Учёные Томского государственного университета построили физико-математическую модель поведения льда при ударных нагрузках. С её помощью они рассчитали, как металлическая обшивка самолёта реагирует на удар частиц льда или града.
Исследователи смоделировали столкновение ледяной сферы с тонкими листами мягкой стали — материала, который применяют в высоконагруженных узлах авиационных конструкций. Модель воспроизводит взаимодействие в микросекундном диапазоне: появление первых очагов разрушения и рост трещин.
Расчёты показали: при скорости движения около 3600 км/ч ледяная частица пробивает насквозь одну металлическую пластину толщиной 1 мм. Если оболочка состоит из трёх таких пластин, пробития не происходит — конструкция получает деформацию средней степени, а сам лёд дробится.
В дальнейшем нам предстоит понять, насколько критичен случай, когда металл не пробивается льдом, а пластически деформируется. Совместно с разработчиками мы планируем оценить, будет ли аппарат функционировать после деформации оболочки разной степени и в каких случаях может произойти разгерметизация.
Результаты моделирования, по заявлению авторов, могут применяться в авиакосмической отрасли при выборе толщины и структуры обшивки. Цель — обеспечить защиту от внешних ударов без неоправданного увеличения массы конструкции.
Ранее в ТГУ уже создавали компьютерную программу для моделирования поведения льда при динамических нагрузках и изучали разрушение конструкций из ледяного блока и металлических пластин. Тогда выяснилось, что лёд с большим содержанием воздуха разрушается медленнее низкопористого.
Читайте ещё материалы по теме:
- Для авиастроения и автомобильной промышленности: учёные ТГУ научились делать алюминий таким же прочным, как сталь
- Для машиностроения и медицины: учёные ТГУ укрепили защиту магниевых сплавов на 40%
- Для авиации и машиностроения: новый метод защиты магниевых сплавов с редкоземельными металлами разработали в ТГУ