Наведено способи захисту конструкцій і споруд на залізничному транспорті від несилових руйнуючих дій - корозії, зволоження, низьких температур, а також відновлення експлуатаційних властивостей матеріалів і конструкцій, пошкоджених цими діями спільно з силовими навантаженнями. Значну увагу приділено будівельним матеріалам, якими здійснюється ремонт. Надано критичну оцінку існуючим для вказаних цілей матеріалам і способам захисту конструкцій, запропоовано досвід використання нових матеріалів, особливо, вітчизняних недефіцитних і нецінних.

Запропоновано гіпотезу залежності стійкості покриттів від співвідношення міцнісних та деформаційних параметрів системи: захисне покриття - контактний шар - підкладка (основа), а також гіпотезу про можливість зміни параметрів покриттів шляхом армування волокнами мінерального або органічного походження та керування їх співвідношеннями залежно від умов експлуатації. Надано відомості про виробництво волокон, їх властивості та області використання. Проведено тематичний аналіз руйнування покриттів, моделей твердих тіл. Розроблено методологію досліджень армованих покриттів. Розглянуто фізико-хімічні процеси в системах: мінеральні в'яжучі - органічні волокна; покриття - підкладка. Установлено можливість використання органічних волокон для армування захисних покриттів на основі мінеральних в'яжучих. Доведено залежність стійкості покриттів від співвідношення параметрів системи та запропоновано коефіцієнти стійкості. Знайдено нові рівняння для визначення вмісту волокон та їх довжини. Наведено результати досліджень стійкості армованих покриттів в агресивних середовищах, реологічних властивостей армованих розчинів. Розроблено технологію нанесення покриттів.

  Скачати повний текст

Приведена зависимость погрешности решения систем дифференциальных уравнений, описывающих коррозионный процесс, от параметров конструкции и характеристик агрессивной среды. Проанализированы степень и характер влияния каждого из факторов.

Изложены основы математического моделирования корродирующих конструкций, анализ численных методов реализации полученных моделей и концепции построения информационных систем расчетов. Рассмотрены основные этапы построения математической модели деформирования корродирующего элемента, включающей в себя модель накопления геометрических повреждений и модель корродирующего сечения или поверхности. Приведен подробный анализ существующих моделей накопления повреждений. Предложен и обоснован выбор моделей, которые используются в дальнейших исследованиях. Внимание уделено моделям корродирующих сечений для стержневых систем, позволяющим учесть многие важные факторы, влияющие на точность получаемых результатов. Предложены новые эффективные численно-аналитические алгоритмы решения систем дифференциальных уравнений, описывающих процесс накопления повреждений в элементах системы. Показаны особенности программной реализации моделей и методов, приведенных выше. В качестве иллюстрации дано описание автоматизированной системы расчета корродирующих шарнирно-стержневых систем "Ферма".

В попередніх роботах наведено експериментальні результати і теоретичні розрахунки, що підтверджують необхідність індивідуального підходу до вибору значень потенціалів катодного захисту з урахуванням аніонного складу грунтів, прилеглих до поверхні підземних споруд. Проте, всі ці дослідження проводили за умов, коли в тест-системи додатково вносився лише один з аніонів. За реальних умов експлуатації підземних металевих споруд в грунті завжди одночасно знаходяться декілька аніонів. Тому вважається за доцільне дослідити характер змін корозійної активності за умов одночасної присутності в тест-системі декількох акцепторів електронів. В основу розрахунків корозійних потенціалів, що виникають під час спільної дії декількох аніонів, закладено принцип парціальності. Дослідження показали, що метод, запропонований для визначення оптимальних значень потенціалів катодного захисту, можна використати під час проектування систем антикорозійного захисту підземних споруд.

Предложен алгоритм расчета долговечности балочных стержневых элементов, подверженных коррозионному износу. В отличие от существующих, данный алгоритм предполагает определение вида активных ограничений, определяющих долговечность элементов, до решения задачи, используя априорную информацию о геометрических характеристиках сечения, величины нагрузки и параметров агрессивной среды. Априорные знания формализуются в виде нейронной сети с дискретной функцией активации выходного элемента.

Визначено, що ефективним напрямом забезпечення вогнестійкості залізобетонних і металевих будівельних конструкцій є проведення лабораторних випробувань їх зразків. Розроблено малогабаритний термічний комплекс, орієнтований на вирішення завдань з оцінювання меж вогнестійкості залізобетонних і металевих будівельних конструкцій, а також ідентифікацію вогнезахисних властивостей покриттів з покращеними властивостями. Ідентифіковано динамічні характеристики термічного комплексу у вигляді локальних перехідних і передаточних функцій, а також вирішено завдання синтезу математичного опису керувального впливу на нагрівальні елементи, в основу якого покладено використання інтегрального перетворення Лапласа. Показано, що розроблений термічний комплекс, а також алгоритм формування вимог до його керувального впливу дозволяють відтворювати довільні температурні закони фіксованих точок робочого простору печі з похибкою, яка не перевищує 6,3 %.

Сформовано нові кількісні теоретичні уявлення про електрокорозію обводнених бетонних і залізобетонних конструкцій споруд, що експлуатуються на електрифікованих ділянках залізничної колії, і запропоновано високоефективні матеріали та технології захисту від електрокорозії. Вивчено основні закономірності колоїдної хімії та фізико-хімічної механіки дисперсних систем і матеріалів. Виконано критичний аналіз існуючих даних про електрокорозійний стан бетонних і залізобетонних конструкцій споруд на електрифікованих постійним струмом ділянках колій і теоретичних уявлень про механізм електрокорозії бетону та залізобетону. Розширено теоретичні уявлення про електрокорозійне руйнування цементного каменю, про залежність електрокорозійної пошкоджуваності залізобетонних опор контактної мережі від гігантських за величиною надлишкових природних та антропогенних зарядів, про ємнісну провідність бетону. Викладено нові уявлення про основні механізми електрокорозійного зносу і тріщиноутворення сталі в головці рейки, розроблено близькі до реальних принципово нові схеми протікання електро-корозійних струмів через бетонні та залізобетонні конструкції. Виконано лабораторно-експериментальні дослідження бетонних і залізобетонних зразків, що перебували в проточній воді під тривалою дією пульсуючої постійної напруги. Розроблено нормативні документи галузевого призначення. Запропоновано й упроваджено високоефективні матеріали та технології для захисту обводнених бетонних, залізобетонних і кам'яних конструкцій від електрокорозії, для забезпечення несучої здатності та високої довговічності.

Обгрунтовано нейромережевий модуль управління точністю розв'язання систем диференціальних рівнянь, що моделюють корозійний процес. Розроблено методику одержання зразків для навчання мережі з використанням аналітичних залежностей. Запропоновано новий алгоритм розв'язання задач нелінійного математичного програмування, заснований на спільному використанні методів випадкового пошуку та ковзкого допуску з застосуванням одержаних нейромережевих моделей. За цього як критерій ковзкого допуску використовувалася гранично допустима похибка обчислення функцій обмежень. За допомогою нейронних мереж проведено ідентифікацію імітаційної моделі розв'язання задачі визначення довговічності плосконапруженої кородуючої пластини з круговим отвором. Проведено нейромережеву ідентифікацію більш ефективної схеми розв'язання задачі оптимізації з двома послідовними одноконтурними зв'язками. З використанням аналітичного розв'язку задачі оптимізації одержано нейромережеву апроксимаційну модель залежності коефіцієнта впливу периметра від параметрів конструкції й агресивного середовища.

Розроблено новий ефективний підхід до визначення раціонального розподілу "жертовного" шару матеріалу конструкцій в задачах оптимізації за оцінкою стану конструкції в кінцевий момент часу та подальшого оберненого в часі інтегрування рівняння математичної моделі корозії. Одержано залежності характеристик оптимальних проектів від вигляду та параметрів математичної моделі, що описує вплив корозійного середовища на конструкцію, рівня напружено-деформованого стану, властивостей агресивного середовища та спротиву матеріалу корозійному зношуванню. Одержано нові дані про характер корозійної деградації та раціональну конфігурацію елементів конструкцій, що експлуатуються за умов спільної дії силових навантажень та агресивного середовища. Подано результати вагової оптимізації конкретних конструкцій - балок, стержнів, ферм, рам, кільцевих пластинок, а також наведено рекомендації для узагальнення підходу.

исследование новой технологииЦель работы - создание нейросетевого алгоритма определения рациональных параметров численно-аналитических процедур решения систем дифференциальных уравнений, описывающих коррозионный процесс в многоэлементных стержневых конструкциях, с целью минимизации вычислительных затрат. Для реализации поставленной цели предложен новый алгоритм метода Эйлера с неравномерным шагом интегрирования (приращения по времени). Алгоритм предполагает задание равномерного приращения глубины коррозионного поражения как функции времени, а для определения приращения аргумента (времени) - использование аналитических формул. Для определения минимального количества узловых точек на интервале интегрирования, обеспечивающих требуемую точность решения, используются нейронные сети. Проанализированы существующие подходы к решению данной проблемы и определены способы повышения их эффективности. Исследовано влияние параметров конструкции и агрессивной среды на точность решения систем дифференциальных уравнений, описывающих коррозионный процесс. С помощью искусственной нейронной сети формализована функциональная зависимость между этими параметрами и рациональным количеством шагов численно-аналитического алгоритма. Изложена методика получения обучающих выборок для различных типов сечений стержневых элементов. Приведены результаты численного эксперимента, которые подтверждают высокую эффективность предложенного подхода. Научная новизна заключается в использовании нейросетевых моделей представления знаний в численно-аналитических алгоритмах решения систем дифференциальных уравнений. Предложена и обоснована методика решения систем дифференциальных уравнений для моделирования поведения корродирующих многоэлементных конструкций. Ее применение позволяет производить расчет таких конструкций с заданной точностью при минимальных вычислительных затратах.

Запропоновано методику та обладнання для визначення кінетики спучування вогнезахисних покриттів. Досліджено вплив наповнювачів на коефіцієнт спучування покриття на основі неорганічних та органічних речовин у процесі термічного впливу. Встановлено вплив наповнювачів за дії високотемпературного теплового потоку на зміну процесу спучення вогнезахисного покриття та визначено механізм кінетики дії наповнювачів, який характеризується зниженням швидкості та втрати маси.

Індекс рубрикатора НБУВ: Н5-082.04

Рубрики:

Будівельні конструкції

Шифр НБУВ: Ж24320 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Показано, що домішки нанорозмірних речовин у вогнезахисну інтумесцентну композицію підвищують її довговічність та стійкість до впливу агресивних атмосферних чинників. Встановлено, що руйнування покриття за умов прискорених кліматичних випробувань розпочинається з вимивання пентаеритриту та поліфосфату амонію. Присутність наноглини та нанооксиду титану значно уповільнює цей процес. Встановлено, що додавання в інтумесцентну композицію органоглини - цетил-триметиламоній-монтморилоніту збільшує вогнезахисну ефективність покриття.

Дослідження присвячено встановленню механізму руйнівної дії надлишкових електричних зарядів від струмів витоку з електрифікованих постійним струмом залізничних колій й електричних полів і зарядів природного та антропогенного походження на кам'яну кладку будівель і споруд. Розроблено полімерцементний розчин для їх захисту від електрокорозії та надлишкових електричних зарядів. Поглиблено теоретичні уявлення щодо природи утворення надлишкових електричних зарядів на конструкціях будівель, розроблено схему протікання струмів витоку крізь фундаменти, конструкції стін і перекриття. Обгрунтовано та розроблено склад полімерцементного розчину на основі карбамідної смоли для захисту будівель і споруд від електрокорозії та руйнівного впливу надлишкових електричних зарядів, а також технологію його приготування та захисту кам'яної кладки за його допомогою. Розроблено та впроваджено в дію рекомендаційні документи Укрзалізниці. Результати досліджень застосовано в процесі розроблення конструктивно-технологічних рішень з відновлення експлуатаційних властивостей та захисту від корозії.

Наведено дані про вогнезахисні покриття, що сертифіковані в Україні, та результати аналізу методів визначення довговічності вогнезахисних покриттів. Встановлено необхідність створення прискорених випробувань для оцінки довговічності вогнезахисних покриттів та запропоновано експрсс-метод.

Побудовано алгоритм комп'ютерного моделювання корозійної деградації поверхні стрижневих елементів за умов одночасного впливу агресивного середовища та складного вигину з використанням математичних моделей корозії, що враховують взаємозв'язок напружено-деформованого стану та швидкості корозійного ураження. Досліджено вплив злитності перетину, що характеризує величину відкритої поверхні матеріалу, яка контактує з агресивним середовищем, на параметри довговічності стрижневого елемента. Наведено та проаналізовано картини корозійного ураження та залежності, що характеризують зменшення площ, збільшення напружень і зміну периметра перетинів різної конфігурації в часі.

За допомогою оптимізації органічної складової отримані результати впливу на спучення органо-мінеральної вогнезахисної композиції, та обрана методика для його визначення. Обрано базовий склад характеризується коефіцієнтом спучення - 26,8.

Розглянуто задачу сегментації кородованих ділянок поверхонь на фарбованих конструкціях. Відсоток іржавіння на покриттях обчислено за допомогою методів обробки цифрових зображень. Застосовано метод сегментації за допомогою мінімізації енергії на основі розрізу графа. Виявлено, що пропонований підхід ефективний для сегментації іржі.