София Шайбакович: исследование конструкций с использованием ауксетических метаматериалов
Выпускница магистратуры Инженерно-строительного института по направлению «Организация и управление инвестиционно-строительными проектами» София Шайбакович представила работу на тему «Исследование конструкций с использованием ауксетических метаматериалов». Научным руководителем работы выступил доцент ВШГиЭС Вячеслав Ольшевский.
Работа посвящена исследованию уникальных структур — ауксетиков, материалов с отрицательным коэффициентом Пуассона. При сжатии в продольном направлении ауксетики одновременно сжимаются и в поперечном направлении. Благодаря такому поведению, при динамических нагрузках, например, ударах или взрывах, они не раскалываются, а локально уплотняются, стягиваясь в зону контакта, и поглощают колоссальное количество кинетической энергии.
В работе предложена концепция нового защитного элемента — кирпича-ауксетика с внутренней геометрией пустот в форме песочных часов. Применение таких метаматериалов в ограждающих конструкциях и фасадах позволяет создать амортизирующий барьер, который минимизирует деформации основного каркаса здания при воздействии опасных нагрузок, например при техногенных авариях.
В рамках проекта была разработана и протестирована доступная методика создания цементных ауксетических кирпичей, которая комбинирует 3D-печать полимерных закладных деталей и традиционное формование бетона. Данный подход может быть масштабирован и адаптирован для массового фабричного производства.
Созданные экспериментальные образцы прошли серию лабораторных тестов на гидравлическом прессе. Результаты испытаний на сжатие подтвердили эффективность концепции: после прохождения пиковой нагрузки кирпич не разрушался хрупко, а продолжал упруго сминаться в течение нескольких секунд, рассеивая энергию на внутреннее трение. С помощью высокоточной камеры и метода цифровой корреляции изображений был экспериментально доказан ауксетический эффект цементных образцов и определен их отрицательный коэффициент Пуассона.
