Les matériaux composites sont de plus en plus populaires. L'un des principaux matériaux composites pour les structures modernes est le plastique renforcé de fibres de verre (GFRP), qui est couramment utilisé dans l'aviation, les transports modernes et les centrales éoliennes. Les scientifiques de l'Université d'État du Sud de l'Oural ont mené des études approfondies sur les propriétés balistiques du GFRP afin d'améliorer l'efficacité de son utilisation.

Le GFRP est relativement bon marché et a une résistance élevée. Cependant, pratiquement tous les résultats bien connus concernant les caractéristiques balistiques du GFRP ne prennent pas en compte les différentes charges survenant lors de l'exploitation des structures ou ne considèrent pas des vitesses de chargement à impact relativement faible. À la fois, un problème plus fréquemment rencontré est celui des impacts à grande vitesse. L'équipe de scientifiques de l'Institut d'ingénierie et de technologie de SUSU a déterminé les caractéristiques balistiques du plastique renforcé de fibres de verre exposé à des charges opérationnelles à une vitesse élevée de charge d'impact.

"Souvent, nez de trains modernes, qui sont fabriqués à partir de matériaux composites, sont exposés à des chocs lors du mouvement du train. Nous avons étudié l'influence de la force d'impact sur une plaque en matériau composite sous la charge opérationnelle normale. Nous avons étiré l'échantillon, créer une condition tendue, puis déterminé ses propriétés balistiques lors d'un impact, " dit l'un des auteurs du projet, Mikhaïl Jikharev.

Un banc d'essai d'accélération compact a été utilisé pour étudier les propriétés balistiques. Au cours de l'expérimentation, un support balistique a été placé à l'intérieur de la machine d'essai pour étirer l'échantillon à la valeur donnée de charge préliminaire. La vitesse du projectile variait de 100 à 800 m/s pour chaque niveau de chargement.

Afin de recevoir une image complète des propriétés du GFRP, une simulation ANSYS Workbench a utilisé des éléments finis de plaques préchargées et exposées à un impact balistique. Les résultats de la modélisation numérique étaient suffisamment proches des données obtenues au cours de l'expérience réelle.

"Nous avons déterminé les dépendances de la valeur limite balistique sur la valeur de la précharge, " explique Mikhail Zhikharev. " C'est ainsi que nous avons déterminé que la limite balistique d'une plaque en GFRP diminue de 15 % sous charge jusqu'à 50 % de la limite de résistance ultime. Compte tenu des données obtenues, Les trains et tramways modernes en GFRP peuvent être conçus pour être plus résistants aux charges opérationnelles. Cela augmentera leur fiabilité et leur durée de vie."