Все новости

Математики придумали, как удешевить производство композитных баков для опасных химикатов

Это можно сделать, если испытания материалов будут "виртуальными", считают ученые

ТАСС, 11 августа. Российские математики разработали и верифицировали компьютерную модель, благодаря которой можно сократить расходы на производство цистерн и других емкостей, собранных из термопластичного композитного материала и предназначенных для перевозки опасных химических продуктов. Об этом пишет пресс-служба Сколковского института науки и технололгий.

"Построенная модель позволит значительно снизить консерватизм расчетов прочности при проектировании и подгонке свойств этих конструкций. Это позволит свести к минимуму последующие затраты на производство и при этом выполнить все требования безопасности и качества", – рассказал один из авторов работы, старший преподаватель Сколковского института науки и технологий Иван Сергеичев.

Композитными материалами называют сложные структуры, состоящие из нескольких разных субстанций с сильно отличающимися свойствами. Комбинация этих материалов придает композитам уникальные свойства, которые отсутствуют у их оригинальных компонентов.

В последние годы композитные материалы нашли широкое применение во всех областях промышленности и быта человека, начиная со строительных материалов и заканчивая компьютерными чипами, компонентами космических кораблей и зубными пломбами. Во многих подобных случаях композиты значительно превосходят по своей прочности, дешевизне и легкости аналогичные конструкции из металлов и чистого пластика.

Сергеичев и его коллеги предлагают использовать подобные материалы для производства различных емкостей, способных выдерживать большие давления и нагрузи и при этом предназначенные для перевозки опасных химикатов. Для этих целей, как предположили ученые, хорошо подходят полимерные композитные материалы, обладающие высокой термопластичностью и состоящие из хаотично организованных коротких волокон.

В прошлом подобные теории проверялись сразу на практике, что заметно повышает стоимость разработки подобных композитов и конструкций на их основе. Для удешевления и ускорения этого процесса российские ученые разработали компьютерную модель цистерны, которая позволяет оценивать ее прочность и другие параметры еще до изготовления первых прототипов.

Эта модель учитывала как все физические свойства композитного материала, так и то, как различные элементы конструкции цистерны влияли на ее способность выдерживать высокие механические нагрузки и давления. Последующие расчеты показали, что разработка Сергеичева и его коллег достаточно точно предсказывала то, как цистерна будет реагировать на сгиб и прочие разновидности деформации.

Как считают исследователи, это свидетельствует в пользу того, что разработанную ими модель и ее более совершенные последующие версии можно применять для "виртуальных испытаний" композитных конструкций взамен дорогостоящих практических испытаний. Это значительно удешевит их разработку и позволит создать композитные баки и цистерны для опасных веществ, широко применяемых в промышленности.