Предыдущая публикация
Математики разгадали секрет колебания конструкций
Профессор Волжского университета водного транспорта Владимир Белых вместе со своим сыном профессором Университета штата Джорджия (США) Игорем Белых, раскрыли секрет «пляшущих мостов».
Об этом сообщили ведущие мировые научные издания и СМИ. А началось все со статьи в одном из самых авторитетных в мире научных изданий Science Advances: http://advances.sciencemag.org/content/3/11/e1701512 И вот 15 ноября ректор Игорь Кузьмичев поздравил Владимира Николаевича с этим научным открытием на совете Института экономики, управления и права ВГУВТ.
- Я хотел бы отметить, что этот успех не случаен, а является результатом его долголетней работы в области теории бифуркаций. т.е явлений с резкими изменениями поведения систем. Катастрофа, авария – все это бифуркации. Поэтому бесспорно у открытия нашего ученого есть важный прикладной аспект: в области безаварийной эксплуатации мостов и гидротехнических сооружений открылась новая интересная страница для исследований. Открытие это столь велико, что принадлежит всему человечеству, - отметил руководитель вуза.
Так в чем же заключается открытие, о котором написала даже газета New York Times?
Так называемые "пляшущие" мосты хорошо известны публике с момента постройки первых металлических конструкций такого рода в конце 19 и начале 20 века и попыток пройти пешим или конным строем по их поверхности.
Считается, что все дело в резонансе, который создается благодаря синхронному движению, к примеру, строя солдат и кавалерийских расчетов.
История знает немало случаев, когда тот или иной мост начинал внезапно "танцевать", а то и вовсе разрушаться.
Колебания конструкции могут возникать тогда, когда пешеходы не синхронизируют свои движения специально: это, в частности, произошло во время открытия моста "Миллениум" в Лондоне в 2000 году.
После закрытия этого моста были проведены эксперименты, из которых выяснилось, что мост внезапно начинает шататься, когда количество пешеходов достигает некоего порога. При этом они двигались произвольно.
Эту задачу решали многие ученые, однако долгое время безрезультатно.
Тогда заведующий кафедрой математики ВГУВТ Владимир Белых и его сын Игорь, работающий в университете штата Джорджия (США) создали математическую модель и ее компьютерную реализацию процесса, когда большое количество людей движется по мосту, похожему на «Миллениум». Каждый человек в ней имел собственную походку, скорость движения и манеру ходьбы.
Их расчеты раскрыли несколько любопытных свойств подобных пляшущих мостов. К примеру, оказалось, что существует некое "магическое число" людей, находящихся на подобной конструкции, при достижении которого мост начинает резко раскачиваться. К примеру, для лондонского "миллениума" оно составляет 165 пешеходов, а для других конструкций оно может быть другим.
Как считают ученые, эта компьютерная модель может помочь конструкторам мостов избежать проблем в будущем.
- В нашей работе даны конкретные рекомендации как избегать появления неустойчивости и тем более катастрофические явления, - рассказал Владимир Николаевич. - Однако много нерешенных проблем остается, в частности, это касается ветровых нагрузок и других воздействий окружающей среды. На практике часто получается так, что при проектировании инженеры, пользуясь имеющимися у них методиками (разработанными и утвержденными!), не могут предсказать возможных неожиданных изменений динамики, приводящих в том числе и к катастрофам. Разрушение моста Такома, трагедия на Саяно-Шушенской ГЭС, шатание Волгоградского моста – яркие тому примеры. Математическими задачами, имеющими прямое отношение к катастрофам (а это один из видов бифуркаций), мы и собираемся заниматься в дальнейшем.
Справка: Работа выполняется по гранту РФФИ (Российский фонд фундаментальных исследований), полученному кафедрой математики ВГУВТ на период 2015-2017 гг. (руководитель Белых В.Н.), по научному направлению ВГУВТ «Бифуркационная теория динамических систем». Начиная с 2016 г. в работе по динамике мостов стал принимать активное участие мой сын – профессор Университета Джорджии, Атланта, США и его аспирант в рамках долгосрочного научного сотрудничества ВГУВТа с учеными GSU, включая моего бывшего аспиранта (ГИИВТа) А.Л. Шильникова. Вместе с Игорем Белых и Расселом Джетером и был получен результат, который получил высокую оценку специалистов и признан мировым научным сообществом как научное открытие.
Егор Гладышев, начальник отдела по связям с общественностью, фото Мария Крупина, руководитель студенческого пресс-центра ВГУВТ
Modern pedestrian and suspension bridges are designed using industry standard packages, yet disastrous resonant vibrations are observed, necessitating multimillion dollar repairs. Recent examples in...
Science Advances
Следующая публикация
Нет комментариев