Физики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 разработали первую модель, предсказывающую поведение умных сплавов при вибрациях и землетрясениях
Ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 совместно с коллегами из Института проблем машиноведения РАН создали первую модель, позволяющую точно прогнозировать, как сплавы с памятью формы будут защищать конструкции от разрушительных вибраций и сейсмических воздействий.
Сплавы с?памятью формы (СПФ)?— это?уникальные материалы, способные ?запоминать? свою исходную форму и?возвращаться к?ней даже после деформации. Благодаря этому?они применяются в?системах, защищающих здания, мосты и?промышленные конструкции от?вибраций и?землетрясений. СПФ эффективно гасят колебания, снижая разрушительное воздействие нагрузок, и?при?этом?обладают высокой долговечностью.
Результаты исследования опубликованы в?Smart Structures and Systems.
Свойства этих?сплавов зависят от?температуры: при?нагреве и?охлаждении они?меняют свою структуру, становясь то?более жесткими, то?более гибкими. Это?позволяет настраивать их?для?решения разных задач. Например, в?одном режиме они?могут поглощать энергию колебаний (демпфирование), а?в?другом просто отклонять вибрации, не?пропуская их?дальше (изоляция). Такая?гибкость делает эти?сплавы идеальными для?защиты критически важных объектов инфраструктуры.
Так,?использование СПФ открывает новые возможности в?строительстве и?машиностроении. Эти?материалы могут автоматически адаптироваться к?изменяющимся нагрузкам, повышая надежность конструкций. Например, в?сейсмоопасных регионах здания с?элементами из?СПФ будут устойчивее к?подземным толчкам, а?промышленное оборудование меньше подвергнется износу от?вибраций.
В?своей работе мы?провели моделирование одномерной колебательной системы?— крутильного маятника?— с?учетом влияния ключевых факторов на?температуру рабочего тела: температуры окружающей среды, теплообмена и?скорости нагружения. Мы?промоделировали эксперименты, выявляющие влияние каждого из?факторов на?эффективность работы виброзащитного устройства.
Доцент кафедры теории упругости имени Н.?Ф.?Морозова 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, старший научный сотрудник ИПМаш РАН Федор Беляев
Ученый отмечает, что?данные факторы сильно влияют на?сплавы с?памятью формы, и?без них невозможно точно описать и?смоделировать работу виброзащитных устройств. Эксперименты показали, что?эти?материалы по?разному ведут себя в?зависимости от?условий нагрева и?охлаждения. Когда сплав медленно деформируют при?постоянной температуре (например, в?обычных комнатных условиях) и?когда делают это?быстро (так,?что?тепло не?успевает уходить), разница в?нагреве может достигать 20?градусов. При?быстром воздействии материал становится заметно жестче.
Также большое значение имеет, как?именно охлаждается сплав. Если он?просто остывает на?воздухе, его?поведение близко к?адиабатическому случаю, когда теплообмена не?происходит. Однако если подвергнуть СПФ водному охлаждению, то?скорость теплообмена возрастает, и?способность гасить вибрации значительно улучшается. Также важно учитывать скорость воздействия: при?резких ударах материал хуже справляется с?вибрацией, но?если его?предварительно немного охладить, эта?проблема исчезает.
Наилучшие результаты в?управляемых системах виброзащиты показали два подхода. Первый?— быстро охлаждать сплав, заставляя его?переходить в?низкотемпературную фазу с?высокими демпфирующими способностями. Второй?— сначала резко нагреть материал до?перехода в?высокотемпературную фазу, а?затем охлаждать до?начального состояния.
?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?позволит разработчикам выбрать более подходящие сплавы и?режимы их?эксплуатации?,?— добавил Федор Беляев.
Кроме того, модель позволяет разрабатывать полуактивные системы виброзащиты и?программы для?их?управления.
Санкт?Петербургский государственный университет?— старейший университет России?— был основан 28?января (8?февраля) 1724?года, когда Петр I?издал указ об?учреждении Университета и?Российской академии наук. Сегодня 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入?— один из?крупнейших научно?образовательных центров. Здесь учатся более 20?тысяч студентов, созданы более 15?крупных лабораторий и?23?ресурсных центра, входящих в?ведущий Научный парк страны. 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入ники Университета неоднократно становились лауреатами Нобелевской и?Филдсовской премий.
С?недавних пор Северная столица официально отмечает новый праздник?— День Санкт?Петербургского государственного университета, внесенный в?закон Санкт?Петербурга ?О?праздниках и?памятных датах в?Санкт?Петербурге?.
В?феврале 2025?года состоялась торжественная церемония, в?ходе которой космонавты ?Роскосмоса? передали Университету флаг ?300 лет 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入?, проделавший путь до?Международной космической станции и?обратно.