Инженеры и ученые Пермского Политеха под руководством Романа Севастьянова разрабатывают инновационные установки для изучения усталостной прочности материалов. Эти устройства существенно расширяют возможности отечественных исследователей и открывают новые горизонты для повышения долговечности конструкций в авиации, судостроении, автомобилестроении и строительстве. Особой важностью отличается тот факт, что аналогов подобным уникальным технологиям в России до настоящего времени не существовало.
Почему усталость конструкций — важнейшая задача
На пути достижения технического прогресса любые сооружения, от автомобилей до зданий, регулярно подвергаются переменным, повторяющимся нагрузкам. Экспериментально и в быту каждый знаком с этим эффектом: если попытаться разорвать железный прут, это крайне трудно, но при многократном сгибании он вскоре сломается. Подобное явление называется усталостью — оно связано с постепенным накоплением микроскопических повреждений, которые могут значительно снизить прочность и ресурс материала.
– Например, в строительстве особенности усталостного разрушения отличаются от процессов, происходящих при статических нагрузках. Снег, ветер, вибрации от инженерного оборудования — всё это воздействует на здания и мосты. Если не учитывать усталостные процессы при проектировании, возможны аварии, как в случае с обрушением моста в Пушкино или аварией на Саяно-Шушенской ГЭС, — отмечает Роман Севастьянов.
Научный прорыв для авиации и строительства
Ранее под руководством Романа Севастьянова команда Пермского Политеха при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) успешно реализовала проект по созданию установки для испытаний композиционных авиационных материалов. Благодаря этой технологии стало возможно получать данные по долговечности двигателей и других критически важных деталей самолетов, ведь авиационная техника всегда находится в условиях непрерывных вибраций и переменных нагрузок.
Современные разработки также ориентированы на строительные материалы и конструкции. Ведь элементы зданий за время своей эксплуатации подвергаются тысячам циклов нагрузок, а детали машин — миллионам. Таким образом, учет усталостной прочности становится одним из ключевых факторов безопасной эксплуатации и проектирования современных объектов.
Инновационный подход: магниты и резонанс
Уникальная методика, предложенная пермскими учеными, основана на воздействии переменного магнитного поля на исследуемый образец строительного материала. На материале закрепляется магнит, который во взаимодействии с внешним полем установки создает чередующиеся нагрузки. Настройка частоты этих воздействий осуществляется с учетом резонанса самого образца, что позволяет максимально точно моделировать реальные эксплуатационные условия.
В процессе экспериментов приборы фиксируют не только изменение частот колебаний, но и другие важные параметры, по которым ученые могут сделать вывод о степени накопленных повреждений. Таким образом, появляется возможность более объективной и точной оценки надежности каждого элемента при производстве строительных конструкций. Такой подход повышает безопасность зданий и сооружений, а также прогнозирует их эксплуатационный ресурс на годы вперед.
Задачи будущего: надёжность и инновации
По мнению Романа Севастьянова, внедрение подобных установок и методов позволит выйти на новый уровень при проектировании объектов инфраструктуры и техники самых разных отраслей. Надежность зданий, транспортных средств и промышленных объектов существенно возрастет, а возникновение аварий по причине усталостных разрушений станет редкостью.
Профессор также подчеркивает, что разработчики не останавливаются на достигнутом: ожидается дальнейшее совершенствование установок, а также расширение спектра материалов, которые можно тестировать новым способом. Уже сейчас Пермский Политех ставит перед собой новые амбициозные задачи — создать оборудование, которое сможет не только оценивать, но и прогнозировать срок службы строительных материалов еще на этапе проектирования.
Перспективы для российской науки и технологий
Проекты Пермского Политеха, реализуемые при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, становятся отличным примером того, как фундаментальная наука находит практическое применение и помогает решать важные инженерные задачи. Результаты деятельности коллектива Романа Севастьянова открывают новые возможности для предприятий и организаций России, заинтересованных в повышении качества и надежности своих объектов.
Оптимистично настроенные научные коллективы Пермского Политеха уверены, что дальнейшее развитие подобных исследований внесет ощутимый вклад в укрепление инфраструктуры и технологической независимости нашей страны. Внедрение новых подходов к оценке усталостной прочности материалов позволит не только увеличить срок эксплуатации российских сооружений и техники, но и заложить прочную основу для инновационного развития в стратегических отраслях.
