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).