Hangbruggen, ingenieurswonderen die uitgestrekte waterwegen overspannen en gemeenschappen verbinden, zijn afhankelijk van een vaak over het hoofd gezien onderdeel voor hun structurele integriteit: de hoofdkabel.Deze massale bijeenkomsten, samengesteld uit duizenden afzonderlijke stalen draden,Het draagt het gehele gewicht van het brugdek en de verkeersbelastingen, die vaak honderden duizenden tonnen overschrijden, en draagt deze krachten over op brugtoren en ankerpunten..

Recent onderzoek onder leiding van het Los Alamos National Laboratory heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt in het begrijpen hoe deze kabels de spanning intern verdelen.Wetenschappers hebben de cruciale rol van wrijving tussen draden bij spanningsoverdracht onthuld..

Hoofdkabels zijn geavanceerde composietconstructies in plaats van eenvoudige draadbundels.Hun kern bestaat uit dicht op elkaar gecompacteerde gegalvaniseerde draadstrengen die in zeshoekige patronen zijn gerangschikt voor optimale compactheidEen buitenste laag van continue, vooraf gespannen draden wikkelt zich om deze kern.met een breedte van meer dan 50 mm,.

De 50 cm diameter kabels van de Manhattanbrug bevatten ongeveer 8.500-9.000 draden.Terwijl grotere structuren zoals de Golden Gate Bridge kabels hebben van bijna een meter in diameter met meer dan 28Deze kabels weerstaan enorme trekkrachten van permanente belastingen (bruggewicht), levende belastingen (verkeer) en omgevingsfactoren zoals wind en seismische activiteit.

Het analyseren van de belastingverdeling binnen kabels biedt unieke theoretische en experimentele moeilijkheden.Traditionele eindige-elementen analyse worstelt om de complexe interacties tussen duizenden draden nauwkeurig te modelleren, met name op contactpunten waar wrijvingscoëfficiënten, lokale vervorming en contactgebieden moeilijk te meten of te schatten zijn.

Het onderzoeksteam heeft deze beperkingen overwonnen door gebruik te maken van neutronendiffractie, een niet-destructieve techniek die de elastische spanning in materialen meet door veranderingen in de afstand tussen atoomratten op te sporen.In tegenstelling tot röntgenstralen.In de eerste plaats is het mogelijk dat de neutronen diep in de materialen doordringen zonder deze te beschadigen, waardoor de interne spanningen in de operationeel gebruikte kabelmonsters ongekend kunnen worden onderzocht.

De experimenten hebben aangetoond dat de afzonderlijke draadspanningen aanzienlijk afhankelijk zijn van de randvoorwaarden bij de klempunten en de radiale compressie krachten.de wrijving tussen de kabels bleek veel groter te zijn dan tot nu toe werd aangenomen..

Door de wrijvingseffecten in de spanningsanalyse op te nemen, kunnen ingenieurs de belastingverdeling nauwkeuriger voorspellen.potentieel verlenging van de levensduur van kabels en voorkoming van catastrofale storingenDe methode maakt het ook mogelijk gebroken draden en plaatselijke defecten te detecteren die de structurele integriteit in gevaar brengen.

Het onderzoek, dat werd geaccepteerd voor publicatie in het Journal of Experimental Mechanics, opent nieuwe wegen voor bruggentechniek.Toekomstige werkzaamheden zullen zich richten op de ontwikkeling van geavanceerde eindige-elementenmodellen die rekening houden met wrijvingseffecten en het onderzoeken van de volgende generatie kabelmaterialenHet team is ook van plan om neutronendiffractie aan te passen aan real-time structurele gezondheidstoezichtsystemen die een revolutie kunnen veroorzaken in de onderhoudspraktijken van bruggen.

Deze technologische doorbraak vertegenwoordigt meer dan alleen academische vooruitgang, het biedt tastbare voordelen voor de veiligheid van de infrastructuur wereldwijd.nauwkeurige beoordeling van de kabelsituatie wordt steeds belangrijkerDe neutronendiffractie-aanpak biedt ingenieurs krachtige nieuwe hulpmiddelen om deze cruciale transportverbindingen te beschermen, zodat ze de komende generaties kunnen blijven dienen.