Композитные материалы прочно вошли в нашу жизнь. Они находят применение в самых разных отраслях деятельности. Авиационный концерн Boeing делает из композитных материалов фюзеляж магистрального лайнера 787 Dreamliner. Один из главных в России разработчиков спутников – Информационные спутниковые системы им. академика М.Ф. Решетнева применяет металлокомпозитные баки для обеспечения сжатыми газами космических спутников. Поэтому актуальность работ по комплексным исследованиям композитных материалов, начиная от экспериментов и построения математических моделей, заканчивая оптимизационным проектированием конструкций, не вызывает ни у кого сомнений.

Учитывая, что прогресс здесь в немалой степени связан с учетом все новых свойств и особенностей композитных материалов, межинститутская группа исследователей под руководством заведующего Лабораторией анализа и оптимизации нелинейных систем Голушко С.К. обратила свой взор на углепластики марок ВКУ-25 и ВКУ-28. Эти углепластики нелинейно деформируются при нагрузках и, более того, обладают свойством разносопротивляемости растяжению и сжатию.

Испытания углепластиковой балки на трехточечный изгиб: момент перед началом разрушения (вверху), вертикальная трещина в зоне сжатия (в центре), горизонтальное растрескивание и разрыв в зоне растяжения (внизу).

В рамках проводимых комплексных исследований сотрудниками Института были разработаны алгоритмы обработки и аппроксимации больших массивов данных измерений, построены нелинейные математические модели деформирования при изгибе материалов, разработаны алгоритмы и программы для расчета напряженно-деформированного состояния таких материалов. С использованием разработанного инструментария были выполнены расчеты трех- и четырехточечного изгиба образцов углепластиков ВКУ-25 и ВКУ-28 и их полимерных матриц ВСЭ-17 и ВСЭ-1212 и проведено сравнение результатов этих расчетов с данными испытаний. Получено удовлетворительное согласование результатов численного моделирования с результатами испытаний.

Деформирование углепластиковой балки при изгибе: расчет по данным, полученным из экспериментов на растяжение (линия 1), на сжатие (линия 2), и с учетом разносопротивляемости (линия 3), эксперимент (сплошная кривая).

Разработанный инструментарий найдет применение при проектировании конструкций из современных углепластиков в интересах российской авиационной и ракетно-космической промышленности. Научный результат «Деформирование углепластиков с учетом их разносопротивляемости растяжению и сжатию», полученный коллективом в составе д.ф.-м.н. Голушко С.К., д.ф.-м.н. Немировского Ю.В., к.т.н. Ерасова В.С., к.ф.-м.н. Юрченко А.В., к.ф.-м.н. Амелиной Е.В., к.т.н. Яковлева О.Н., к.ф.-м.н. Семисалова Б.В., Идимешева С.В., был утвержден Ученым советом ИВТ СО РАН в качестве важнейшего результата за 2015 год.