МЕГАГРАНТЫ

Лаборатория композиционных и керамических материалов

О лаборатории

Наименование проекта
Создание научной лаборатории композиционных и керамических материалов с применением к Арктическим транспортным средствам (LCCM)

№ договора:

14.Z50.31.0036

Сайт лаборатории

Наименование организации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"

Область научных исследований
Механика и машиностроение

Целью работы является создание и изучение композиционных и керамических материалов для транспортных средств и конструкций, работающих в условиях Арктики при низких температурах, агрессивном влиянии морской воды и больших механических нагрузках.
Задачами проекта являются:
- Оценка микронапряжений и микрорастрескивания при термической нагрузке поликристаллических керамик; - Разработка методов оптимального проектирования композитных элементов конструкций, работающих в экстремальных условиях Арктики. - Анализ возможности замены традиционных конструкционных материалов композиционными материалами с учетом уровней напряжений и условий эксплуатации машин (интервал температур, характер ландшафта). - Создание экспериментальной климатической камеры для проведения испытаний, моделирующих широкий спектр эксплуатационных режимов для арктических транспортных сред, работающих в сложных климатических условиях (моделирование стационарных температурных режимов -60/+60, влажность до 90%).
- Определение оптимальных параметров микроструктуры композиционных и керамических материалов (объемное содержание наполнителей и армирующих элементов и их ориентационное распределение), работающих в экстремальных условиях Арктики, для заданного сочетания механических и теплофизических свойств: 1) прочности и жесткости 2) требований теплозащиты и термостойкости, 3) минимальной абсорбцией влаги и надежной работы в условиях арктического морского климата, 4) низкого удельного веса; - Разработка мониторинга деградации механических свойств посредством слежения за изменением электропроводностью. - Расчет композиционных элементов конструкций на основе полимерных и керамических материалов. - Оценка улучшения эксплуатационных свойств (с учетом аварийных ситуаций) транспортных средств с учетом характеристик композиционных материалов. - Разработка гипотез для проведения ускоренных климатических испытаний и их экспериментальная проверка в камере.
- Анализ эволюции микроструктуры композиционных и керамических материалов, работающих в условиях Арктики, и их эффективных упругих и теплопроводящих свойств. - Исследование поведения композиционной керамики и полимерных композитов при нагрузках близких к предельным. - Экспериментальное определение физико-механических свойств рассматриваемых материалов в широком диапазоне температур. - Разработка технического задания и конструкторской документации на элементы машин, выполненных из композиционных или керамических материалов, необходимых для передачи сторонним организациям для изготовления композиционных материалов и керамик. - Оценка и оптимизация характеристик длительной прочности композитов в условиях циклического механического и температурного воздействия. - Натурные испытания транспортных средств. - Составление заключения о применимости композиционных материалов в арктических транспортных средствах.

Ведущий учёный

facultyKachanov 

ФИО: Качанов Марк Лазаревич

 

Дата рождения 06.08.1946

Гражданство
США

Ученые степень и звание
Доктор философии

Место работы

Университет Тафтса

Область научных интересов

Микромеханика и наномеханика материалов. Механика множественных трещин и повреждённости.
Контакт шероховатых тел.
Геофизика и механика скальных пород.
Индустриальное приложения:
- Нефтяные проблемы (трещины и разломы в горных породах, механика горных пород насыщенных жидкостью, анизотропия скоростей волн и извлечение информации из них).
- Пористые керамики используемые в технологиях фильтрования. Поведение керамик в условиях теплового удара.
- Напыленные покрытия - тепловой барьер в газовых турбинах (связь упругих и теплоизоляционных свойств с микроструктурой).
- Нано-индентация пьезоэлектриков.

Достижения и награды

Почетная премия Фулбрайта.
Премия фонда имени Александра фон Гумбольдта для заслуженных ученых.
Главный редактор журнала International Journal of Engineering Science (Импакт фактор 2,668)

Micromechanics, Microstructure-Property Relations

Micro-Cracking, Damage

Materials Science Applications

Nano

Bio Materials

Geophysics & Rock Mechanics

Thermal Barrier Coatings

Piezoelectrics


Результаты исследований

Публикации

Design of the corrugated-core sandwich panel for the arctic rescue vehicle (S.A. Lurie, Yu.O. Solyaev, D.B. Volkov-Bogorodskiy, V.M. Bouznik, A.A. Koshurina)

Redirection of a crack driven by viscous fluid (Monika Perkowska, Andrea Piccolroaz, Michal Wrobel, Gennady Mishuris)

Evaluation of the probability density of inhomogeneous fiber orientations by computed tomography and its application to the calculation of the effective properties of a fib er-reinforce d composite (Tatiana Mishurova, Natalia Rachmatulin, Patrick Fontana, Tyler Oesch, Giovanni Bruno, Enrico Radi, Igor Sevostianov)

Influence of mean distance between fibers on the effective gas thermal conductivity in highly porous fibrous materials (S.A. Lurie, Y.O. Solyaev, D.V. Lizunova, L.N. Rabinskiy, V.M. Bouznik, O. Menshykove)

Connections between anisotropic tensors of thermal conductivity and thermal expansion coefficients (Aref Mazloum, Igor Sevostianov)

On the anisotropy of cracked solids/1 (R. Lapin, V. Kuzkin, and M. Kachanov//International Journal of Engineering Science-2018.- Том 124.-Стр. 16-23)

Electrical conductivity of epoxy-graphene and epoxy-carbon nanofibers composites subjected to compressive loading (A. Govorov, D. Wentzel, S. Miller, A. Kanaan, and I. Sevostianov //International Journal of Engineering Science-2018.- Том 123.-Стр. 174-180)

On the anisotropy of cracked solids (R. Lapin, V. Kuzkin, and M. Kachanov //International Journal of Engineering Science-2018 – №124 – p. 16-23)

On assessing damage in austenitic steel based on combination of the acoustic and eddy current monitoring (V.V. Mishakin, V.A. Klyushnikov, A.V. Gonchar, M. Kachanov//International Journal of Engineering Science - 2018 – p. 17-22)

On the effective properties of polycrystals with intergranular cracks (I. Sevostianov, M. Kachanov. – №156-№157. – Стр. 243-250)

On a combined thermal/mechanical performance of a foam-filled sandwich panels (Y. Solyaev, S. Lurie, A. Koshurina, V. Dobryanskiy, M. Kachanov // International Journal of Engineering Science. – №134. – Стр. 66-76)

Design of the corrugated-core sandwich panel with external active cooling System (S.A. Lurie, Yu.O. Solyaev, A.A. Koshurina, M.L. Kachanov //Composite Structures -2018 – p. 278-286)

Micromechanical modeling of non-linear stress-strain behavior of polycrystalline microcracked materials under tension (G. Brunoa, M. Kachanovc, I. Sevostianove, A. Shyamf // Acta Materialia)

Back to top