В апреле 2022 г. в СПбГМТУ, в рамках программы академического лидерства «Приоритет 2030», успешно завершен первый этап проекта по созданию цифровой платформы проектирования оптимальных конструкций из полимерных композитов (ПКМ), предназначенных для использования в условиях низких температур. Новая технология позволит точно определять необходимые размеры, структуру, состав материала и набор формирующих конструкцию процедур, включая автоматизацию выкладки и намотки.
В центре внимания специалистов кафедры строительной механики корабля (руководитель - профессор А.А. Родионов) – прочность и надежность композитных структур и оболочек морской техники в температурной зоне ниже - 40º С, которая не регламентируется существующими правилами и нормативами. Комплексный учет механических и тепловых свойств армирующих и связующих компонентов требует применения мультифизических численных моделей и широкого экспериментального исследования для определения зависимости свойств композита (упругих, пластических, адгезионных) от температуры на микро- и макроуровне. Кроме того, специфика морской техники нуждается в неординарных решениях для оценки внешних нагрузок.
Оптимальность конструкций определяется по критериям массы, стоимости и надежности с учетом ограничений мгновенной и длительной прочности, стохастическому характеру нагрузок, разбросу свойств композита и технологическим параметрам его создания. В отдельных случаях свойства ПКМ имеют ряд преимуществ по сравнению с металлами – например, легкость, некорродируемость и химическая нейтральность. Однако различная теплопроводность составляющих композита провоцирует микрорастрескивание и нарушение адгезии материала. С учетом этих обстоятельств, наиболее перспективными для применения являются пластики на основе карбона.
Несущие конструкции судового корпуса, мачт и надстроек, сосуды и танки для хранения криогенных жидкостей, конкретные объекты судового машиностроения, коммуникации судовых систем – вот далеко не полный перечень объектов применения платформы. Кроме того, с помощью этой технологии можно расширить перечень Правил классификационных обществ для освидетельствования конструкций из ПКМ.
