Мостовые опоры защищают сооружение от сейсмических, ветровых, транспортных нагрузок, помогают удержать собственный вес надстройки. В конструкции моста строители используют подшипники, а их работа и долговечность зависит от смазочного материала. Ученые Пермского Политеха провели эксперименты с устойчивой к изменениям температуры смазкой и создали математическую модель, описывающую работу этого материала в разных условиях.
Алгоритм позволит проводить численное моделирование работоспособности конструкций на протяжении всего жизненного цикла, а также поможет сократить затраты специалистам в области мостостроения.
Смазочные материалы необходимы для уменьшения силы трения между подвижными деталями конструкции. Дополнительно такой материал выполняет функции охлаждения основных узлов, повышает срок их службы, защищает от коррозии, очищает от загрязнений. В своей работе политехники исследовали смазку ЦИАТИМ-221, которую широко применяют в мостовых подшипниках.
«Поскольку смазочный материал должен сохранять свою структуру в широком диапазоне температур, для эксперимента мы выбрали морозо- и термостойкую смазку, что позволяет использовать ее как в жарких, так и в северных климатических зонах. Для определения деформационных свойств и реологии материала, мы проводили исследование с помощью ротационного вискозиметра в диапазоне температур от — 40 до 80 градусов», — пояснила старший научный сотрудник, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Пермского Политеха, кандидат технических наук Анна Каменских.
«Затем нами была создана математическая модель поведения и прогнозирования характеристик смазки. Для этого использовались данные скорости сдвига жидкого смазочного материала, давления и силы трения. Кроме того, учитывались результаты исследования поведения смазки при разных температурах. Таким образом, обработав данные при помощи созданного алгоритма, мы можем проводить численное моделирование работоспособности конструкций на протяжении всего их жизненного цикла в рамках компьютерного инжиниринга, — отметил младший научный сотрудник кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Пермского Политеха Юрий Носов.
Ученые уверены, что математическая модель позволит прогнозировать работу смазочного материала в подшипниках, и поможет решать актуальные задачи мостостроения.
Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда, опубликовано в журнале Lubricants 2023.
