Клей и болты. В России предложен новый подход к "мокрой" сборке

Новый подход к анализу "мокрой" сборки крупногабаритных конструкций с использованием клея и крепежных элементов разработали ученые СПбПУ.

Этот подход, который не имеет аналогов в мире, позволяет инженерам проектировать сборочные процессы с использованием численного моделирования, что является более быстрым, дешевым и надежным методом, чем проба и ошибка. Технология гибридной или "мокрой" сборки включает в себя одновременную установку болтов и нанесение слоя клея при соединении деталей. Этот подход упрощает и ускоряет процесс сборки, а также повышает прочность и надежность соединения. Результаты исследования были опубликованы в журнале The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. Это открытие имеет большой потенциал для промышленности и может привести к сокращению времени и затрат на производство крупногабаритных конструкций.

Современные технологии находят широкое применение в различных отраслях, таких как автомобилестроение, кораблестроение и строительство инженерных сооружений, включая мосты. Ученые из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) поделились информацией о новом исследовании в этой области.

Создание комплексной математической модели и написание компьютерного кода позволяют специалистам точно воспроизводить процесс сборки гибких деталей, между которыми нанесен слой вязкого герметика или клея, а также крепежных элементов, например, болтов. Это значительно упрощает процесс сборки и повышает качество конечного продукта.

Инновационные методы сборки, основанные на математических моделях и компьютерных алгоритмах, позволяют улучшить эффективность производства и обеспечить более надежное соединение деталей. Такие разработки имеют большой потенциал для применения в различных отраслях промышленности и способствуют совершенствованию технологических процессов в целом.

Новый подход к проектированию сборочных процессов с использованием численного моделирования обещает революцию в инженерной отрасли. Заведующий лабораторией Виртуально-имитационного моделирования Физико-механического института СПбПУ Сергей Лупуляк подчеркнул, что это позволит избежать случайных решений и повысить эффективность процессов.

Этот подход особенно актуален в контексте использования клея в сборочных процессах. Каждый, кто хоть раз клеил что-то, задавал себе вопросы: сколько клея использовать, как его нанести, насколько сильно прижать, сколько времени ждать до высыхания. Те же вопросы стоят и перед инженерами, и до сих пор им не хватало программных комплексов, способных помочь им в поиске ответов.

Сергей Лупуляк подчеркнул, что разработка программных комплексов для помощи инженерам в оптимизации сборочных процессов с использованием клея является важным шагом в развитии инженерной науки. Такой подход позволит не только повысить качество и надежность сборки, но и сократить время и затраты на производство.

Исследовательский проект, проведенный в области авиационной промышленности, выявил, что одной из основных причин сложностей в процессе сборки крупномасштабных конструкций являются математические и вычислительные проблемы, возникающие при моделировании этих процессов. Это особенно отчетливо проявляется при "мокрой" сборке верхней панели крыла и фюзеляжа авиалайнера.

По словам ученого, до сих пор численное моделирование не применялось в этом процессе из-за его сложности. Однако, современные технологии исследований позволили создать модель, способную анализировать процесс сборки деталей любых размеров и сложности.

Авторы исследования подчеркнули, что на сегодняшний день нет другой технологии, способной предоставить такие возможности, как их разработанная модель. Это открывает новые перспективы для эффективной и точной сборки крупных авиационных конструкций и повышения общей надежности процесса.

Инженер-исследователь лаборатории Виртуально-имитационного моделирования СПбПУ Артем Елисеев подчеркнул, что коммерциализация данной технологии может принести экономический эффект в миллиарды долларов по всему миру, хотя точные цифры в настоящее время невозможно назвать.

Новизна подхода заключается в том, что он объединяет несколько различных научных и технологических областей: структурный анализ, теорию моделирования сборочных процессов, теорию гидродинамической смазки и вычислительную математику. Это позволяет использовать разработку для моделирования производства композитных конструкций и в других областях.

Согласно Артему Елисееву, в научной группе СПбПУ собраны специалисты всех этих направлений, что обеспечивает комплексный и многогранный подход к разработке технологии.

Для многих исследований в России важную роль играет Российский научный фонд (РНФ), который оказывает значительную поддержку ученым. Проект 22-19-00062, финансируемый РНФ, стал основой для проведения интересных исследований. Научные исследования, осуществляемые при поддержке Российского научного фонда, способствуют развитию науки и технологий в России.

Источник и фото - ria.ru