Нерушимые мосты могут вскоре стать реальностью
Инженеры из Уорикского университета в Великобритании утверждают, что они придумали самую совершенную конструкцию моста, которая сможет выдержать любые испытания. В действительности, говорят учёные, сама природа подсказала им идею нового дизайна.
Специалисты использовали процесс проектирования, который называется "поиском формы", для создания структуры, у которой нет слабых мест.
"Принципы проектирования такого дизайна не могут быть сопоставлены с обычным проектированием", — говорит заслуженный профессор Ванда Льюис (Wanda Lewis) из Школы инженерии при Уорикском университете.
По её словам, хотя классические архитектурные проекты являются привлекательными для глаз, они не очень прочны. "Эстетика является важным аспектом любого дизайна, и мы были буквально запрограммированы, чтобы считать некоторые формы – сферический купол или круговые арки – эстетическими", — говорит Льюис.
По её словам, люди часто строят такие конструкции, несмотря на то, что это порождает сложное напряжённое состояние внутри них, и следовательно, делает конструкцию "структурно неэффективной".
Проектирование через "поиск формы" позволяет использовать в конструкциях сильные природные формы – структуры, которые поддерживаются силой чистого сжатия, без напряжения при изгибе. Последнее является основной слабостью во многих постройках.
В течение 25 лет профессор Льюис занималась изучением форм в природе: контуров деревьев и листьев. Она поняла, что все эти природные объекты могут быть описаны простыми моделями напряжения. Причём природные решения помогают растениям с лёгкостью противостоять силам, приложенным к ним (например, порывам ветра, раскачивающим кроны деревьев из стороны в сторону).
Подглядев принципы проектирования у природы, исследовательница разработала математические модели и организовала производство простых конструкций на их основе.
Отметим, что вопрос о создании зданий или мостов идеальной конструкции поднимался уже давно. Так, ещё в XVII веке учёные продемонстрировали, что идеальная форма арки моста напоминает перевёрнутую цепную линию. Другая форма, предложенная классической теорией — перевёрнутая парабола. Но каждая из предложенных моделей выдерживает только определённые типы нагрузок.
Льюис заполняет пробел в классической теории благодаря своему "поиску формы", предлагая новые математические решения в поисках наилучшей конструкции.
Пока никаких конкретных проектов на основе решений физиков Уорикского университета анонсировано не было, однако работа профессора и коллег может привести к появлению мостов и зданий, способных принимать любую конструкцию, выдерживать постоянные нагрузки без генерации сложных напряжений. Такие структуры будут иметь повышенную безопасность и долгий срок службы без необходимости постоянного ремонта и перестройки.
Описание последних разработок команды Льюис опубликовано в научном издании Proceedings of the Royal Society part A в открытом доступе.
Добавим, что "Вести.Наука" рассказывает и о других научных решениях, которые ближе к реальности, например, о бетоне, который спасёт дороги от обледенения или являются удивительными, но всё же столь желанными проектами будущего.
