемной микроструктуры армированных углепластиков и выяснения механизмов их неупругого деформирования и разрушения под действием внешних механических нагрузок. Исследования включали разработку и изготовление образцов углепластиков для изучения их поведения под действием растягивающих, изгибных и ударных нагрузок; разработку методик применения ультразвукового видения высокого разрешения и рентгеновской микротомографии для визуализации объемной микроструктуры армированных углепластиков и изучения механизмов их разрушения; проведение экспериментальных работ с применений методов акустической микроскопии, рентгеновской микротомографии, акустической эмиссии, и испытательных машин для исследования динамики микроструктурных изменений в объеме углепластиков под действием нагрузок; разработку численных моделей для анализа динамики микроструктурных изменений в объеме армированных материалов и верификацию моделей на основе экспериментальных данных о микроструктуре образцов и ее изменениях в процессе нагружения, получаемых в рамках проекта. Были получены данные по формированию и росту микроструктурных нарушений в объеме армированных углепластиков в результате пошагового растягивающего нагружения и трехточечного изгиба; получены результаты по анализу движения фронта межслоевой трещины при последовательном приложении продольных сдвиговых нагрузок к образцу; выполнен большой объем работ по изучению низкоскоростных ударных повреждений углепластиков с различной ориентацией волокон и различной толщиной панелей. Все экспериментальные работы проводились совместно с численным моделированием процессов деструкции; результаты экспериментальных исследований использовались для верификации возможностей применения используемых моделей для оценки дефектного состояния композита после нагружения. Выполнены эксперименты по прямому наблюдению в реальном масштабе времени процессов деструкции в объеме углепластиков под действием растягивающих нагрузок на акустическом микроскопе, сопряженном с испытательной машиной. Развит корреляционный подход к измерению смещений и деформаций в углепластиках, вызванных приложением нагрузки. Предложен эффективный метод выявления малых дефектов на фоне структурированных изображений слоев армированных композитов путем вычитания выровненных по амплитуде и пространственно совмещенных ультразвуковых изображений одного и того же участка образца до и после нагружения. Выполнено параллельное исследование микроструктуры армированных углепластиков и процессов структурных изменений в них под действием внешних нагрузок методами импульсной акустической микроскопии и рентгеновской микротомографии. Получен большой объем томографической информации о микроструктуре образцов как в первоначальном состоянии, так и после их нагружения растягивающими нагрузками от нуля до критических значений, близких к порогу разрушения образцов.