Пермские математики разработали способ испытания новых материалов для автомобильных шин
Учёные механико-математического факультета Пермского университета запатентовали новый циклический способ испытания полимерных материалов, который позволяет получить большой объём информации при растяжении и релаксации одного образца. Технология тестирования помогает собрать данные о размягчении, нелинейном поведении материала в условиях больших деформаций и накоплении остаточных деформаций. Новый метод тестирования отличается возможностью снизить расходы на этапе испытаний.
Недавно опубликованная в СМИ концепция снижения автомобилизации населения указывает на автомобильные шины как один из основных источников загрязнения в городах. В процессе эксплуатации эта деталь автомобилей подвергается большому количеству физических и химических воздействий, что приводит к ее постепенному выходу из строя. Кроме экологического ущерба это несет риски и для безопасности дорожного движения.
«Производители шин обычно не исследуют процесс размягчения материала. Наши расчёты показали, что при игнорировании этого процесса возможны ошибки в прогнозах поведения шины. Поэтому мы обязательно анализируем и этот процесс в рамках испытания даже одного образца. С научной точки зрения этот эффект важен для понимания того, какие процессы происходят на структурном уровне материала», – рассказал профессор кафедры вычислительной и экспериментальной механики ПГНИУ, доктор физико-математических наук Александр Свистков.
Исследователи изучают механические свойства эластомерных нанокомпозитов, в частности, резин. Эластомерные нанокомпозиты состоят из каучука, в котором содержатся жёсткие частицы размером в несколько десятков нанометров. Добавление жёстких наночастиц существенно улучшает эксплуатационные свойства получаемой резины. Такой материал может удлиняться в несколько раз и при этом не разрываться. Исследование соответствует направлению «Новые материалы и вещества» Пермского НОЦ «Рациональное недропользование».
Запатентованный способ тестирования заключается в циклическом растяжении и сжатии образцов с постоянной заданной скоростью и нарастающей амплитудой удлинения со сменой осей.
«Метод подходит для исследования дорогих нанокомпозитных материалов, которые изготавливаются по новым рецептурам и усовершенствованным технологиям. На одном образце мы можем получить информацию о вязкоупругом поведении, росте остаточных деформаций, равновесной кривой при медленном удлинении материала. Если в рассматриваемом образце есть отклонение от среднего поведения, то оно сразу будет видно на всех исследуемых процессах, и мы сможем рассматривать связь между явлениями», – комментирует Александр Свистков.
