Инженеры из Сколтеха совместно с Харбинским политехническим университетом разработали новый тип соединений для композитных конструкций, который способен заменить тяжелые и подверженные коррозии металлические болты. Об этом информирует пресс-служба образовательного учреждения.
В полностью композитных мостах, морских причалах, охладительных башнях ТЭС и других сооружениях из полимеров металлические болты становятся уязвимой частью конструкции. Они увеличивают вес, сокращают срок службы и особенно быстро разрушаются в агрессивных условиях. По словам руководителя исследования Александра Сафонова, сегодня срок службы целого сооружения нередко определяется ресурсом стальных креплений, в то время как композитные элементы сохраняют свою прочность значительно дольше.
Ученые предложили заменить болтовые соединения композитными заклепками из армированного стекловолокном полипропилена. Такой крепеж изготавливается непосредственно на месте: термопластичный штырь проходит через детали конструкции, после чего его концы нагревают и сплющивают, превращая в монолитное соединение. Профили сооружений при этом производятся из термореактивного полимера, который сохраняет свою форму при нагреве, что обеспечивает стабильность всей системы.
Заклепки создаются методом пултрузии — через фильеру пропускается армирующее волокно, пропитанное полимерным связующим. Полученный материал способен выдерживать высокие нагрузки и не подвержен коррозии. Инженеры испытали такие соединения на прочность и долговечность, сравнив их с традиционными болтами, клеевыми соединениями и комбинированными методами крепления. В ходе тестов определяли разрушающую нагрузку и количество циклов нагружения, которые выдерживает конструкция при снижении нагрузки до 20−90% максимальной.
Результаты показали, что композитные заклепки обеспечивают сопоставимую или более высокую усталостную прочность по сравнению с металлическими болтами, при этом значительно уменьшают массу узла и полностью исключают риск коррозии. Комбинация заклепки с клеевым слоем продемонстрировала еще более высокие показатели долговечности.
Полученные данные открывают возможности для создания полностью композитных инженерных сооружений без металлических составляющих — от мостов и причалов до химических контейнеров и конструкций для тяжелых промышленных условий.
Фото: hi-tech.mail.ru