Исследование ученых Пермского Политеха поможет увеличить долговечность мостов. Они изучили, как ведут себя под действием внешней среды материалы, из которых производят прослойки их опорных частей. Это позволит избежать обрушения мостов и снизить финансовые и временные затраты на их ремонт.
Ученые выполнили работу при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Результаты работы они опубликовали в журналах IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Advances in Intelligent Systems and Computing book series: Digital Science и Integrated Science in Digital Age.
— Количество автомобилей и железнодорожного транспорта с каждым годом увеличивается, и требования к ответственным элементам мостов также возрастают. Опорные части испытывают постоянные нагрузки от мостового пролета, находятся под действием теплового расширения и сжатия, усадки и сейсмических возмущений. Чтобы продлить срок службы мостов, в качестве прослойки для их опорных частей используют современные антифрикционные материалы и композиты. Но данных об их механических свойствах и моделях «поведения» пока недостаточно, — рассказывает кандидат технических наук, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» Пермского Политеха Анна Каменских.
Ученые исследовали «поведение» в опорных частях мостов более 30 перспективных полимерных и композиционных материалов. В экспериментах также приняли участие специалисты Института механики сплошных сред УрО РАН. В частности, они изучили сверхвысокомолекулярные полиэтилены, модифицированный флоропласт и композиты на их основе. С помощью параметризированной численной модели сферической опорной части моста исследователи выяснили, как форма прослойки и свойства материалов влияют на деформацию и разрушение конструкций. Они сравнили опорные части с прослойками толщиной от 4 до 8 мм. Ученые выяснили, что увеличение толщины прослойки до 6-8 мм снижает деформирование элементов конструкции, а наиболее эффективными материалами для их создания стали модицифированный фторопласт и высокомолекулярный полиэтилен.
Исследователи изучили опорные части мостов на базе производства пермской компании «АльфаТех», которая заинтересовалась проектом. Результаты работы ученых Пермcкого Политеха уже используют при проектировании новых элементов мостовых сооружений. Результаты численных и натурных экспериментов и инженерных расчетов помогли усовершенствовать конструкции мостов.
— Модели поведения материалов под действием внешней среды перспективны для применения не только в строительстве, но и в машиностроении, авиа- и автомобилестроении. Кроме того, их можно использовать в биомеханике и медицине – например, при моделировании «поведения» коленных суставов или эндопротезов бедра, — поясняет Анна Каменских.
