Скачать с ютуб 13. С.В. Ломов. Микро-компьютерная томография – инструмент исследования структуры и поведения КМ в хорошем качестве

13. С.В. Ломов. Микро-компьютерная томография – инструмент исследования структуры и поведения КМ

7 апреля 2022 г. состоялось 13-е заседание междисциплинарного научного семинара "КОМПОЗИТЫ: технологии создания, исследование и оптимизация свойств, моделирование, применение". Доклад "Микро-компьютерная томография – инструмент исследования внутренней структуры и механического поведения волокнистых композитов и текстиля" сделали С.В. Ломов (Stepan Lomov), Professor Emeritus, Katholieke Universiteit Leuven, Department of Materials Engineering (MTM), Toray Chair on Composite Materials; J. Soete, M. Wevers, Department of Materials Engineering, KU Leuven, Belgium Аннотация Описание микроструктуры текстильного композита включает идентификацию отдельных нитей/волокнистых слоёв в текстильном армировании, определение локальных параметров геометрии волокон(направление волокон, объёмная доля волокон) и описание количества и (особенно в случае, когда ткань является армированием пропитанного композита) морфологии пустот. Микрокомпьютерная (микро-КТ) томография является мощным инструментом для визуализации внутренней структуры материалов. Результатом микро-КТ является трёхмерный массив значений («шкала серого»), которые характеризуют затухание рентгеновского излучения в соответствующих местах материала. Задача характеристики текстильных материалов с использованием изображений микро-КТ заключается в количественной оценке изображения, определении параметров микроструктуры путём анализа массива шкалы серого. Такая количественная оценка может быть частично выполнена с помощью пороговой обработки изображения и бинаризации, что является наиболее распространённым способом обработки трёхмерного изображения. Однако характеристики, связанные с направлением волокон, ключевые для механического поведения материала, нелегко определить с помощью бинаризации. В докладе описаны методы анализа микро-КТ изображений и программное обеспечение (VoxTex), которые анализируют массив оттенков серого для получения описания микроструктуры ткани в виде массива объёмных элементов (вокселей), каждый из которых несёт информацию о направлениях волокон и объёмной доле волокон в нем. Кроме того, охарактеризована морфология пустот в текстильных композитах. Методы основаны на двухпараметрическом анализе изображения: локальном значении шкалы серого и анизотропии, определяемой через структурный тензор поля шкалы серого. Результат анализа позволяет оценивать и моделировать разнообразные свойства композита и его текстильного армирования: 1. Распределение направлений волокон в композите и изменение этих направлений в процессах формования текстильного армирования. 2. Дефекты волокнистой структуры, такие как отклонение волокон от их номинальных направлений. 3. Количество, распределение и морфологию пористости. 4. Расчёт течения жидкости через армирование при пропитке композита и определение проницаемости армирования. 5. Расчёт анизотропных характеристик упругости (жёсткости) композита с помощью аналитических методов ориентационного осреднения. 6. Построение конечно-элементной модели представительного объёма композита и моделирование с её помощью изменения несущей способности композита и его повреждаемость вплоть до разрушения. Доклад содержит обзор исследований, выполненных в этом направлении с помощью программного обеспечения VoxTex, разработанного в департаменте инженерного материаловедения, KULeuven.Исследовались следующие типы композитов: ― ламинаты, армированные углеродными волокнами, произведённые в автоклаве и методом автоматизированной выкладки; ― текстильные композиты с тканым двух- и трёхмерным армированием из стековолокна, углеродных волокон, волокон льна; ― текстильные композиты, армированные основопровязанными ламинатами (NCF) из углеродных волокон; ― углепластики с волокнами, покрытыми «лесом» углеродных нанотрубок; ― композиты, армированные короткими стекло- и углеродными волокнами, полученные методами литья в форме (infusionmoulding) и прессования (sheetmouldingcompound, SMC); ― композиты, армированные стекловолокнами, полученные