Испытания материалов для несущих элементов подвижного состава начались в Дальневосточном федеральном университете (ДВФУ). На уникальном оборудовании ученые изучают поведение металлов при высокочастотном воздействии и их сопротивление "усталости", которая является главной причиной разрушения конструкций. Проект "Оценка и прогнозирование подвижного состава железнодорожного транспорта" реализуется в ДВФУ в сотрудничестве с Московским университетом путей сообщения Императора Николая II, сообщили РИА PrimaMedia в ДВФУ.
Как рассказала заведующая Лабораторией механических испытаний и структурного анализа материалов Инженерной школы ДВФУ Екатерина Гридасова, причиной большинства промышленных аварий и разрушений несущих конструкций является "усталость" материала — накопление внутренних повреждений, которые развиваются как при больших, так и при умеренных, но многократно воздействующих (циклических) нагрузках.
В соответствии с действующими стандартами, испытания на "усталость" проводятся до 106-108 циклов с частотами, не превышающими десятки герц. Однако практика показывает, что от конструкционных материалов требуется большая долговечность и выносливость — 109-1010 циклов воздействия и более.
"Изучение поведения конструкционных материалов при нагрузках до 109-1010 циклов — то есть их гигацикловой "усталости" — требует непрерывной работы испытательного оборудования в течение нескольких лет, — объясняет Екатерина Гридасова. — Единственным способом экспериментального получения характеристик сопротивления "усталости" материалов в таких условиях является проведение высокочастотных испытаний. Благодаря уникальной ультразвуковой машине Ultra Sonic Matic Testing System компании Shimadzu с рабочей частотой 20 тысяч герц мы можем достичь область гигациклов от шести дней до двух недель. Подобной техники нет на всей восточной части России".
В рамках совместного проекта с кафедрой транспортного строительства московского вуза во главе с профессором, доктором наук Алексеем Локтевым в ДВФУ исследуют гигацикловую "усталость" стали и различных алюминиевых сплавов, из которых изготавливают основные элементы подвижного состава. На сегодняшний день в центре уже провели более ста экспериментов образцов из стали и алюминия.
Магистрант кафедры сварочного производства Инженерной школы Антон Гришин отмечает, что именно алюминиевые сплавы все чаще используются для уменьшения массы вагонов метро и скоростных поездов, снижения стоимости производства и увеличения долговечности, поэтому ученым важно знать их выносливость.
С проведением экспериментов испытание металлов на выносливость не заканчивается. Следующий этап — металлографические исследования образцов, в ходе которых ученые изучают зоны активации "усталостной" трещины. По словам Екатерины Гридасовой, последние научные работы по всему миру доказывают: в гигацикловой области разрушение происходит не на поверхности материалов, а внутри, что ставит перед учеными новые, но чрезвычайно интересные исследовательские задачи.
Добавим, что Лаборатория механических испытаний и структурного анализа материалов Инженерной школы ДВФУ является сертифицированным центром для проведения испытаний самых разных материалов — от продукции медицинской и легкой промышленности до стальных деталей и композитных материалов. Оборудование японской компании Shimadzu позволяет с высокой точностью измерять прочность исследуемых образцов при их сжатии, растяжении, изгибе и других манипуляциях с применением нагрузки от 10 ньютонов до 100 килоньютонов.
По признанию представителей Shimadzu, действующая в ДВФУ лаборатория — единственная в России, где собрана полная линейка установок для статических и динамических испытаний.
