Российские физики создали первую модель, которая позволяет точно спрогнозировать поведение сплавов с памятью формы при сильных вибрациях, в том числе землетрясениях. Эти соединения позволят защищать важные конструкции и сооружения.
Сплавы с памятью формы представляют собой особые материалы, которые способны «запоминать» свое исходное морфологическое состояние и возвращаться к нему после деформации. Это свойство широко используется в разных сферах, например, в строительстве, поскольку такие сплавы гасят колебания, уменьшая их разрушительный эффект, а также достаточно долговечны.
При этом характеристики материалов зависят от температуры и особенностей ее изменения. Сплавы даже с одинаковым составом могут становиться более жесткими или гибкими. Это позволяет внедрять их в строительство или машиностроение с учетом конкретных задач. Однако для эффективного использования необходимо доскональное понимание того, как соединения будут себя вести в тех или иных условиях.
Задачу моделирования такого поведения и решили ученые в своей работе. Они учли температуру окружающей среды, теплообмен и скорость нагружения материала. В разных условиях моделировались эксперименты с виброзащитным устройством. Например, когда сплав деформируют медленно при сохранении постоянной температуры, он ведет себя более гибко, чем при резкой деформации с нагревом. А при повышении скорости теплообмена с помощью водного охлаждения увеличивается способность гасить вибрации.
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.
Таким образом, созданная модель может использоваться для проектирования виброзащитных и сейсмозащитных устройств и критически важных инфраструктурных элементов, а также помогать разработчикам подбирать более подходящие сплавы и режимы их применения.
Ранее мы рассказывали, что российские ученые представили исчезающий бесследно сплав.
