Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) в составе международного коллектива нашли способ диагностировать повреждения в углепластике по звуку. Как сообщили в Минобрнауки РФ, разработанный метод акустической эмиссии улавливает ультразвук, возникающий при расслоении материала (деламинации), который недоступен человеческому уху.
В основе технологии лежит анализ так называемого «последнего крика» материала. Во время эксперимента датчики записывали звуки, которые издает композит в момент разрушения, а затем эти данные обрабатывал искусственный интеллект. С его помощью исследователи выделили четыре звуковых шаблона: растрескивание матрицы, отслоение и вытягивание волокна, а также его разрыв.
Ключевым открытием стал параметр AEER — скорость накопления акустической энергии. Ученые выяснили, что при вытягивании волокон выделяется энергии на порядок больше, чем при других повреждениях. Возникающее при этом трение создает межслойные «мостики», которые замедляют рост трещины. Именно это позволит создавать более надежные композитные конструкции и вовремя замечать их износ.
«В ходе эксперимента проводилась серия стандартных тестов на расслоение композита, во время которых датчики акустической эмиссии записывали «последний крик» разрушающегося материала, и с помощью вейвлетов делали его удобным для компьютерного анализа», — рассказал один из авторов исследования, профессор кафедры технической механики ЮУрГУ, доктор технических наук Сергей Сапожников.
Композитные материалы, такие как углепластики, широко используются в авиации и космосе благодаря своей прочности и легкости. Их главная уязвимость — расслоение, которое трудно заметить на раннем этапе. Новый метод, объединяющий анализ акустической эмиссии и межслойной вязкости, в будущем ляжет в основу технологии оперативной диагностики композитов прямо в процессе эксплуатации.
Учёные теперь могут не только диагностировать скрытые дефекты в углепластике с помощью звука, но и, как сообщала интернет-газета «ЖУК», выявлять их в стеклопластике тем же методом.