От микротрещин к надёжности

Конструкции из композитных материалов станут более надёжными благодаря исследованию учёных Тульского государственного университета, которое поддержал Российский научный фонд.

Инновационные материалы окружают нас повсюду – от смартфонов до космических кораблей. Особое место среди них занимают слоистые композиты – уникальные материалы, созданные с помощью передовых технологий. Учёные ТулГУ поставили задачу исследовать как ведут себя современные композитные материалы при различных нагрузках. Проект «Состояние разрушения тонкого упругопластического адгезионного слоя с трещиноподобным дефектом в слоистом композите», который возглавил заведующий кафедрой «Вычислительная механика и математика» Института прикладной математики и компьютерных наук ТулГУ, доктор физико-математических наук Вадим Вадимович Глаголев, в 2026 году получил поддержку Российского научного фонда.

Суть исследования заключается в изучении поведения тонких клеевых прослоек между слоями композитных материалов. Эти прослойки играют ключевую роль в прочности и долговечности готовых изделий. Учёные внимательно изучают случаи появления микротрещин и других дефектов, которые могут привести к разрушению материала.

Современное производство активно использует слоистые композиты благодаря их уникальным свойствам. Эти материалы создаются посредством аддитивных технологий с помощью специальных клеевых составов. Особенность таких материалов в том, что их слои существенно различаются по толщине, что создаёт особые условия для их взаимодействия.

Учёные ТулГУ работают над созданием нового подхода к оценке прочности этих материалов. Они разрабатывают методы, которые позволят точнее предсказывать, как поведут себя композиты при разных видах нагрузок.

- Особое внимание уделяется учёту пластических свойств клеевых прослоек – их способности деформироваться без разрушения, - рассказал В.В. Глаголев. – В перспективе это позволит создавать более надёжные конструкции из композитных материалов, улучшать методы расчёта прочности новых материалов, оптимизировать производственные процессы и разрабатывать более точные стандарты качества.

В результате исследования учёные планируют создать новый критерий оценки прочности клеевых соединений и разработать методы расчёта, учитывающие все виды возможных нагрузок. Как ожидается, это позволит значительно улучшить качество и надёжность изделий из композитных материалов, что особенно важно для авиационной, космической и автомобильной промышленности.

Часть предварительных результатов была получена в сотрудничестве с зарубежными коллегами и опубликована в высокорейтинговом журнале первого квартиля International Journal of Fracture, что подтверждает актуальность выбранного направления на международном уровне.

Дмитрий Литвинов

фото Ильи Ходаковского