پل های آویزان، معجزه های مهندسی که راه های بزرگ آبی را طی می کنند و جوامع را به هم متصل می کنند، برای یکپارچگی ساختاری خود به یک عنصر اغلب نادیده گرفته شده تکیه می کنند: کابل اصلی.اين تجمعات بزرگ، متشکل از هزاران سیم فولادی جداگانه،تحمل کل وزن عرشه پل و حمل و نقل ترافیک اغلب بیش از صدها هزار تن انتقال این نیروهای برج پل و نقاط لنگر.

تحقیقات اخیر تحت رهبری آزمایشگاه ملی لس آلاموس پیشرفت قابل توجهی در درک چگونگی توزیع استرس داخلی این کابل ها داشته است.دانشمندان نقش حیاتی اصطکاک بین سیم ها را در انتقال استرس نشان داده اند.

کابل های اصلی ساختار کامپوزیت پیچیده ای را به جای بسته های ساده سیم نشان می دهند.هسته آنها از رشته های سیم گالوانیزه بسته بندی شده به صورت شش گوشه ای برای فشرده سازی مطلوب تشکیل شده استیک لایه بیرونی از سیم های مستمر و پیش کشش شده در اطراف این هسته می پیچد.در فواصل منظم با کلیمپ های شعاعی که یکپارچگی ساختاری را حفظ می کنند و انتقال استرس را به هر سیم شکسته افزایش می دهند، ثابت می کنند..

برای دیدگاه، کابل های قطر 50 سانتی متر پل منهتن حدود 8500 تا 9000 سیم دارند،در حالی که سازه های بزرگتر مانند پل گلدن گیت دارای کابل هایی هستند که تقریبا یک متر قطر دارنداین کابل ها با نیروهای کششی بسیار زیادی از بارهای دائمی (وزن پل) ، بارهای زنده (ترافیک) و عوامل محیطی مانند باد و فعالیت لرزه ای مقاومت می کنند.

تجزیه و تحلیل توزیع بار در کابل ها مشکلات نظری و تجربی منحصر به فرد را ارائه می دهد.تجزیه و تحلیل عناصر محدود سنتی برای مدل سازی دقیق تعاملات پیچیده بین هزاران سیم تلاش می کند، به ویژه در نقاط تماس که در آن ضریب اصطکاک، تغییر شکل محلی و مناطق تماس دشوار است برای اندازه گیری یا تخمین.

این تیم تحقیقاتی با استفاده از difraksion نوترونی، یک تکنیک غیر مخرب که فشار لاستیکی را در مواد با تشخیص تغییرات در فاصله شبکه اتمی اندازه گیری می کند، بر این محدودیت ها غلبه کرد.برخلاف اشعه ایکس، نوترون ها بدون آسیب رساندن به مواد به عمق نفوذ می کنند، اجازه می دهد تا آزمایش های بی سابقه ای از فشارهای داخلی در نمونه های کابل در مقیاس عملیاتی انجام شود.

آزمایشات نشان داد که کشش های سیم های فردی به طور قابل توجهی به شرایط مرزی در نقاط کلیمپ و نیروهای فشرده سازی شعاعی بستگی دارد.اصطکاک بین سیم ها بسیار بیشتر از آنچه قبلاً تصور می شد نشان داد..

با استفاده از اثرات اصطکاک در تجزیه و تحلیل استرس، مهندسان می توانند توزیع بار را با دقت بیشتری پیش بینی کنند،به طور بالقوه طول عمر خدمات کابل و جلوگیری از خرابی های فاجعه باراین روش همچنین امکان تشخیص سیم های شکسته و نقایص محلی را که یکپارچگی ساختاری را به خطر می اندازد، فراهم می کند.

این تحقیق که برای انتشار در مجله مکانیک تجربی پذیرفته شد، راه های جدیدی را برای مهندسی پل باز می کند.کار آینده بر روی توسعه مدل های پیشرفته عناصر محدود که اثرات اصطکاک را در نظر می گیرند و بررسی مواد کابلی نسل بعدی متمرکز خواهد شداین تیم همچنین برنامه ریزی می کند که تکثیر نوترون را برای سیستم های نظارت بر سلامت ساختاری در زمان واقعی که می تواند شیوه های نگهداری پل را انقلابی کند، تطبیق دهد.

این پیشرفت تکنولوژیکی بیش از پیشرفت علمی است، مزایای ملموس برای ایمنی زیرساخت ها در سراسر جهان را ارائه می دهد.ارزیابی دقیق شرایط کابل به طور فزاینده ای ضروری می شودروش انحراف نوترون به مهندسان ابزار جدید قدرتمند برای حفظ این پیوندهای حمل و نقل حیاتی می دهد و خدمات مداوم آنها را برای نسل های آینده تضمین می کند.