CC BY
0
Бутаев Р.Б., PhD, и.о. доцент Джизакский политехнический институт
Республика Узбекистан
АНАЛИЗ ЭФФЕКТОВ СТАРЕНИЯ И ДЕГРАДАЦИИ МАТЕРИАЛОВ В МНОГОПРОЛЕТНЫХ БАЛКАХ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕ ТАКИХ ЭФФЕКТОВ КАК КОРРОЗИЯ И УСТАЛОСТЬ
Аннотация: В данной работе рассматриваются аспекты старения и деградации материалов в многопролетных балках под воздействием коррозии и усталости. Анализируются изменения в напряжениях, деформациях и частоте образования микротрещин при использовании защитных покрытий. Предоставляется методика структурного мониторинга, включающая установку датчиков и применение метода акустической эмиссии для раннего выявления дефектов.
Ключевые слова: коррозия, усталость, балки, старение, деградация, защита, мониторинг, трещины, деформация, надежность
Butaev R.B.
PhD, Acting Assistant Professor Jizzakh Polytechnic Institute The Republic of Uzbekistan
ANALYSIS OF THE EFFECTS OF AGING AND DEGRADATION OF MATERIALS IN MULTI-SPAN BEAMS UNDER THE INFLUENCE OF EFFECTS SUCH AS CORROSION AND FATIGUE
Abstract: This paper examines aspects of aging and degradation of materials in multi-span beams under the influence of corrosion and fatigue. Changes in stresses, strains and the frequency of microcrack formation when using protective coatings are analyzed. A structural monitoring technique is provided, including the installation of sensors and the use of acoustic emission techniques for early detection of defects.
Key words: corrosion, fatigue, beams, aging, degradation, protection, monitoring, cracks, deformation, reliability
Введение. Многопролетные балки широко используются в строительных конструкциях благодаря своей способности выдерживать большие нагрузки и перекрывать значительные расстояния. Однако долговечность и надежность таких конструкций зависят от множества факторов, среди которых важное место занимают старение и деградация материалов. Со временем различные внешние воздействия, такие как коррозия и усталость, могут значительно снизить эксплуатационные
характеристики материалов, из которых изготовлены балки. Понимание и анализ этих эффектов являются ключевыми для обеспечения надежности и безопасности строительных конструкций в долгосрочной перспективе.
Методология. Для анализа эффектов старения и деградации материалов в многопролетных балках под воздействием коррозии и усталости используется методика структурного мониторинга. Этот подход включает установку датчиков на ключевые элементы конструкции, которые регистрируют изменения в напряжениях, деформациях и других параметрах в реальном времени. Система мониторинга позволяет проводить регулярный анализ состояния балок и прогнозировать возможные повреждения. Одним из таких методов является акустическая эмиссия, которая фиксирует звуковые волны, возникающие при образовании микротрещин и других дефектов в металле. Анализ данных с датчиков позволяет своевременно выявлять начальные стадии деградации и принимать меры по их устранению.
Результат. В рамках исследования по методике структурного мониторинга состояния многопролетных балок под воздействием коррозии и усталости было установлено несколько ключевых результатов. Для проведения анализа были установлены датчики на металлические элементы балок, подвергающиеся наибольшим нагрузкам и подверженные наибольшему риску коррозии.
1. Изменения в напряжениях и деформациях
В ходе мониторинга было выявлено, что в среднем за год наблюдается увеличение деформаций на 2,5% в элементах балок, подвергнутых коррозии. В балках, не защищенных антикоррозийными покрытиями, этот показатель был выше и достигал 4,8%. Это указывает на значительное влияние коррозионных процессов на структурные изменения в материале.
2. Коррозионные повреждения
Анализ данных показал, что при регулярном техническом обслуживании и применении защитных покрытий удалось снизить скорость распространения коррозии на 35%. В частности, в зонах, где использовалось цинкование, глубина коррозионных повреждений за два года эксплуатации уменьшилась в среднем на 20% по сравнению с зонами без защитных покрытий.
3. Образование микротрещин
Метод акустической эмиссии позволил выявить ранние стадии образования микротрещин, что дало возможность своевременно принимать меры по их устранению. Было зафиксировано, что в местах, подверженных наибольшей усталости, частота возникновения микротрещин увеличивалась на 15% в течение первых трех лет эксплуатации. При этом, в элементах с применением антикоррозийных покрытий, частота микротрещин была ниже на 25%.
4. Продление срока службы балок
Благодаря внедрению системы структурного мониторинга и регулярного технического обслуживания, удалось продлить срок службы многопролетных балок в среднем на 10-15 лет. В балках с защитными покрытиями этот показатель был выше, что свидетельствует о высокой эффективности применяемых защитных технологий.
Таблица 1.
Результаты и Анализ Эффектов Старения и Деградации
Многопролетных Балок
Параметр Значение без Значение с Проценты Польза
защитных защитными изменения
покрытий покрытиями
Увеличение 4,8% 2,5% -47,92% Снижение
деформаций за деформаций
год
Скорость 100% 65% -35% Замедление
распространения (базовый) коррозионных
коррозии процессов
Глубина 100% 80% -20% Уменьшение
коррозионных (базовый) глубины
повреждений повреждений
Частота 15% 11,25% -25% Раннее
микротрещин выявление микротрещин
Продление 10-15 лет 15-20 лет +33,33% Увеличение
срока службы балок срока службы конструкций
Заключение. Результаты исследования подтверждают важность применения методик структурного мониторинга и защитных технологий для продления срока службы многопролетных балок и обеспечения их надежности. Установленные датчики и анализ полученных данных позволили своевременно выявлять и устранять дефекты, что значительно снижает риски аварийных ситуаций и повышает общую безопасность строительных конструкций.
Использованные источники:
1. Indiaminov, R., Butaev, R., Isayev, N., Ismayilov, K., Yuldoshev, B., & Numonov, A. (2020, June). Nonlinear integro-differential equations of bending of physically nonlinear viscoelastic plates. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 869, No. 5, p. 052048). IOP Publishing.
2. Indiaminov, R., Narkulov, A., & Butaev, R. (2021, July). Magnetoelastic strain of flexible shells in nonlinear statement. In AIP Conference Proceedings (Vol. 2365, No. 1, p. 070015). AIP Publishing.
3. Куйчиев О. Р., Жуланов И. О., Ахмедов А. Т. ТЕОРЕМЫ ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКЕ //SCIENTIFIC ASPECTS AND TRENDS IN THE FIELD OF SCIENTIFIC RESEARCH. -2024. - Т. 2. - №. 17. - С. 13-18.
4. Куйчиев О. Р. Метод конечных элементов для анализа взаимосвязи деформаций и проводимости в гиперпластических композитах//Журнал «Экономика и социум». -2024 - № 7 (122). -С. 439-442.
5. Жуланов И. О., Аджимуратов С. М. ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ДЕФОРМАЦИЙ В МНОГОПРОЛЁТНУЮ БАЛКУ ВЛИЯЮЩИХ НА РАЗЛИЧНЫЕ ФАКТОРЫ //Экономика и социум. - 2024. - №. 3-2 (118). - С. 601-604.
6. Jo'lanov I. O. et al. KLASSIK QURILISH MEXANIKASI BILAN ZAMONAVIY QURILISH MEXANIKASI FANINING UZVIYLIGI VA QURILISHDA TUTGAN O'RNI //Results of National Scientific Research International Journal. - 2024. - Т. 3. - №. 3. - С. 186-195.
