Южноуральские ученые изучают усталость материалов

 

Уникальные разработки молодого инженера-исследователя кафедры «Летательные аппараты» Политехнического института ЮУрГУ Алексея Ерпалова с помощью точных расчетов на ресурс могут многократно продлить срок службы летательной, автомобильной или железнодорожной техники.

Сотрудник кафедры «Летательные аппараты» 26-летний Алексей Ерпалов еще только планирует защитить диссертацию на тему «Исследование характеристик сопротивления усталости материалов и расчет ресурса конструкций при ассиметричном случайном нагружении», но его разработки на региональном уровне уже признаны академическим сообществом. В рамках Проекта 5-100 молодой ученый выиграл грант конкурса «Поддержка молодой науки – 2016» и опубликовал несколько научных статей, две из которых были опубликованы в журналах топ-50% Scopus. Сегодня аналогичные исследованияв России никем не проводятся, однако они, по мнению инженера-исследователя, необходимы для того, чтобы продлить срок службы летательной, автомобильной или железнодорожной техники. С этой целью необходимо определить усталостные характеристики материала и просчитать его разрушение при воздействии вибрационных сил.

«Абсолютно на все конструкции, будь то автомобиль, летательный аппарат или морское судно, воздействуют вибрации разной интенсивности, – рассказывает Алексей Ерпалов. - Возьмем для примера автомобильный транспорт: при езде по асфальту на авто будут влиять незначительные вибрации, а вот по грунтовой дороге - уже более серьезные. Длительное воздействие вибраций приводит к качественным изменениям конструкций, которые чаще всего носят усталостный характер. Это означает, что конструкция рано или поздно разрушится при длительном воздействии вибрации на нее. Чтобы это оценить существуют различные методики оценки усталостной долговечности, иодин из параметров, влияющих на долговечность – асимметрия нагружения, которую я и исследую в диссертационной работе».

Проблематикой усталостной долговечности материалов занимались в советские времена такие авторитетные ученые и преподаватели университета как Л.А. Шефер, Н.И. Гриненко, И.Г. Завалич, В.Г. Ежов и другие. Однако аналоговая техника и отсутствие современных ЭВМ на тот момент не позволяла производить точные расчеты. Сегодня в ЮУрГУ для лаборатории «Экспериментальная механика» закуплены современные электродинамические вибростенды различной мощности, которые дают возможность проводить самые сложные испытания и моментально их оцифровывать.

«Современная наука шагнула далеко вперед, в мире появилась новая электроника, новые разработки, совершенноекомпьютерное оборудование, которое позволяет намного точнее проводить расчеты и вычислять допущения, по сравнению с теми, что были в советское время. Нужно учесть и современные тенденции к уменьшению материалоемкости и эргономичности конструкций. К примеру, если материал автомобиля легче, значит - экономичней, меньше уходит бензина. Однако легкая конструкция должна быть и прочной. Причем прочной не только при ударе, но и при длительном воздействии вибраций. Все мои исследования имеют прикладной характер и направлены на повышение точности расчета долговечности конструкций. На их основе мы даем рекомендации, которые в дальнейшем могут быть использованы производителями для совершенствования их моделей», - уточняет Алексей Ерпалов.

Разработки Алексея Ерпалова можно внедрять на предприятиях по производству гражданской техники, в авиастроении, судо- или автомобилестроении. Например, для усовершенствования характеристик долговечности и надежности легковых или грузовых автомобилей.

«Уникальность исследования в том, что делается акцент на ассиметричной случайной нагрузке, – подчеркивает инженер-исследователь. - По сути, такие испытания мы можем провести для любой компании, исследовать ее образцы и получить усталостные характеристики материала. Однако, сами по себе исследования довольно дорогостоящие, чтобы собрать статистическую базу всего одного видаматериала надо сломать около 100 образцов и протестировать его на 5-6 уровнях нагрузки. Только крупные промышленные предприятия могут себе это позволить».

Для каждого испытания Алексей  Ерпалов написал и зарегистрировал уникальные программы для ЭВМ. В ближайших планах молодого ученого защитить диссертацию, написанную под руководством доктора технических наук, профессора Леопольда Анатольевича Шефера, вести преподавательскую деятельность в вузе на кафедре «Летательные аппараты» и продолжить научные изыскания по теме, которую, по словам  исследователя ,можно изучать всю жизнь и результаты которой будут всегда полезны обществу. 

Оксана Кувакина, фото Олега Игошина
Вы нашли ошибку в тексте:
Просто нажмите кнопку «Сообщить об ошибке» — этого достаточно. Также вы можете добавить комментарий.