Коллектив ученых Новосибирского государственного технического университета НЭТИ разработал методику оценки технического состояния объектов различного назначения: строительных, машиностроительных и авиационных конструкций, линий электропередач. Методика позволяется определить техническое состояние объекта по небольшому количеству отслеживаемых параметров вместо сотен показателей, требовавшихся раньше.
В первую очередь разработка нацелена на исследование технического состояния опор воздушных линий электропередач. В настоящее время состояние конструкций линий электропередачи оценивается исходя из порядка 200 различных параметров: от плотности затянутых болтов до отклонения общей конструкции. Каждый параметр оценивается отдельно, после чего результаты сопоставляются, и на основании этого делается общий вывод. Таким образом, данный процесс становится долгим и трудозатратным.
Предложенная учеными НГТУ НЭТИ методика позволяет сделать вывод исходя из нескольких главных параметров. Она предполагает проведение оценки на основании двух последовательных этапов: расчетного и экспериментального. В ходе расчетного этапа, например, на базе комплекса ANSYS Mechanical, ученые создают модель конструкции в ее нормативном состоянии, то есть после ведения в эксплуатацию. Это точка отсчета для всех будущих изменений.
Далее исследуются наиболее часто встречающиеся повреждения у данного объекта, которые и заносятся в модель.
«Например, у решетчатых металлических опор воздушных линий электропередачи (ВЛ) фиксируют деформации отдельных силовых элементов и ухудшение связи всей опоры с бетонными основаниями. Именно такие особенности эксплуатации следует внести в расчетную модель и оценить влияние степени и локализации такого повреждения», — сообщил старший преподаватель кафедры прочности летательных аппаратов НГТУ НЭТИ Алексей Кожевников.
Вместе с тем есть параметры, которые не оказывают существенного влияния на динамические характеристики типовой опоры.
В свою очередь, экспериментальный этап методики оценки технического состояния конструкции заключается в определении частот собственных колебаний в полевых условиях. Проводится большая работа по выбору типа датчиков (акселерометры, датчики перемещений или тензодатчики деформации), способу их закрепления на конструкции: постоянная установка (наклеивание), накладные датчики (магниты, съемные конструкции), схеме расстановки (по высоте конструкции, количество датчиков). Рассчитываются возможные способы возбуждения конструкции, что также играет существенную роль.
Финальным этапом является сопоставление экспериментально определенных и рассчитанных значений частот собственных колебаний. По результатам сопоставления происходит распределение обследованных конструкций на категории: «исправные», «работоспособные» и «ограниченно-работоспособные». Такой мониторинг проводится периодически, подтверждая или изменяя категорию сооружения.
«Внедрение описанного подхода позволит более гибко использовать имеющиеся у обслуживающей организации ресурсы на уровне планирования ремонтно-восстановительной деятельности. Использование расчетно-экспериментальной методики оценки технического состояния конструкций в конечном итоге приведет к повышению эксплуатационной надежности объектов широкого назначения», — отмечает ученый.
Методика успешно применяется на одном из участков линий электропередач в Томской области. К концу 2021 года планируется выполнить апробацию методики оценки технического состояния на опорах контактной сети трамваев Новосибирска в рамках работ по гранту мэрии Новосибирска.
Ученый отмечает, что данная методика является универсальной и может быть применена в различных отраслях промышленности. Аналогичные подходы применяются в машиностроительной и авиационной отраслях. Недавно и строительная отрасль получила нормативную возможность мониторинга технического состояния зданий по значениям частот собственных колебаний.
