Цифровой двойник предскажет износ мостов с точностью 95%

Инженеры Пермского Политеха разработали математическую модель, способную прогнозировать деформацию «суставов» мостовых конструкций. Технология, созданная при поддержке Минобрнауки, учитывает экстремальные климатические нагрузки и помогает предотвращать аварии на железнодорожных и автомобильных переправах.

В основе разработки специалистов ПНИПУ лежит создание «цифрового двойника» антифрикционной прослойки — ключевого элемента опорных частей моста. Именно эти узлы, выполняющие роль суставов конструкции, принимают на себя основные вибрации и температурные колебания. Традиционный тефлон в современных проектах все чаще заменяет сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). Несмотря на прочность, этот полимер изнашивается быстрее стальных элементов, что требует постоянного мониторинга.

Испытания в экстремальных условиях

Чтобы обучить модель, ученые провели серию экспериментов. Образцы пластика подвергали нагрузкам в температурном диапазоне от -40°C до +80°C, имитируя реальный российский климат. Как пояснила доцент кафедры вычислительной математики ПНИПУ Анна Каменских, исследователи анализировали реакцию материала на разную скорость сжатия и циклическое охлаждение, сопоставляя теорию с практическими данными.

В результате точность прогнозов составила 95%. Расхождение между расчетами цифровой модели и реальными лабораторными тестами не превысило 5%, что подтверждает высокую достоверность системы при работе в новых условиях.

От расчетов к эксплуатации

Технологию уже протестировали на модели железнодорожного моста. Система проанализировала состояние сферической опоры, которая соединяет пролет с основанием. Расчеты показали: после прохождения 2 тысяч составов пластическая деформация в критических зонах достигает 9%.

Такой уровень износа означает необратимые изменения в структуре полимера, хотя сама конструкция еще сохраняет целостность. Подобная детализация позволяет инженерам точно определять сроки профилактических работ и заменять детали до того, как произойдет аварийный отказ конструкции.