Группа ученых из Института проблем машиноведения РАН вместе с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета разработали модель, прогнозирующую реакцию материалов на механическое и сейсмическое воздействия. Материалы исследования опубликованы в журнале Smart Structures and Systems.
Сплавы с памятью формы (СПФ) — это особые материалы, которые умеют «вспоминать» свою первоначальную форму. Если их деформировать, они могут самостоятельно вернуться к тому виду, который у них был изначально. Эту способность используют, чтобы защитить разные сооружения (здания, мосты, заводы) от повреждений из-за вибрации и землетрясений. Такие сплавы поглощают колебания, уменьшая тем самым риск разрушения.
На то, как ведут себя СПФ, влияет температура. В зависимости от того, нагреваются они или охлаждаются, меняется их внутренняя структура, и они становятся то тверже, то мягче. Благодаря этому их можно адаптировать под разные цели. Например, в одном состоянии сплав может погашать энергию от колебаний, а в другом — отталкивать вибрации, не давая им распространяться дальше.
Применение СПФ дает толчок новым решениям в строительстве и инженерии. Эти материалы способны сами подстраиваться под меняющиеся нагрузки, что делает конструкции более прочными и долговечными. Так, в районах, где часто бывают землетрясения, здания, в которых используются СПФ, будут лучше выдерживать подземные удары. Промышленное оборудование в такие периоды будет меньше повреждаться из-за вибрации.
В системах, которые управляют гашением вибраций, хорошо себя показали два способа работы с СПФ. Первый способ — это быстрое охлаждение сплава, чтобы он стал более эффективно поглощать вибрации. Второй способ — сначала резко нагреть сплав, а затем дать ему остыть до первоначальной температуры.
В итоге можно сказать, что мы разработали механическую модель СПФ, которая может использоваться при проектировании новых, более эффективных виброзащитных и сейсмозащитных устройств. Благодаря учету тепловых процессов, модель позволяет получать более точные результаты, что дает возможность разработчикам выбрать более подходящие сплавы и режимы их эксплуатации. Кроме того, модель позволяет разрабатывать полуактивные системы виброзащиты и программы для их управления.
Ранее Наука Mail рассказывала о синтезе каучука из экологически чистых материалов.