Composietmaterialen worden steeds populairder. Een van de belangrijkste composietmaterialen voor moderne constructies is glasvezelversterkte kunststof (GFRP), die veel wordt gebruikt in de luchtvaart, moderne transport- en windenergiecentrales. Wetenschappers van de South Ural State University hebben uitgebreide studies uitgevoerd naar de ballistische eigenschappen van GFRP om de efficiëntie van het gebruik ervan te verbeteren.

GFRP is relatief goedkoop en heeft een hoge sterkte. Echter, vrijwel alle bekende resultaten met betrekking tot ballistische eigenschappen van GFRP houden geen rekening met verschillende belastingen die optreden bij het bedienen van de constructies of houden rekening met relatief lage impactbelastingssnelheden. Tegelijkertijd, een vaker voorkomend probleem zijn botsingen met hoge snelheid. Het team van wetenschappers van SUSU's Institute of Engineering and Technology heeft de ballistische eigenschappen van glasvezelversterkte kunststof bepaald onder blootstelling aan operationele belastingen met een hoge snelheid van impactbelasting.

"Vaak, neuzen van moderne treinen, die zijn vervaardigd uit composietmaterialen, worden blootgesteld aan schokken tijdens het rijden van de trein. We hebben de invloed bestudeerd van de slagkracht op een plaat van composietmateriaal onder de normale werkbelasting. We hebben het monster uitgerekt, het creëren van een gespannen toestand, en vervolgens zijn ballistische eigenschappen bepaald in een impact, " zegt een van de projectauteurs, Michail Zhikharev.

Voor het bestuderen van de ballistische eigenschappen is gebruik gemaakt van een compacte acceleratietestbank. Tijdens het experiment, een ballistische standaard werd in de testmachine geplaatst om het monster uit te rekken tot de gegeven waarde van de voorlopige belasting. De snelheid van het projectiel varieerde van 100 tot 800 m/s voor elk laadniveau.

Om een ​​volledig beeld te krijgen van de eigenschappen van de GFRP, een ANSYS Workbench-simulatie gebruikte eindige elementen van voorgeladen platen en blootgesteld aan een ballistische impact. De resultaten van numerieke modellering lagen voldoende dicht bij de gegevens die in de loop van het echte experiment werden verkregen.

"We hebben de afhankelijkheden van de ballistische grenswaarde bepaald op de waarde van de voorbelasting, " legt Mikhail Zhikharev uit. "Zo hebben we vastgesteld dat de ballistische limiet van een plaat gemaakt van GFRP met 15 procent onder belasting tot 50 procent afneemt van de uiterste sterktelimiet. Rekening houdend met de verkregen gegevens, moderne treinen en trams van GFRP kunnen worden ontworpen die beter bestand zijn tegen operationele belastingen. Dit verhoogt hun betrouwbaarheid en levensduur."