В атомной промышленности для обеспечения безопасности оборудования используют уплотнительные элементы. В мировой практике их чаще производят из более безопасных и прочных материалов – например, терморасширенного графита. Но его внедрение требует множества испытаний, стоимость которых достигает одного миллиона рублей за эксперимент. Исследователи из Пермского Политеха создают модель материала, которая позволит прогнозировать его поведение и экономить средства предприятий.
Терморасширенный графит получают из природного графита, обрабатывая его кислотами и нагревая до 650 градусов. Он отличается прочностью, упругостью и стойкостью в агрессивных средах.
«Гибкий графит в мировой практике используют для уплотнения сосудов и аппаратов, которые работают под высоким давлением. В России сейчас для этих целей применяют асбест, который может быть опасен для здоровья человека. Применение нового материала или конструкции требует многочисленных физико-химических, механических и эксплуатационных испытаний. Стоимость одного эксперимента достигает одного миллиона рублей», – рассказывает ассистент кафедры «Динамика и прочность машин» Пермского Политеха Наталья Подкина.
Помимо уплотнений, из терморасширенного графита можно производить огнеупорные материалы и ткани, нагревательные элементы и датчики. По сравнению с аналогами, его применение позволяет прилагать меньшие нагрузки для достижения нужных целей, что также делает гибкий графит более эффективным.
По мнению исследователей, моделирование материала позволит упростить проектирование и создание новых уплотнений и усовершенствовать существующие. Для этого не нужно будет проводить дорогостоящие и длительные эксперименты. Аналогов численной модели гибкого графита пока нет.
С помощью модели механики и конструкторы смогут прогнозировать поведение готовых изделий при различных нагрузках во время использования. Разработка позволит заранее определять, будет ли эффективен в работе новый материал или нестандартный вариант уплотнения.
Это поможет обеспечить работоспособность и надежность важных конструкций. Кроме того, модель позволит создавать принципиально новые изделия. Сейчас разработчики определяют необходимые механические характеристики материала, чтобы затем провести испытания модели и верифицировать данные.