Пресса об РФФИ
В пермском политехе хотят предотвратить разрушение конструкций от усталости
Газета «Звезда» (г. Пермь), 10.12.2020
Дата публикации: 11.02.2021
Учёные ПНИПУ озаботились созданием оборудования для исследования усталостной прочности конструкций. Разработка должна предотвратить крушение самолётов, зданий, мостов, аварии на подводных лодках и т.д.
Дело в том, что на любое сооружение, машину, даже простой кирпич в кладке влияют как статические нагрузки, так и переменные. Прочность пока рассчитывается с учётом статических: скажем, дом должен выдержать собственную тяжесть и давление атмосферного столба.
Но есть ветер, который создаёт колебания стен, есть сужение-расширение материалов за счёт изменения температуры, есть вибрация почвы от проходящего рядом транспорта, вибрация стен из-за соседа с дрелью, есть масса снега на крыше зимой и его отсутствие летом. В результате, дом устаёт раньше срока.
Сайт ПНИПУ приводит объяснение старшего преподавателя кафедры строительных конструкций и вычислительной механики вуза Романа Севастьянова:
— Представьте, что вы хотите сломать металлический прут. Растягивая, вы не сможете его разорвать руками – не хватит сил. Но если вы согнёте прут несколько раз, то он превратится в две половинки. При однократном воздействии на конструкцию разрушение не произошло. Но под действием переменных усилий происходит накопление повреждений, которое приводит к изменению свойств материала и его разрушению. Это явление называется усталостью конструкции.
По словам учёного, количество циклов нагрузок за срок существования здания может измеряться тысячами, а у автомобильных деталей – миллионами.
— Сейчас вопрос усталостной прочности не учитывают при проектировании зданий и сооружений, что приводит иногда к катастрофическим последствиям, — рассказывает Роман Севастьянов. — К ним можно отнести обрушение пешеходного моста на станции Пушкино в 1977 году или аварию на Саяно-Шушенской ГЭС в 2009 году.
Не так давно в Пермском национальном исследовательском политехническом университете создали установку для изучения усталостной долговечности композитных материалов, используемых в авиастроении. Финансирование осуществлялось за счёт гранта Российского фонда фундаментальных исследований. И такие эксперименты позволят увеличить прочность самолётных турбин и моторов.
Теперь же учёные намерены создать оборудование для проверки устойчивости материалов из строительной отрасли. Идея проста: на образец крепят магнит, а затем включают внешнее магнитное поле и меняют его характеристики. От этого нагрузка на образец тоже меняется, от переменных усилий в нём копятся повреждения, и можно рассчитывать, когда произойдёт разрушение.
А зная такие свойства, пределы усталостной прочности того или иного материала, проектировщики, архитекторы, строители смогут гораздо лучше оценивать ресурс дела рук своих – зданий, сооружений и прочих конструкций, обязанных быть долговечными.
Источник: Газета «Звезда»
Фото: Borko Manigoda / Pixabay
