Симбиоз аддитивных технологий, бионики и фрактального подхода в мостостроении
https://doi.org/10.31660/2782-232X-2024-4-98-106
Аннотация
Применение эффективных конструкций, технологий и материалов является одним из требований, предъявляемых к современным мостовым сооружениям. Традиционные технологии ориентированы на создание конструкций достаточно простых форм, в то время как современные решения позволяют расширить класс получаемых конструкций и спектр архитектурных форм. В настоящем исследовании на примере реальных объектов рассматривается положительный опыт применения в мостостроении таких современных технологий, как 3D-печать, бионический и фрактальный подходы. Анализируется возможность использования симбиоза данных технологий для создания современных мостовых сооружений, что представляется наиболее эффективным.
Ключевые слова
аддитивные технологии,
бионика,
фракталы,
мостостроение,
эффективные конструкции,
фрактальные структуры,
компьютерный инжиниринг
При поддержке: Статья подготовлена в рамках реализации государственного задания в сфере науки на выполнение научных проектов, реализуемых коллективами научных лабораторий образовательных организаций высшего образования, подведомственных Минобрнауки России по проекту «Новые материалы и технологии возведения зданий, сооружений и их элементов с применением роботизированных аддитивных систем» (№ FEWN-2003-0004).
Об авторах
И. Г. Овчинников
Тюменский индустриальный университет
Россия
Россия
Овчинников Игорь Георгиевич, д-р техн. наук, профессор, профессор базовой кафедры АО «Мостострой-11»
Тюмень
И. О. Разов
Тюменский индустриальный университет
Россия
Россия
Разов Игорь Олегович, канд. техн. наук, доцент, доцент базовой кафедры АО «Мостострой-11»
Тюмень
Н. Б. Кудайбергенов
Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева
Казахстан
Казахстан
Кудайбергенов Нурлан Баязитович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры строительства
Астана
Список литературы
1. Темнов В. Г. Конструктивные системы в природе и строительной технике. Ленинград: Стройиздат; 1987. 256 с. Режим доступа: https://m.eruditor.one/file/1323456/.
2. Ковырягин М. А., Овчинников И. Г. Управляемые конструкции (в мостостроении). Саратов: Саратовский государственный технический университет; 2003. 95 с.
3. Овчинников И. Г., Караханян А. Б. Применение бионического подхода к проектированию пешеходных мостов. В сб.: Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: Международная научно-практическая конференция, Пермь, 23-24 апреля 2015 г. Пермь: Пермский национальный исследовательский политехнический университет; 2015. С. 430–436. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23646394.
4. Овчинников И. Г., Овчинников И. И., Караханян А. Б. Пешеходные мосты современности: тенденции проектирования. Часть 1. Использование бионического подхода. Науковедение. 2015;7(2):81TVN215. Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/81TVN215.pdf.
5. Овчинников И. И., Караханян А. Б., Овчинников И. Г., Скачков Ю. П. Современные пешеходные и велосипедные мосты (основные концепции проектирования и примеры). Пенза: Пензенский государственный университет архитектуры и строительства; 2018. 140 с.
6. Aldersey-Williams H. Towards biomimetic architecture. Nature Materials. 2004;3:277–279. https://doi.org/10.1038/nmat1119
7. Bonser R.H.C. Patented Biologically-inspired technological innovations: A twenty year view. Journal of Bionic Engineering. 2006;3(1):39–41. https://doi.org/10.1016/S1672-6529(06)60005-X
8. Vincent J. F. V., Bogatyreva O. A., Bogatyrev N. R., Bowyer A., Pahl A.-K. Biomimetics: its practice and theory. Journal of The Royal Society Interface. 2006;3(9):471–482. https://doi.org/10.1098/rsif.2006.0127
9. Mak T. W., Shu L. H. Using descriptions of biological phenomena for idea generation. Research in Engineering Design. 2008;19:21–28. https://doi.org/10.1007/s00163-007-0041-y
10. Bhushan B. Biomimetics: lessons from nature-an overview. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2009;367(1893):1445–1486. https://doi.org/10.1098/rsta.2009.0011
11. Helms M., Vattam S. S., Goel A. K. Biologically inspired design: process and products. Design Studies. 2009;30(5):606– 622. https://doi.org/10.1016/J.DESTUD.2009.04.003
12. Liu K, Jiang L. Bio-inspired design of multiscale structures for function integration. Nano Today. 2011;6(2):155–175. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2011.02.002
13. Santulli C., Langella C. Introducing students to bio-inspiration and biomimetic design: a workshop experience. International Journal of Technology and Design Education. 2011;21:471–485. https://doi.org/10.1007/s10798-010-9132-6
14. Shu L. H., Ueda K., Chiu I., Cheong H. Biologically inspired design. CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2011;60(2):673–693. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2011.06.001
15. Chen P.-Y., McKittrick J., Meyers M. A. Biological materials: Functional adaptations and bioinspired designs. Progress in Materials Science. 2012;57(8):1492–1704. https://doi:10.1016/j.pmatsci.2012.03.00
16. Knippers J., Speck T. Design and construction principles in nature and architecture. Bioinspiration & Biomimetics. 2012;7(1):015002. https://doi.org/10.1088/1748-3182/7/1/015002
17. Bar-Cohen Y. Nature as a model for mimicking and inspiration of new technologies. International Journal of Aeronautical and Space Sciences. 2012;13(1):1–13.
18. Maglic Michael J. Biomimicry: Using Nature as a Model for Design. Masters Theses. 2012. P. 871. https://doi.org/10.7275/2820720
19. Murugan R., Wang X., Chen G., Guoping Ch., Peter M., Fu-Zhai C. (eds.) Biomimetics: Advancing nanobiomaterials and tissue engineering. Salem: Scrivener Publishing; 2013. 384 p. Available at: http://ndl.ethernet.edu.et/bitstream/123456789/4133/1/21.pdf.
20. Benyus J. Biomimicry: Innovation inspired by nature. New York: William Morrow & Co.; 1997. 308 p. https://doi.org/10.1002/inst.12116
21. Ovchinnikov I. G., Ovchinnikov I. I. Sustainable bridge design in Russia. In: Railway Transport and Technologies (RTT2021), Ekaterinburg, November 24–25 2021. USA: Aip Publishing; 2023. P. 030021. https://doi.org/10.1063/5.0133764
22. Freitas Salgueiredo C. Modeling biological inspiration for innovative design. i3 Conference 2013, October 15 2013. P. 1–17. Available at: https://i3.cnrs.fr/wp-content/uploads/2016/05/Freitas__conferenceI32013.pdf.
23. Olason A., Tidman D. Methodology for topology and shape optimisation in the design process. Master’s Thesis in the Master’s programme Solid and Fluid Mechanics. Goteborg: Chalmers University of Technology; 2011. Available at: https://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/130136.pdf.
24. Мальцева Т. В., Трефилина Е. Р. Моделирование двухфазного тела с учетом несущей способности жидкой фазы. Математическое моделирование. 2004;16(11):845–852. Режим доступа: https://www.mathnet.ru/php/archive.phtml?wshow=paper&jrnid=mm&paperid=222&option_lang=rus.
25. Боровков А. И., Бурдаков С. Ф., Клявин О. И., Мельникова М. П., Михайлова А. А., Немов А. С. и др. Компьютерный инжиниринг. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; 2012. 93 с.
26. Melnikov R., Zazulya Ju., Stepanov M., Ashikhmin O., Maltseva T. OCR and POP parameters in Plaxis-based numerical analysis of loaded over consolidated soils. Procedia Engineering. 2016;165:845–852. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.783
27. Rayneau-Kirkhope D, Maoa Y., Farr R., Segal J. Hierarchical space frames for high mechanical efficiency: Fabrication and mechanical testing. Mechanics Research Communications. 2012;46:41–46. http://dx.doi.org/10.1016/j.mechrescom.2012.06.011
Рецензия
Для цитирования:
Овчинников И.Г., Разов И.О., Кудайбергенов Н.Б. Симбиоз аддитивных технологий, бионики и фрактального подхода в мостостроении. Архитектура, строительство, транспорт. 2024;(4):98-106. https://doi.org/10.31660/2782-232X-2024-4-98-106
For citation:
Ovchinnikov I.G., Razov I.O., Kudaibergenov N.B. Synergy of additive technologies, bionics and fractal approach in bridge engineering. Architecture, Construction, Transport. 2024;(4):98-106. (In Russ.) https://doi.org/10.31660/2782-232X-2024-4-98-106
Просмотров:
27
Послать статью по эл. почте 