Научная школа

Научная школа в области механики и технологии композиционных материалов

 

Научная школа начала формироваться в 1989 г. после прихода на кафедру профессора д.т.н. В.П. Ставрова, с участием студентов и выпускников открытой по его инициативе специальности «Конструирование и производство изделий из композиционных материалов» и в процессе выполнения исследований и разработок по заданиям государственных программ фундаментальных исследований (ГПФИ, ГПОФИ), программ прикладных исследований (ГППИ, ГПНИ), государственных  научно-технических программ (ГНТП), по грантам Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований и Министерства образования Республики Беларусь, по международным проектам и по хозяйственным договорам с предприятиями Республики Беларусь (перечень научных программ).


Общая характеристика

 ориентация на актуальные запросы и перспективные потребности развития предприятий Республики Беларусь, на современное состояние и перспективы их развития мировой науки и технологий в области полимерных и композиционных материалов, на установление и поддержание тесных контактов с передовыми зарубежными научными центрами и предприятиями, работающим в данной области науки и техники;   

 

 тесная интеграция научных исследований и разработок с подготовкой специалистов по инновационно-ориентированной специальности «конструирование и производство изделий их композиционных материалов»;

 

 направленность теоретических исследований и моделирования на решение практических задач по созданию более эффективных технологий, на формирование оптимальной структуры материалов и геометрии изделии, на сокращение за счет этого затрат на отработку технологических процессов получения материалов и изделий и создание конкурентоспособных изделий; на решение экологических проблем путем использования бытовых и промышленных отходов;

 

 учет при создании новых технических решений, при разработке новых технологий и средств технологического оснащения экономических факторов, включая затраты на разработку и постановку продукции на производство, ее эффективность и риск;

 

 сочетание математических (в том числе статистических) моделей и методов, компьютерного моделирования с экспериментальными исследованиями материалов,  макетов изделий и технологических процессов, в том числе на оригинальных установках собственной разработки, воспроизводящих условия производства;

 

 учет неоднородности, анизотропии и нестабильности микро- и макроструктуры и свойств композитов, нелинейно-вязкого течения матричного полимера и композиций на стадии совмещения компонентов,  консолидации материала и формообразования изделий, неоднородного характера технологических воздействий в процессах структурообразования материала,  формообразования и эксплуатации изделий; 

 

 использование в экспериментальных исследованиях оригинальных методов и средств, обеспечивающих установление влияния структурных факторов на поведение композиций и изделий на их основе. 


Участие студентов, подготовка научных работников

В исследованиях и разработках приняли участие более 100 студентов специальности «конструирование и производство изделий из композиционных материалов», в том числе более 50 – на платной основе. Ими (в том числе в соавторстве) опубликовано более 40 статей, сделано более 100 докладов на научных и научно-технических конференциях, получено 8 патентов на изобретения и полезные модели. 

 

Ведется подготовка научных работников высшей квалификации. Для этого при кафедре имеются:

магистратура по специальности:

1-48 80 04 – Технология и переработка полимеров и композитов

(для выпускников специальности 1-360108 – Конструирование и производство изделий из композиционных материалов);

аспирантура по специальностям

05.16.09 – Материаловедение (химическая промышленность);

05.17.06 – Технология и переработка полимеров и композитов.


Основные научные результаты

– модели кинетики накопления микроповреждений и разрушения волокнистых композитов однонаправленной структуры и хаотически армированных в плоскости и в пространстве, прогнозирование с использованием этой модели показателей деформативности и прочности  материала в изделиях;

– модель перколяции нелинейно-вязкой жидкости через стохастическую натянутую и подвижную волокнистую систему, установление на этой основе закономерностей процессов течения  полимерных расплавов через волокнистые системы;

 теоретические основы пултрузионной пропитки волокнистых материалов высоковязкими полимерными расплавами и создание на этой основе оригинальных способов пропитки и конструкции пропиточных устройств, обеспечивающих высокую производительность процесса;

 теоретические основы одно- и двухстадийной пултрузионной технологии формообразования профильных изделий из армированных теормопластов и создание на этой базе новых технических решений и профилирующих устройств оригинальной конструкции, обеспечивающих получение изделий различной конфигурации;

 

 перколяционная модель консолидации термопластичных препрегов при формообразовании изделий и оптимизация с использованием этой модели режимов формообразования изделий в одно- и двухстадийных процессах;

 

 модель трансформации структуры однонаправленного препрега в процессах формообразования изделий пултрузией, намоткой, укладкой роликом и создание на этой основе теории и способов управления процессами формообразования изделий высоконаполненных термопластичных композиций;

 

 теоретические основы и технология выделения волокнистой фракции из отходов стеклопластика и совмещения ее с некондиционными смешанными отходами термопластичных полимеров для изготовления формованных изделий, решения тем самым проблемы утилизации ранее не использовавшихся отходов; 

 

 закономерности трения и скольжения высоконаполненных термопластичных композиций на поверхности формообразующих элементов оснастки при формообразовании изделий и оптимизация на их основе режимов формообразования изделий из пластицированных заготовок (по методу пласт-формования);

 

 теоретические основы энергосберегающих и «щадящих» армирующие волокна процессов совмещения однонаправленных и хаотически ориентированных и неоднородных волокнистых наполнителей с высоковязкими полимерными расплавами и разработка на этой основе оригинальных способов совмещения  компонентов и формования заготовок и изделий из термопластичных полимеров, в том числе из некондиционных смешанных отходов;

 

 закономерности кристаллизации вторичного полиэтилентерефталата в процессах формообразования изделий и оптимизация на этой основе режимов формообразования изделий из стеклонаполненных композиций;

 

 методология оценки эффективности применения композиционных материалов в изделиях конструкционного назначения по критерию минимальных затрат на единицу удельной энергии деформирования и разрушения материала в условиях эксплуатации, обеспечивающая учет показателей конкурентоспособности изделий на стадии выбора структуры материала и геометрии изделия;

 

 методология предпроектной оценки затрат на разработку и постановку на производство изделий из полимерных и композиционных материалов, оценки эффективности продукта-инновации и риска, обусловленного неопределенностью условий его создания и освоения производства.        


Основные разработки

пултрузионная технология пропитки волокнистых наполнителей расплавами термопластичных полимеров и формообразования профильных изделий из армированых термопластов. По данной технологии получают длинноволокнистые литьевые и прессовочные материалы (ДЛМ и ДПМ), ленты, тела вращения, профили с различной конфигурацией поперечного сечения; трубы из армированных термопластичных материалов для жилищно-коммунального хозяйства, горнодобывающей и химической промышленностей;

технология экструзионного совмещения компонентов и прессования изделий из предварительно пластицированных термопластичных композиций (пласт-формование). По данной технологии получают формообразующие детали и детали внутреннего интерьера для транспортных средств; ящики, полки, перегородки и др. для мебельной промышленности и строительства.


Инновации

Innovative  continuous manufacturing process for reinforced  thermoplastic composites (проект IC15-CT96-0738 по программе Европейской Комиссии INCO-Copernicus). Разработанная по этому проекту пултрузионная технология производства волокнистых композитов с термопластичной матрицей и профильных изделий осваивается в ООО «МонолитПласт» (инновационный проект получил первую премию на Республиканском конкурсе молодежных инновационных проектов в 2010 г.), а также в компании Hanwha L&C Co. Ltd (совместный проект финансируется правительством Республики Корея).

Технология формообразования изделий из пластицированной заготовки, получаемой путем экструзионного совмещения смешанных отходов термопластов (пласт-формованием), освоена в ОАО «Осиповичский завод автомобильных агрегатов» и в ОАО «Воложинская райагропромтехника». Специальные средства технологического оснащения изготовлены по разработкам сотрудников кафедры механики материалов и конструкций. 

Предложения предприятиям, заинтересованным в освоении инноваций, содержатся в отдельном файле.


Основные публикации

По результатам исследований и разработок аспирантами и сотрудниками кафедры - выпускниками специальности «Конструирование и производство изделий из композиционных материалов» опубликовано более 300 работ, сделано более 200 докладов на международных конференциях, получено более 20 патентов Республики Беларусь; защищены диссертации: кандидатские - Е.И. Кордикова (2000), А.В. Марков (2001), О.И. Карпович (2004), А.В. Спиглазов (2007), А.Л. Наркевич (2010) и магистерская - А.А. Колос (2008).

 

Научная школа в области теоретической механики

Научным направлением кафедры является статистическая механика конденсированного состояния вещества.
Профессором Л.А. Роттом был предложен и разработан совместно с учениками метод статистического изучения конденсированных систем – метод условных распределений, позволивший впервые дать для систем с центральным взаимодействием единое статистико-механическое описание фазовых переходов первого рода между твердым телом и жидкостью, между жидкостью и газом и между твердым телом и газом. Полученные к концу семидесятых годов научные результаты обобщены в монографии Л.А. Ротта "Статистическая теория молекулярных систем" (М.: Наука, 1979).

Основные научные результаты и разработки

На кафедре активно исследовалась статистическая теория жидких кристаллов. Впервые на основе строгих методов неравновесной статистической механики разработана общая теория вязкоупругих, тепловых и кинетических свойств жидких кристаллов. Эти исследования составили докторскую диссертацию профессора Немцова В. Б. (Институт теоретической физики НАН Украины, г. Киев, 1987г.).

Доцентом (ныне профессором, бывшим заведующим кафедрой физики) Наркевичем И.И. с помощью метода условных распределений получены новые результаты по статистической теории неоднородных систем, составившие содержание его докторской диссертации, защищенной в 1993 г. в Ленинградском государственном университете. И в настоящее время на кафедре физики много внимания уделяется развитию метода условных распределений, его приложениям к исследованию фазовых переходов и свойств конденсированных систем.

Теория кинетических и динамических процессов в системах частиц с центральным и нецентральным взаимодействием, включающая рассмотрение динамических явлений в твердых телах, различных диффузионных явлений, деполяризованного молекулярного рассеяния света явилась предметом докторской диссертации Вихренко В. С., которая была защищена в Институте физики НАН Беларуси в 1994 году.

В настоящее время на кафедре ведутся интенсивные теоретические исследования решеточных систем, которые имеют важные приложения для анализа интеркаляционных систем (типа рабочих сред литиевых батарей), солнечных элементов; колебательной релаксации сильно возбужденных молекул в конденсированных средах; свойств молекул ДНК; разрабатывается теория сильных электролитов и систем дипольных частиц.

Кафедра поддерживает творческие научные связи со многими научными центрами как в СНГ, так и за его пределами. В частности, сотрудничество с Университетом имени Аристотеля (г. Салоники, Греция) осуществляется в рамках официального межуниверситетского договора о научно-техническом сотрудничестве. Ежегодно наш университет посещает профессор П. Аргиракис и, в свою очередь, сотрудники кафедра посещают Университет имени Аристотеля, результаты исследований докладываются на конференциях, публикуются в международных журналах.

Постоянной заботой кафедры является усиление межпредметных связей и большая ее работа по повышению уровня фундаментальной подготовки будущих специалистов. В этой связи на кафедре много внимания уделялось разработке новых курсов, синтезирующих фундаментальную и практическую подготовку студентов.

Среди новых курсов кафедры важное место занимает курс по прикладной теории колебаний, разработанный профессором Вихренко В.С., по которому подготовлен цикл учебных пособий.

Доцент Хвесько Г.М. разработал курс по динамике машин и виброзащите. В реализации этого курса активное участие принимали доценты Долбин Н.А. и Белов В.В.

Некоторое время назад профессором Немцовым В.Б. были прочитаны курсы по устойчивости процессов химической технологии (физико-химическая механика), по физико-химическим основам дисплейной технологии на жидких кристаллах, по механике сплошных сред, по электромеханике, а доцентом Беловым В.В. – по основам механики нити и некоторым задачам механики сплошных сред.

Участие студентов, подготовка научных работников

На кафедре работает студенческий научный кружок, в котором студенты получают дополнительные знания и готовятся к участию в Республиканской олимпиаде по теоретической механике и к выступлениям на студенческих научных конференциях. Подготовленные кафедрой студенты неоднократно были победителями и призерами на республиканских олимпиадах по теоретической механике. Их студенческие работы, представленные на республиканские конкурсы, были отнесены, в основном, к первой категории.

При кафедре работает аспирантура (по теоретической физике и по физике конденсированного состояния вещества). Успешно защитили кандидатские диссертации Кондратенко А. В. (2001 г., научн. рук. проф. Немцов В. Б.), Грода Я. Г. (2003 г., научн. рук. проф. Вихренко В. С.), Камлюк А. Н. (2004 г., научн. рук. проф. Немцов В. Б.), Ширко А. В. (2008 г., научн. рук. проф. Немцов В. Б.), Гапанюк Д. В. (2009 г., научн. рук. проф. Вихренко В. С.), Ласовский Р.Н. (2011 г., научн. рук. проф. Вихренко В. С.).

Основные публикации

В целом на теоретической основе метода условных распределений защищены свыше дюжины кандидатских и пять докторских диссертаций. Публикации сотрудников кафедры часто появляются в самых престижных международных и республиканских изданиях. Сотрудники кафедры – непременные участники международных, всесоюзных и республиканских научных конференций всех уровней, включая международные как в ближнем, так и дальнем зарубежье.

Кафедра плодотворно использует накопленный научный и педагогический потенциал в научно-методических и учебно-методических разработках, которые всегда в центре внимания коллектива кафедры и приносят ощутимую отдачу. Профессор Ротт Л. А. в течение многих лет возглавлял Республиканское учебно-методическое объединение преподавателей теоретической механики. В 80-е годы прошлого столетия под его редакцией вышло шесть выпусков учебно- и научно-методических работ. Принципиальным достижением кафедры была новая постановка курса теоретической механики в современном образовании инженера химика-технолога. Большая статья на эту тему (Л.А. Ротт, В.Б. Немцов, В.С. Вихренко) опубликована в книге "Теоретическая механика во втузах" (М.: Высшая школа), выдержавшей два издания (в 1971 г. и 1975 г.). Опыт кафедры получил распространение в вузах химико-технологического профиля.

К важным педагогическим достижениям следует отнести учебное пособие доцента, кандидата технических наук Ш. Ф. Марголина "Теория механизмов и машин", выпущенное в 1968 г. тиражом в 41000 экземпляров (23 п. л.). В 2000 г. вышло учебное пособие по теоретической механике, написанное доцентом Хвесько Г. М.

Другим важным направлением научно-методической работы кафедры является проблемное обучение, принципы которого изложены в ряде публикаций. Проблемный подход, проблемные ситуации активно используются преподавателями кафедры.

 

 
Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter