En este artículo, no voy a lamentar cómo la vieja abuela "saqueó todo, ghouls !!", porque no estoy interesado en quién hace esto y si lo hace. No estoy interesado en la temka favorita de los automovilistas "¡están atrapados en estos agujeros y baches!", Personalmente no tengo nada a lo que recurrir: en materia de elección de vehículos, prefiero transmitir la opinión de Andrei Rubanov de su libro "Yodo" (la cabeza del mástil que estoy cepillando) en un lugar tranquilo mientras hay una bicicleta y un autobús. No tengo quejas sobre nuestros servicios de reparación, que ponen, como dicen en estos servicios de Internet de ustedes, una mezcla bituminosa en la lluvia y la nieve, en contra de la opinión de estos mismos Internet. Soy un simple peatón, y hasta ahora estoy satisfecho con el estado actual de las cosas.
Por cierto, no soy matemático en absoluto, sino solo un estudiante aplicado a la matemática. Si alguien no sabe, estos son tipos y tipos (que el plancton de la oficina me perdone), que deben sus profesiones para procesar fórmulas matemáticas de teóricos eminentes y conocidos en círculos estrechos. Estos algoritmos descritos, a su vez, funcionan primero en la investigación aplicada, y luego van al software aplicado, si de repente, a instancias del destino, el mercado quiere comprar el trabajo de un matemático aplicado, que está sumido en sus oídos en grados impregnados de fortrano-matlabo.
Sucedió históricamente que en el banco de un estudiante tenía que resolver periódicamente problemas para los que no se enfrentaban otros homosexuales más acomodados y, probablemente, más racionales. Y así, en deuda con sus caminos de estudiantes, me presentaron un problema desde el campo de las estructuras de construcción de carreteras. El tema era "poco prometedor". "Oh, incluso nuevo", pensé, y tomé la decisión a cambio de habilidades prácticas, de forma gratuita. Los resultados del trabajo me sorprendieron un poco. Pero sobre todo en orden, debido al estilo de Giktayms "científico para los administradores de sistemas cansados del día y comenzando a quedarse calvo por la pogromizdy";)
En la lejana galaxia distante, es decir, en el Territorio de Perm, a una distancia decente de los hipsters de Moscú, en el verano de 2014, dos personas, que llevaban consigo equipo, una carretilla y algo de tiempo libre, condujeron a través de autobahns locales, hmm, o más bien, automóviles carreteras de cuarta clase. En algunos lugares, se mantuvieron al margen, instalaron equipos, esculpieron sensores en la capa superior de asfalto, y cuando pasó otro tesoro de la industria automotriz doméstica y no muy doméstica, midieron el movimiento del lienzo. Luego fotografiaron alrededor de 100 mediciones de control. Y toda esta bondad experimental yacía y acumulaba polvo sobre el duro de un antiguo escriba ajn hasta diciembre de 2016, yacía y me estaba esperando, al igual que Blancanieves en un famoso cuento de hadas.
Bueno, entonces - sin cuentos de hadas y sin besos =) Hubo una conversación sobre el tema
"tenemos bienes, usted tiene un comerciante" "los datos están mintiendo y necesitamos saberlo; hueles, la joven, la rosa ha madurado, es hora de que vaya a los estantes de la gran ciencia de la sopromat, ves qué y cavas en el proceso. Esbozaron la siguiente tarea: verificar la posibilidad de utilizar mediciones de control capturadas para determinar al menos algunas características del paciente: el camino.
¿Cuáles son algunas de estas características? Me pregunto, ¿te imaginas que las carreteras pueden doler o doler? Usted y yo, lectores, parecemos ser personas bastante modernas, algunos de nosotros somos incluso inteligentes y, horrorizados, educados en desafío a los programas del Ministerio de Educación. "Animizm", me dirán intelectuales educados, recordando a Vysotsky. Pero por una extraña coincidencia, los intelectuales educados no siempre tienen una formación técnica. Desde el punto de vista de un técnico, cualquier diseño tiene su propio ciclo de vida, que incluso los gerentes conocen y adivinan. El ciclo de vida ciertamente incluye un parámetro como el de toda la vida. Los equipos y diseños gradualmente se vuelven inútiles, desgastados y fallando. Sin excepción y el camino. ¿Qué se puede tomar como parámetro de la próxima fiebre de nuestro paciente? Realmente no lo sé ahora. Pero los datos indirectos han aparecido con el tiempo.
Lo primero, primero, vine, vi, convencí a uno de esos dos camaradas para que me permitiera copiar parte de los resultados en mi memoria USB y en casa para averiguar qué se podía hacer al respecto. Como soy matemático o, como decimos, fuerte, decidí hacer un modelo matemático de una estructura de carreteras en capas como un gran trabajador: utilicé el aparato de método de elementos finitos. CalculiX creó una malla de elementos finitos,
Fig. Uno. Descripción esquemática del objeto investigado.suponiendo que el caso deformado en el plano es suficiente para el problema, y en Scilab, cargué el código del método de Newmark para resolver la ecuación de movimiento del objeto en cuestión en dinámica. Si alguien no sabe qué palabras son tan nuevas arriba - google, no me importa =)
Entonces, planteé un problema modelo y comencé a comparar los resultados de un experimento a gran escala en 2014 y un experimento computacional en 2017. Por cierto, ¿qué se puede comparar exactamente? Escribí arriba que en las carreteras medía el movimiento del lienzo. Pero el desplazamiento es tan lisiado que, por un lado, dice poco a los no iniciados, y en los iniciados con mayor frecuencia causa dolor de cabeza. Si miras la gráfica de tal señal,
Fig. Dos. Una de las cientos de curvas de desplazamiento experimentales.entonces puedes ver un montón de acumulativos entre sí desvaneciéndose en la onda sinusoidal del atardecer. No existe una señal sinusoidal de referencia ideal de la cámara de pesas y medidas, que se describió en reuniones secretas de los círculos de ingeniería de radio (si todavía hubiera personas dedicadas que las recuerden).
Pero no tan simple. Érase una vez un cierto camarada de Fourier que, supongo que, por diversión / para discutir, pudo descomponer en una serie de senos y cosenos las curvas del carácter y la curvatura de las formas de su propia esposa, es difícil imaginar otras razones para crear el método de Fourier =) Obviamente no hizo este truco en vano, ya que ahora es posible crear un retrato digital único y espacioso de un objeto técnico tan difícil como una mujer real 8), y junto con muchos otros objetos técnicos. Por supuesto, estamos hablando de la característica de amplitud-frecuencia, que de facto puede considerarse una fotografía del hocico en el pasaporte de cualquier equipo. Cuando escribo cualquiera, significa cualquiera. Dado que nuestro micromundo onda-partícula constantemente salchichas y oscila, estas vibraciones están presentes en todas partes y en todo. Cada objeto del meso y macrocosmos es único, inimitable y consiste en un conjunto de átomos que no coinciden. La unicidad de la forma da lugar a la unicidad de los macro-movimientos, lo que significa que las amplitudes de los sinusoides en la expansión de la función en la serie de Fourier cambiarán, lo que significa que la unicidad también se mostrará en el espectro.
Al construir una carretera, llénelo con concreto puro en lugar de concreto asfáltico; el espectro de la señal cambiará. Falta de arena y grava: el espectro cambiará. Remoje la arena en capas de pavimento, lo que aumentará su densidad; el espectro cambiará. Cualquier cambio en las constantes de los materiales de la estructura del camino y el grosor de las capas de la estructura del camino afectará la forma del espectro. Lo mismo se aplica a cualquier otro objeto técnico: puentes, casas de paneles, zapatos de mujer, la silla de su jefe e incluso su propio cráneo (estos últimos se dedican a la biomecánica).
¿Por qué estoy liderando esta larga conversación? Para el desenlace =) Prometí en el titular decir por qué, en mi opinión, nuestros caminos son de guano. Finalmente daré el espectro muy esperado, que fue una invitación a todos los lectores de los ojos.
Fig. Trez Uno de los espectros experimentales.
Fig. Quattro Uno de los espectros numéricos superpuestos en uno de los experimentosY ahora recordamos un curso de secundaria y un libro de texto de física.
Como vemos, el rango de frecuencia de 0 a 40 Hz es el principal. Presentemos el supuesto de que al conducir vehículos, el pavimento funciona en modo de resonancia. Verificamos esta declaración. Determinemos la frecuencia del impacto en el lienzo de una carga en movimiento, [1 / c]:
donde V es la velocidad del vehículo, km / h, S es la distancia entre ejes, m
Luego, en el caso particular, a una velocidad del vehículo de 60 km / hy una distancia entre ejes de 1.8 m, la frecuencia de la carga en la carretera es de 9.26 Hz. En el gráfico de la Fig. 4 arriba, es notable que la amplitud a una frecuencia de ~ 10 Hz tiene un mínimo, mientras que las frecuencias por encima y por debajo de 10 Hz aumentan bruscamente las amplitudes de oscilación. Este hecho sugiere que es posible seleccionar la velocidad recomendada del intercambio de vehículos en la carretera, desintonizando los modos de resonancia ...
Espera un minuto ... ¿Resonancia? Resonancia ... Resonancia !!! Aquí puede adjuntar spoilers de los videos del puente de Tacoma o imágenes de un libro de texto de física o libros de Perelman con soldados que caminan. Mi suposición es que nuestra franca dolorosamente nativa, sobre la cual se construye la estructura del camino, juega una broma cruel con la vida de las pinturas. La práctica de ingeniería muestra que las estructuras que operan en resonancia se destruyen antes. Y el modelado indica que es el loam el que hace la contribución principal a la región de baja frecuencia (0-40Hz). Cambie nuestra franja a bases más rígidas: la región de baja frecuencia se desplazará hacia la derecha a frecuencias más altas, los autos no rodarán a lo largo del lienzo en resonancia.
Una idea estúpida, por supuesto, lamentable. Hay problemas en la mecánica de carreteras con heladas de suelos, y problemas complejos con transiciones de fase y astillado de la superficie del hormigón asfáltico. Y este artículo es bastante humorístico, pero respondo por la precisión de los cálculos computacionales; sin embargo, soy un estudiante matemático aplicado, después de todo.