Комплексные исследования полимерных композиционных материалов при сложных термомеханических воздействиях

При постоянном повышении требований к прочности, ресурсу, надежности, живучести и безопасности конструкций из композиционных материалов возникает вопрос о создании и развитии моделей деформирования и разрушения композиционных конструкций в условиях сложных комплексных механических воздействий с использованием современного испытательного оборудования и бесконтактных систем регистрации полей деформаций и температур, методов неразрушающего контроля и вычислительных комплексов , приближенных к реальным условиям эксплуатации, а также создания баз данных для верификации моделей накопления повреждений и деформирования, что требует создания и отработки новых методик экспериментальных исследований и получения соответствующих опытных данных. Актуальность исследования обусловлена внедрением и замещением в ответственных конструкциях классических конструкционных материалов (металлы и сплавы) композиционными материалами, а соответственно, необходимостью получения новых знаний о закономерностях процессов деформирования и разрушения при сложных термомеханических воздействиях с использованием современных испытательных и измерительных систем. Целью исследования является получение новых фундаментальных знаний о закономерностях термомеханического поведения современных композиционных материалов в условиях сложных внешних воздействий для решения задач перехода к новым материалам и способам конструирования ответственных изделий. В соответствии с целью ставятся следующие задачи: развитие методов экспериментального изучения процессов деформирования и разрушения структурно-неоднородных материалов при комплексном применении современного испытательного оборудования, бесконтактных систем регистрации полей деформаций и температур, методов неразрушающего контроля и вычислительных комплексов; экспериментальное исследование и анализ свойств структурных элементов; деформирование и разрушение слоисто-волокнистых полимерных композитов в условиях комплексных механических воздействий; исследования структурных особенностей деформирования, микромеханизмов разрушения и критических уровней поврежденности полимерных композиционных материалов и изделий; исследование закономерностей усталостного повреждения композитов и вопросов прогнозирования ресурсов изделий из них; оценка влияния предварительного температурного и термовлажностного старения на изменение механических свойств при статических испытаниях современных слоистых полимерных композитов ответственного назначения; комплексное изучение неупругого деформирования и разрушения конструкционных полимерных композиционных материалов в зонах концентрации напряжений; математическое моделирование процессов деформирования и разрушения композиционных материалов и расчетно-экспериментальные методы оценки реализации свойств материалов в конструкциях. Практическая значимость результатов научного исследования связана с разработкой новых методик тестирования конструкционных материалов для сравнительного анализа их функциональной пригодности и эффективности, с выдачей рекомендаций по созданию новых композиционных материалов и элементов конструкций с улучшенными свойствами, с усовершенствованием методик проектирования и расчета композиционных конструкций для предотвращения аварийных ситуаций, связанных с накоплением структурных повреждений и формированием условий потери несущей способности элементов, с необходимостью создания базы механических свойств полимерных композиционных материалов отечественного производства при комплексных термомеханических воздействиях.