ISO/TC 251
Ученые Пермского Политеха создали математическую модель, способную с точностью до 95% предсказывать износ наиболее уязвимых частей мостов — «мостовых суставов», содержащих полимерные вставки.
Мосты в России работают в экстремальных условиях: перепады температур, вибрация и растущие нагрузки. Слабое место конструкции — опорные части с полимерными вставками, которые работают как «суставы». Полимерные вставки широко применяются в мостовой архитектуре, поскольку позволяют эффективно гасить вибрацию мостовых пролетов, снижать трение и обеспечивать необходимую подвижность пролетов под нагрузкой. Полимерные вставки работают как своеобразный хрящ, если сравнивать их с человеческим суставом.
Одним из перспективных решений для таких узлов является сверхвысокомолекулярный полиэтилен — пластик, устойчивый к износу и обладающий низким коэффициентом трения. Проблема в том, что в мировой практике существующие методы испытаний и расчетов антифрикционных материалов не позволяют точно предсказать их поведение при экстремальных нагрузках и перепадах температур. В лаборатории их проверяют, например, просто сжимая с постоянной скоростью или нагревая до определенной температуры. А стандартные компьютерные модели учитывают только упругость, то есть полное восстановление формы после снятия нагрузки.
Но в реальности мост постоянно испытывает сочетание разных воздействий. За ночь он может промерзнуть до –30 °C, а утром резко нагреться на солнце, не считая внутреннего повышения температуры от натирания элементов друг о друга. Из-за этого в полимере возникают сложные внутренние напряжения. Добавьте к этому вес и удары от машин или поездов — и материал начинает необратимо деформироваться. Даже когда нагрузка уходит, форма не восстанавливается, что может привести к поломке опорной части.
Именно для учета этих факторов и создания достоверного прогноза работы конструкций при нагреве и нагрузках ученые Пермского Политеха создали математическую модель, которая впервые позволяет предсказать поведение сверхвысокомолекулярного полиэтилена с точностью до 95%, в условиях, максимально приближенных к реальной работе моста.