name: Анализ закономерностей накопления повреждений при деформировании углеродных композитов и керамических покрытий на основе регистрации сигналов акустической эмиссии
keyword_list: накопление повреждений акустическая эмиссия разрушение деформирование керамические покрытия композиционные материалы
abstract: Цель работы – получение и анализ экспериментальных данных о закономерностях накопления повреждений в условиях квазистатического деформирования углеродных композиционных материалов и теплозащитных керамических покрытий композитных изделий на основе регистрации и обработки сигналов акустической эмиссии.
  Методы исследования: экспериментальное исследование закономерностей накопления повреждений в слоисто-волокнистых и пространственно-армированных композиционных материалах, а также керамических покрытиях осуществлялось с использованием комплекса современного испытательного оборудования Центра экспериментальной механики ПНИПУ. Оборудование: Изучение механического поведения углеродных композитов и теплозащитных покрытий проводилось с использованием электромеханических испытательных систем Instron 5882 (100 кН) и Instron 5989 (600 кН), сервогидравлической двухосевой (растяжениесжатие/кручение) испытательной системы Instron 8850 (100 кН/1000 Нм). При проведении экспериментальных исследований использовались методики, согласующиеся с российскими и международными стандартами. Регистрация сигналов акустической эмиссии осуществлялась при помощи системы AMSY-6, Vallen Systeme GmbH. Изучение поверхности изломов опытных образцов проводилось с использованием стереомикроскопа Carl Zeiss Discovery V12. Для сбора экспериментальных данных проводилась синхронизация системы регистрации сигналов акустической эмиссии и блока сбора данных с контроллера испытательной системы. 
  Результаты, их теоретическая и практическая значимость: Проведен анализ методических вопросов, связанных с использованием системы регистрации сигналов акустической эмиссии при экспериментальных исследованиях волокнистых композиционных материалов и керамических покрытий с целью описания процессов зарождения и развития дефектов. Экспериментально подтверждена возможность установления связи параметров сигнала с основными механизмами накопления повреждений в волокнистых композитах на основе определения характерных диапазонов значений частот и амплитуд сигналов акустической эмиссии. Проведены экспериментальные исследования кинетики накопления повреждений в пространственно-армированных и слоисто-волокнистых углеродных композитах с полимерной матрицей в режиме квазистатического нагружения. Получены результаты оценки влияния типов армирования на условия зарождения, стадии и механизмы развития дефектов. Проведен комплексный сравнительный анализ механических характеристик и параметров сигналов акустической эмиссии для слоистых углепластиков и материалов с различными схемами пространственного армирования. Представлено обобщенное описание и сравнение групп рассматриваемых композитов с целью рационального выбора схемы армирования материалов, предполагаемых для практического использования. 
  Получены результаты экспериментального исследования влияния дополнительной высокотемпературной обработки тканого каркаса углеродного композита с последующей полимеризацией и карбонизацией на особенности деформирования и разрушения при одноосном квазистатическом растяжении. 
  Решен ряд методических вопросов, связанных с идентификацией сигналов акустической эмиссии, вызванных разрушением керамического покрытия, нанесенного на изделие из углерод-углеродного композиционного материала. Получены результаты экспериментального исследования повреждения при деформировании керамического теплозащитного покрытия в процессе квазистатических испытаний при нормальных температурах.  
  Результаты работы использованы на предприятиях ПАО «ОДК Сатурн», АО «УНИИКМ» и в учебном процессе кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ФГАОУ ВО «ПНИПУ» в рамках образовательной программы подготовки магистров по направлению 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов».
  Теоретическая и практическая значимость работы состоит в развитии подходов к изучению закономерностей и анализу накопления повреждений и анализа условий разрушения композиционных материалов и керамических теплозащитных покрытий с использованием метода акустической эмиссии.
  Результаты исследований используются на предприятии ПАО «ОДК Сатурн» при оценке свойств полимерных композиционных материалов в зависимости от типов переплетения при проектировании деталей из 3D-армированного ПКМ и на предприятии АО «Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов» при анализе возникновения повреждений в композиционных материалах и керамических покрытиях при деформировании, что подтверждено актами использования результатов НИР. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ФГАОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» в рамках образовательной программы подготовки магистров по направлению 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов».
  Области применения: аэрокосмическая отрасль
chairman_dissertation_council.name: Валерий
chairman_dissertation_council.surname: Матвеенко
chairman_dissertation_council.patronymic: павлович
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой «Динамики и прочности машин»
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Академик
chairman_dissertation_council.wos_research_id: J-7085-2018;
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 9741980900
chairman_dissertation_council.rinc_id: 14481
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Анатолий
organization_supervisor.surname: Ташкинов
organization_supervisor.patronymic: Александрович
organization_supervisor.position: и.о.ректора
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 30.19.57
rubrics.name: Прочность материалов
rubrics.code: 30.19.29
rubrics.name: Разрушение
oecds.code: 02.03.AI
oecds.name: ENGINEERING, AEROSPACE
oecds.code: 02.01.FA
oecds.name: CONSTRUCTION & BUILDING TECHNOLOGY
speciality_codes.name: Механика деформируемого твердого тела
speciality_codes.code: 01.02.04
supervisors.fio: Вильдеман В.Э.
supervisors.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
supervisors.speciality_code: Механика деформируемого твердого тела
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Полилов, А.Н.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Механика деформируемого твердого тела
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Пантелеев, И.А.
opponents.scientific_degree: Кандидат физико-математических наук
opponents.speciality_code: Механика деформируемого твердого тела
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГАОУ ВО "ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"  ФГАОУ ВО "ПНИПУ"  "ПНИПУ"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ПЕРМСКИЙ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1025900513924
protection_organization.supervisor_name: АНАТОЛИЙ
protection_organization.supervisor_surname: ТАШКИНОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСАНДРОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГАОУ ВО "ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"  ФГАОУ ВО "ПНИПУ"  "ПНИПУ"
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ПЕРМСКИЙ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
author_organization.ogrn: 1025900513924
author_organization.supervisor_name: АНАТОЛИЙ
author_organization.supervisor_surname: ТАШКИНОВ
author_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСАНДРОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения