用於測量複合材料內部應力的非接觸式方法

來自NUST MISIS複合材料中心的科學家開發了一種聚合物複合材料內部電壓控制的非接觸方法。

「由Sergey Kaloshkin教授領導的NUST MISIS複合材料中心的科學家提出了一種非接觸式聚合物複合材料內部電壓控制方法。現在可以更有效地評估航空器部件，輸油管道，船體以及其他工業和運輸設施運行過程中的內部損害程度，「NUST MISIS校長Alevtina Chernikova說。

碳塑料，玻璃纖維或混合複合材料在製造後沒有這樣的內部應力水平。相反，應力在運行負荷，外部環境和天氣的影響下出現並累積，這會導致材料損壞並降低其承載能力。這些變化會影響運行安全，必須及時確定。

有一些方法可以控制複合材料結構中的應力，但它們往往不方便，有時由於預測的準確性而不可接受。例如，非接觸式方法（超聲波，聲波探傷，剪切成像）可以檢測已經發生的缺陷，並且不會提供有關材料內的應力或其在整個結構中的分布的信息。用於評估框架中的應力狀態的可接受的方法都需要使用各種膜感測器的貼紙與材料接觸和連接。這就是為什麼在出現缺陷之前檢測某些東西的方法，目前不可能用非接觸方法。

這項研究的想法是使用直徑為10-60微米的非晶軟磁電路來評估複合材料中的應力狀態。在製造階段，電線鋪設在碳纖維層之間，形成一個應力敏感的柵格。

圍繞微絲的應力狀態影響物質如何對外部磁場作出反應。因此，這些測量可以在不接觸的情況下進行，與感測元件的連接或者在製造階段嵌入材料內的貼紙進行。研究人員只需使用一個感測器也很重要，而不像某些需要在兩側暴露設備的缺陷檢測方法。事實上，這種技術通過使修復更容易，並且可以更加準確地預測未來缺陷，從而以非接觸方式顯著簡化，加速並降低評估複合材料狀態的成本。

研究人員已經研究出如何將軟磁線引入複合材料中，以及如何確保複合材料的性能不會降低。同樣，他們也掌握了不同的測量模式。

航空和航天工業的幾名代表以及複合材料的開發人員已經高度重視這種新方法。據Andrey Stepashkin說，現在研究人員必須「走出實驗室」：開發一個基於實驗室設備的「現場」原型和測量系統。

「我們邁出了漫長旅程的第一步。但我們已經看到了我們發展的實際應用。此外，它具有更多的特點：引入到材料中的微絲網可以提供玻璃纖維結構中發生的靜電荷的額外消耗。我們的電線非常有能力取代現在插入這些材料的金屬網格「，他補充說。

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