Исследователи Южно-Уральского государственного университета (вуз входит в Союз машиностроителей России) совместно с международными коллегами разработали метод акустической эмиссии, позволяющий фиксировать начало расслоения углепластика и других композитных материалов. Это важный шаг к созданию технологии оперативной диагностики повреждений.
Композитные материалы применяются в промышленности, авиации и строительстве. Их главная слабость – деламинация (расслоение слоев) – практически незаметна внешне, что делает своевременную диагностику крайне сложной задачей. Ученые предложили использовать датчики акустической эмиссии, улавливающие ультразвуковые импульсы внутри материала. В ходе тестов датчики записывали сигналы, возникающие при повреждениях, после чего поверхность излома изучалась под электронным микроскопом, а данные передавались на обработку искусственному интеллекту.
ИИ выделил 4 звуковых шаблона, каждый из которых соответствует определенному типу повреждения: растрескиванию матрицы, отслоению волокна от матрицы, вытягиванию волокна, разрыву волокна.
Дополнительно ученые ввели параметр AEER – скорость накопления акустической энергии на миллиметр роста трещины. Оказалось, что вытягивание волокон выделяет больше энергии, чем другие типы повреждений: возникающее трение поддерживает межслойные «мостики», которые замедляют распространение трещины.
На основе AEER и параметра межслойной вязкости исследователи планируют разработать полноценную технологию оперативной диагностики повреждений композитов.