В КФУ разработали инновационную систему нагружения образцов для компьютерного томографа

Сотрудники НИЛ механики оболочек Института математики и механики им. Н.И. Лобачевского и НИЛ рентгеновской и компьютерной томографии Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета создали инновационную систему нагружения образцов для проведения экспериментов с помощью промышленного компьютерного томографа

Это устройство, не имеющее отечественных аналогов, предназначено для контроля физико-механических свойств материалов, что особенно важно в конструкциях со сложной внутренней структурой. 

«Оснастка для промышленного томографа позволяет воздействовать на образцы сжимающей силой во время их сканирования в томографе. Основная задача – оценить изменение физико-механических свойств материалов или конструкций при воздействии эксплуатационных нагрузок. Она адаптирована под особенности работы томографа, что гарантирует высокое качество получаемых данных», – проинформировал один из авторов разработки, научный сотрудник Лаборатории механики оболочек ИМиМ Никита Харин.  

Устройство, по словам Никиты, позволяет выявлять внутренние дефекты материалов, возникающие в процессе их изготовления, и отслеживать, как ведет себя тот или иной материал при нагрузке.

«С помощью оснастки мы можем диагностировать такие дефекты, как расслоение, трещины, каналы и изменения внутренней структуры. Это дает возможность более точно оценивать физико-механические характеристики образцов и прогнозировать их эксплуатационное поведение», – уточнил Н. Харин.

Он добавил, что существуют европейские аналоги этого устройства, но они уступают созданному в КФУ.

«Максимальная нагрузка подобных зарубежных устройств для компьютерного томографа составляет 2–3 килоньютона, что ограничивает их использование для прочных материалов. Максимальная нагрузка, которую можно воспроизвести на нашем устройстве, – 10 килоньютон. Кроме того, область съемки у нашей системы нагружения образцов составляет 130 миллиметров, а у аналогов она намного меньше. К тому же зарубежные устройства стоят примерно в десять раз дороже», – рассказал Харин.    

Недавно сотрудники лаборатории, используя созданное ими устройство, исследовали механические характеристики изготовленных методом FDM-печати пористых образцов PLA-пластика с различными углами эллиптичности пор. Полученные ими результаты представлены в статье.

«Изначально численные расчеты не совпадали с данными наших экспериментов, но благодаря использованию созданной нами оснастки было выявлено наличие возникающих при производстве и эксплуатации образцов мезопор между слоями PLA-пластика. После корректировки численного решения удалось достичь соответствия между расчетами и экспериментальными данными», – проинформировал Никита Харин.

Лаборант-исследователь Лаборатории механики оболочек ИМиМ, староста малого конструкторского бюро Ксения Спиридонова является одним из создателей инновационной системы нагружения образцов.

«Сейчас ведется работа над ее усовершенствованной версией, – поделилась она. – Благодаря встроенному программному обеспечению, наше устройство обеспечивает полную автоматизацию процесса нагружения, что значительно упрощает проведение экспериментов и позволяет гибко управлять параметрами тестов. Верификация точности показала минимальные отклонения, что делает нашу оснастку для томографа универсальной для исследований, включая анализ композитных и пористых материалов».