علماء الروس يتوصلون إلى طريقة للتنبؤ بتعطل الطائرات
اقترح علماء من الجامعة الوطنية للأبحاث التكنولوجية "ميسيس" لأول مرة طريقة تماس عن بعد لقياس الجهد داخل مركبات البوليمير، التي يمكن بفضلها التنبؤ بظهور العيوب وليس فقط مجرد تشخيصها.
ويمكن لهذه الطريقة أن تساعد في إجراء تقييم غير مكلف وسهل للأضرار التي يمكن أن تلحق بالهياكل المصنوعة من المواد المركبة، على سبيل المثال مكونات الطائرات أو هياكل السفن، حسب "سبوتنك".
وتستخدم المواد المركبة، اليوم، في قطاع النقل على وجه الخصوص، ومن أجل تقييم نوعية ومتانة المادة، من المهم إجراء تقييم الجهد داخل بنية الهيكل بأكمله، إن كان ذلك في مرحلة التصنيع أو عند الاستخدام، كما أن هناك مواد مركبة يصل جهدها الداخلي بعد الإنتاج إلى 95% من الحد الأقصى من المتانة، وقد تم نشر هذا البحث في مجلة Journal of Alloys and Compounds.
ولا يوجد لدى البوليمر المدعم بألياف الكربون والألياف الزجاجية والمواد المركبة الهجينة مثل هذا المستوى للجهد الداخلي بعد التصنيع، لكن يتراكم الجهد تحت ضغط أحمال التشغيل وكذلك البيئة الخارجية والعوامل الجوية، وهذا يؤدي إلى تلف المواد وانخفاض في قدرتها على التحمل.
وفي هذا الإطار أوضح الخبير أندريه ستيباشكين كبير الباحثين في مركز المواد المركبة إن طرق قياس الجهد في هياكل المواد المركبة غالبا ما تكون غير مريحة، فعلى سبيل المثال تسمح طرق التماس عن بعد بالكشف عن العيوب التي تظهر مباشرة، لكنها لا تقدم أي معلومات عن الجهد التي تتعرض له المادة ولا عن انتشاره على طول جسم الهيكل، في حين أن الطرق التقليدية لتقييم الإجهاد هي طرق تماس مباشر وتتطلب الاتصال بالمواد عن طريق الملصقات، فالمرحلة التي تسبق ظهور العيوب من خلال الطرق التماس عن بعد غير مدروسة على الإطلاق، ولهذا نحن نضطر لتصميم طريقة جديدة.
وتهدف هذه الفكرة إلى تقييم الجهد بفضل أسلاك صغيرة ممغنطة لينة غير متبلورة، والتي تثبت في أثناء مرحلة التصنيع بين طبقات البوليمر المدعم بألياف الكربون، وتشكل شبكة حساسة تكشف عن قيمة الجهد التي تتعرض له المادة.
كما أن حالة الإجهاد في المادة المحاطة بسلك صغير، تؤثر على كيفية تفاعل المادة في السلك مع المجال المغناطيسي الخارجي، وبالتالي يمكن أن يجري القياس من دون تماس، دون ربط أجهزة الاستشعار بالمادة، أي أنه لا نحتاج للملصق لأنه مدمج داخل المادة بعمق مطلوب في مرحلة التصنيع.
ولاحظ المصممون إمكانية استخدام جهاز استشعار واحد فقط خلافاً للطرق التقليدية للكشف عن العيوب والتي تتطلب وضع الأجهزة على جانبي المادة التي يراد قياس جهدها، فهذه التقنية تبسط إلى حد كبير وتسرع وتقلل من تكلفة عملية تقييم حالة المركب مما يتيح ليس فقط تحديد العيوب بطريقة التماس عن بعد وإنما التنبؤ بظهورها بشكل مسبق.
واختبر الباحثون، مختلف طرق القياس وطريقة إدخال الأسلاك في المركب، متأكدين من أن خصائص المادة لا تنهار بسبب ذلك، وتم تقييم ما توصلوا إليه عالياً من قبل بعض ممثلي الصناعات الفضائية والطيران، ومصممي المواد المركبة.
ويقول أندريه ستيباشكين إنه ينبغي على فريق العمل الآن مغادرة المختبر والعمل على تصميم نموذج لجهاز استشعار ونظام قياس على أساس جهاز المختبر.
وأكد: "لقد قمنا بالخطوة الأولى فقط، لكننا أصبحنا نرى تطبيقًا ملموسًا لتصميمنا، الذي يتمتع بقدرات إضافية مثل إمكانية دمج شبكة من الأسلاك الصغيرة في المادة يمكن أن تسمح بتوفير خروج الشحنة الثابتة في الهياكل المصنوعة من الألياف الزجاجية، أي أن أسلاكنا يمكن أن تحل محل الشبكات المعدنية التي يتم دمجها حاليًا في هذه المواد.
تعليقات الفيسبوك