CHANGES IN THE MATERIAL PROPERTIES AND HEAT AND HUMIDITY CONDITIONS FOR LONG-TERM OPERATION OF PRODUCTS AND DIAGNOSTICS OF THE DEPENDENCE OF THERMOPHYSICAL PROPERTIES ON HEATING RATES

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The complex of works on the diagnostics of changes in the material properties due to aging includes accelerated climatic tests (ACT) and performance tests before and after ACT. Along with the use of various methods for diagnosing defects that arise and develop during aging, it is also important to determine the changes in the thermophysical, moisture-physical and other properties of materials that have passed long-term operation associated with the processes of changes in the material structure. In addition to the method of synchronous analysis of changes in the thermophysical and moisture-physical properties of materials due to aging and corresponding corrections to changes in the heat and humidity conditions of products during long periods of operation and storage, an experimental facility and a method for experimental and analytical determination of the thermophysical properties of materials at variable heating rates based on the results of thermal tests of samples that have passed and have not passed ACT, using the approximation-superposition method in the analysis of test results to solve the inverse problem of thermal conductivity.

About the authors

V. G Degtiar

Joint Stock Company "Academician V. P. Makeyev State Rocket Centre"

Email: src@makeyev.ru
Miass, Russia

V. V Gusev

Joint Stock Company "Academician V. P. Makeyev State Rocket Centre"

Miass, Russia

S. T Kalashnikov

South Ural Federal Research Centre of Minerology and Geoecology of the Ural Branch of RAS

Email: finigz@mineralogy.ru
Miass, Russia

G. F Kostin

South Ural Federal Research Centre of Minerology and Geoecology of the Ural Branch of RAS

Miass, Russia

A. I Novikov

Joint Stock Company "Academician V. P. Makeyev State Rocket Centre"; Miass Branch of State Autonomous Educational Institution of Higher Education "South Ural State University" (National Research University)

Email: info@miass.susu.ru
Miass, Russia

V. I Khlybov

Joint Stock Company "Academician V. P. Makeyev State Rocket Centre"; South Ural Federal Research Centre of Minerology and Geoecology of the Ural Branch of RAS

Miass, Russia

References

  1. Ларионов В.В., Лидер А.М., Долматов Д.О., Седнев Д.А. Ультразвуковой контроль дефектов металлических изделий сложной формы // Дефектоскопия. 2021. № 5. С. 31—36.
  2. Степанова Л.Н., Чернова В.В., Рамазанов И.С. Акустико-эмиссионный контроль раннего зарождения дефектов в образцах из углепластика при статическом и тепловом нагружении // Дефектоскопия. 2020. № 10. С. 12—23
  3. Вапиров Ю.М., Голован В.И., Дзюба А.С. , Колесник К.А., Щербаков В.Н. Способ определения и прогнозирования влагопоглощения полимерными композиционными материалами при старении // Ученые записки ЦАГИ. 2016. Т. XLVII. № 7. С. 66—76.
  4. Запорожан Д.Ю., Канатов А.В., Кулаков А.А., Челомов А.А. Оценка разрушающего влияния агрессивных сред на процесс старения композитных материалов // Химическая технология и экология технологических процессов. Дизайн и технологии. 2023. № 96 (138). С. 57—62.
  5. Старцев О.В., Лебедев М.П., Кычкин А.К. Старение полимерных композиционных материалов в условиях экстремально холодного климата // Известия АлтГУ. Физика. 2020. № 1 (111). С. 41—51. doi: 10.14258/izvasu(2020)1-06
  6. Свередюк В.В., Трушкина Т.В.Анализ свойств тонкослойных покрытий, полученных ручным воздушным и автоматизированным безвоздушным методами до и после ускоренных климатических испытаний. Красноярск: Технологии ракетостроения, 2021. С. 263.
  7. Севостьянов П.А., Белевитин А.А., Бурдин И.М. Марковская модель процессов релаксации и старения волокнистых материалов // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». 2023. № 1. ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2023/8126.
  8. Лаптев А.Б., Павлов М.Р., Новиков А.А., Славин А.В. Современные тенденции развития испытаний материалов на стойкость к климатическим факторам. Часть 1. Испытания новых материалов (обзор) // Труды ВИАМ. 2021. № 1 (95). С. 114—122. doi: 10.18577/2307-6046-2021-0-1-114-122
  9. Лаптев А.Б., Павлов М.Р., Новиков А.А., Славин А.В. Современные тенденции развития испытаний материалов на стойкость к климатическим факторам. Часть 2. Основные тенденции // Труды ВИАМ. 2021. № 2 (96). С. 99—108. doi: 10.18577/2307-6046-2021-0-2-99-108
  10. Брянский А.А., Башков О.В., Малышева Д.П. Исследование термоокислительного старения полимерного композиционного материала с использованием метода акустической эмиссии // Природные ресурсы арктики и субарктики. 2021. Т. 26. № 3. С. 155—168. doi: 10.31242/2618-97122021-26-3-155-168
  11. Кутьинов В.Ф., Киреев В.А., Старцев О.В., Шевалдин В.Н.Влияние климатического старения на характеристики упругости и прочности полимерных композитных материалов // Ученые записки ЦАГИ. 2006. Т. XXXVII. № 4. С. 54—64.
  12. Куприянов В.Н., Иванцов А.И.Тепловое старение полимерсодержащих теплоизоляционных материалов в наружных стенах // Архитектура и строительство. Эксперт: теория и практика. 2020. № 3 (6). С. 31—36. doi: 10.24411/2686-7818-2020-10022
  13. Кутырев А.Е., Вдовин А.И., Антипов В.В., Дуюнова В.А. Методические вопросы исследования эффективности противокоррозионной защиты, применяемой в изделиях авиационной техники // Труды ВИАМ. 2024. № 1 (131). С. 78—91. doi: 10.18577/2307-6046-2024-0-1-78-91
  14. Дубровина Н.Н., Елиневский А.К., Костин Г.Ф., Новиков А.И., Хлыбов В.И. Совместный расчет тепловлажностных режимов изделий с учетом изменения свойств материалов при длительных сроках хранения и эксплуатации / II Всероссийская научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях: проблемы и перспективы». Геленджик. 15—17 июля 2015. М.: ВИАМ, 2015.
  15. Дегтярь В.Г. Применение композиционных материалов в разработках Государственного ракетного центра «КБ им. Академика В. П. Макеева» // Конструкции из композиционных материалов. 2004. № 1. С. 17—23.
  16. Костин Г.Ф., Калашников С.Т., Савельев В.Н., Захарьевич Д.А., Таскаев С.В., Хлыбов В.И., Швалева Р.К. Методика и результаты оценки изменения теплофизических характеристик углепластика на основе фенолформальдегидного связующего при нагреве и разложении // Конструкции из композиционных материалов. 2018. № 4. С. 63—70.
  17. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М.: Энергия, 1976. 392 с.
  18. Несмелов В.В. Влияние темпа нагрева на характеристики теплопереноса при термической деструкции фенольного углепластика // Физика горения и взрыва. 1993. Т. 29. № 6. С. 53—58.
  19. Алифанов О.М., Черепанов В.В. Методы исследования и прогнозирования свойств высокопористых теплозащитных материалов. М.: МАИ, 2014. 264 с.
  20. Туголуков Е.Н., Карпук В.А., Рухов А.В. Решение обратных задач теплопроводности для многослойных тел канонической формы // Вестник ТГТУ. 2013. Т. 19. № 3. С. 577—583.
  21. Усов А.Т. Приближенные методы расчета температур нестационарно нагреваемых твердых тел простой формы. М.: Машиностроение, 1973. 108 с.
  22. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. М.: Энергия, 1976. 352 с.
  23. Костин Г.Ф., Калашников С.Т., Гусев В.В., Решетников Н.А., Тукачева Т.В. Применение ап-проксимационно-суперпозиционного метода для восстановления теплофизических характеристик материалов по результатам тепловых испытаний // Конструкции из композиционных материалов. 2019. № 1. С. 37—42.
  24. Костин Г.Ф., Калашников С.Т., Гусев В.В. Инженерный аналитический метод определения теплофизических характеристик материалов по результатам тепловых испытаний // Конструкции из композиционных материалов. 2021. № 3 (163). С. 39—48.
  25. Larionov V.V., Lider А.М., Dolmatov D.O., Sednev D.A. Ultrasonic inspection of defects in metal products of complex shape // Defectoskopiya. 2021. No. 5. P. 31—36 (in Russian).
  26. Stepanova L.N., Chernova V.V., Ramazanov I.S. Acoustic emission control of early nucleation of defects in carbon fiber samples under static and thermal loading // Defectoskopiya. 2020. No. 10. P. 12—23 (in Russian)
  27. Vapirov Yu.M., Golovanov V.I., Dzyuba A.S., Kolesnik К.А., Shcherbakov V.N. Method for determining and predicting moisture absorption by polymer composite materials during aging // TSAGI Science Journal. 2016. V. XLVII. No. 7. P. 66—76 (in Russian).
  28. Zaporozhan D.Yu., Kanatov A.V., Kulakov A.A., Chelomov А.А. Assessment of the destructive effect of aggressive media on the aging process of composite materials. Chemical technology and ecology of technological processes // Design and technology. 2023. No. 96 (138). P. 57—62 (in Russian).
  29. Startsev GV, Lebedev M.P., Kychkin A.K. Aging of polymer composites in extremely cold climates // Izvestiya ofAltai State University. Physics. 2020. No. 1 (111). P. 41—51. doi: 10.14258/izvasu(2020)1-06 (in Russian).
  30. Sveredyuk V.V., Trushkina T.V. Analysis of the properties of thin-layer coatings obtained by manual air and automated airless methods before and after accelerated climatic tests. Krasnoyarsk: Rocket science technologies, 2021. P. 263 (in Russian).
  31. Sevostyanov P.A., Belevitin A.A., Burdin I.M. Markov model of relaxation and aging processes of fibrous materials // Elektronny nauchny zhurnal “Inzhenerny vestnik Dona”. 2023. No. 1. ivdon.ru/ru/ magazine/archive/n1y2023/8126 (in Russian).
  32. Laptev A.B., Pavlov M.R., Novikov A.A., Slavin A.V. Current trends in the development of testing materials for resistance to climate factors (review). Part 1 // Testing of new materials. Proceedings of VIAM. 2021. No. 1 (95). P. 114—122. doi: 10.18577/2307-6046-2021-0-1-114-122 (in Russian).
  33. Laptev A.B., Pavlov M.R., Novikov A.A., Slavin A.V. Current trends in the development of testing materials for resistance to climate factors (review). Part 2. Main trends // Proceedings of VIAM. 2021. No. 2 (96). P. 99—108. doi: 10.18577/2307-6046-2021-0-2-99-108 (in Russian).
  34. Bryansky А.А., Bashkov O.V., Malysheva D.P. Investigation on thermooxidative aging of the polymer composite material by acoustic emission // Arctic and Subarctic Natural Resources. 2021. V. 26. No. 3. P. 155—168. doi: 10.31242/2618-9712-2021-26-3-155-168 (in Russian).
  35. Kutyinov V.F., Kireev V.A., Startsev O.V., Shevaldin V.N. Influence of climatic aging on the elasticity and strength characteristics of polymer composite materials // TSAGI Science Journal. 2006. V. XXXVII. No. 4. P. 54—64 (in Russian).
  36. Kupriyanov V.N., Ivantsov A.I. Thermal aging of polymer-containing thermal insulation material in exterior walls // Architecture and construction. Expert: theory and practice. 2020. No. 3 (6). P. 31—36. doi: 10.24411/2686-7818-2020-10022 (in Russian).
  37. Kutyrev A.E., Vdovin A.I., Antipov V.V., Duyunova V.A. Methodological issues of the study of the effectiveness of anticorrosive protection used in aircraft products // Proceedings of VIAM. 2024. No. 1 (131). P. 78—91. doi: 10.18577/2307-6046-2024-0-1-78-91 (in Russian).
  38. Dubrovina N.N., Elinevsky A.K., Kostin G.F., Novikov A.I., Khlybov VI. Joint calculation of heat and humidity conditions of products taking into account changes in the properties of materials during long periods of storage and operation / Vserossijskaya nauchno-texnicheskaya konferenciya “Fundamentalnye i prikladnye issledovaniya korrozii i stareniya materialov v klimaticheskih usloviyax: problemy i perspektivy”. Gelendzhik. July 15—17, 2015. М.: VIAM, 2015 (in Russian).
  39. Degtiar V.G. Use of composite materials in the Makeyev SRC developments // Konstrukcii iz kompozicionnyh materialov. 2004. No. 1. P. 17—23 (in Russian).
  40. Degtiar VG., Kostin G.F., Kalashnikov S.T., Savelyev V.N., Zakharievich D.A., Taskaev S.V., Khlybov V.I., Shvaleva R.K. Methodology and results of evaluation of variants in thermal and physical characteristics of a carbon fiber composite on the basis of a phenol-formaldehyde binding agent under heating and decomposition // Konstrukcii iz kompozicionnyh materialov. 2018. No. 4. P. 63—70 (in Russian).
  41. Polezhaev Yu.V., Yurevich F.B. Thermal protection. М.: Energiya, 1976. 392 p. (in Russian).
  42. Nesmelov V.V. Influence of the heating rate on the characteristics of heat transfer during thermal destruction of phenolic carbon fiber // Fizika goreniya i vzryva. 1993. V. 29. No. 6. P. 53—58 (in Russian).
  43. Alifanov O.M., Cherepanov V.V. Methods of research and forecasting properties of highly porous heat-protective materials. М.: MAI, 2014. 264 p. (in Russian).
  44. Tugolukov E.N., Karpuk V.A., Rukhov A.V. Solution of inverse problems of thermal conductivity for multilayer bodies of canonical form // TSTU Journal. 2013. V. 19. No 3. P. 577—583 (in Russian).
  45. Usov A.T. Approximate methods for calculating the temperatures of unsteady heated solids of simple shape. М.: Mashinostroenie, 1973. 108 p. (in Russian).
  46. Pekhovich A.I., Zhidkikh V.M. Calculations of the thermal regime of solids. М.: Energiya, 1976. 352 p. (in Russian).
  47. Kostin G.F., Kalashnikov S.T, Gusev VV, Reshetnikov N.A., Tukacheva Tv Applying an approximation-superposition method to recover thermal and physical properties of materials under results of thermal testing // Konstrukcii iz kompozicionnyh materialov. 2019. No. 1. P. 37—42 (in Russian).
  48. Kostin G.F., Kalashnikov S.T., Gusev V.V. Engineering analytical method to define thermal and physical properties of materials under results of thermal testing // Konstrukcii iz kompozicionnyh materialov. 2021. No. 3 (163). P. 39—48 (in Russian).

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies