Композиционные материалы все чаще используют при создании ракетно-космической техники. В отличие от металлических сплавов, композиты значительно снижают трудоемкость изготовления и понижают массу изделия, сохранив или повысив ее прочностные, жесткостные и иные значимые параметры. Разработчики Пермского Политеха создали программу X Composite, которая в рамках единого интерфейса позволит представителям машиностроительной и аэрокосмической отрасли заранее прогнозировать свойства нового материала, не проводя дорогостоящие эксперименты, что усовершенствует качество деталей самолетов и ракет.
Популярные на рынке программные комплексы моделируют идеализированную структуру материала, но в процессе изготовления геометрические параметры каркасов будущих композитов могут меняться. По словам ученых, главным преимуществом комплекса X Composite является многоуровневое моделирование в рамках одной программы. Это дает возможность более точно оценивать свойства композиционного материала, учитывая изменения неравномерной деформации нитей, из которых он состоит.
Чтобы подтвердить эффективность алгоритма, политехники изготовили композит, пропитав полимером текстильный армирующий каркас под давлением в жесткой форме. Разработчики смоделировали характеристики структуры его заготовки с помощью новой программы и провели томографический анализ.
«Одним из показателей эффективности разработанной нами программы является определение объемной доли нитей в каркасе материала. Отличие значений между томографическим анализом и нашим алгоритмом составило всего 3,1 процента. Это показывает высокую точность его работы. Разница данных в случае использования аналогичной программы зарубежного производства оказалась 15,8 процентов. Кроме того, с помощью программного комплекса удалось точно определить способность материала сопротивляться растяжению, сжатию или деформации при сдвиге», — сообщил студент аэрокосмического факультета Пермского Политеха Сергей Власов.
«Продукт обеспечит промышленность нашей страны, а в перспективе и мировое производство удобным и осовремененным инструментарием для моделирования жизненного цикла различных композиционных материалов, сокращением прямых и косвенных производственных затрат. Особую значимость полученные в виде программного продукта результаты приобретут при решении актуальных прикладных задач в области проектирования и изготовления изделий и конструкций авиационного назначения», — рассказал один из разработчиков, и.о. заведующего кафедрой «Механика композиционных материалов и конструкций» аэрокосмического факультета Пермского Политеха, кандидат технических наук Павел Писарев.
По словам политехников, разработанная ими программа способна опередить концепцию функционирования таких известных зарубежных продуктов, как ANSYS, Digimat, COMSOL MP и Fidesys.
Технология победила в конкурсе «Студенческий стартап» 2023. На реализацию проекта политехники получили один миллион рублей.