Железная дорога оказалась похожа на фононный кристалл
Инженеры изучили распространение поперечных механических волн вдоль рельс железной дороги, применив к ним теорему Блоха. Это стало возможным благодаря ее периодичности, что делает железную дорогу похожей на фононный кристалл. Добавляя в модель различные типы демпферов, они увидели пути к уменьшению нежелательных вибраций и шумов, создаваемых поездами. Исследование опубликовано в Scientific Reports. Железнодорожный транспорт — это один из самых распространенных видов транспорта, используемый для передвижения за пределами городов. В силу большой массы железнодорожного состава для него характерна большая энергия взаимодействия между колесами и рельсами, что накладывает высокие требования к материалам, используемым при строительстве железной дороги.
Механические вибрации и шум приводят к усталостным разрушениям и износу конструкционных элементов, а также к шумовому загрязнению районов вокруг дороги, что имеет негативные последствия для здоровья проживающих там людей. Для борьбы с нежелательными колебаниями традиционно используются инерционные демпферы, состоящие из массивного тела, задача которого — гасить и рассеивать колебательную энергию. Несмотря на их наличие, железные дороги все еще остаются источником громкого шума, поэтому инженеры ищут способы дополнительной борьбы с ним.
Чтобы уменьшить вибрации, группа инженеров из Индии и Италии при участии Анила Кумара (Anil Kumar) из Индийского технологического института Рурки предложила использовать периодические свойства железнодорожного полотна. Идея заключается в том, что движение волн в периодических средах приводит к их брэгговской дифракции и возникновению диапазона энергий, в которых распространение вперед подавлено (запрещенных зон). Такое наблюдается для электронов в обычных кристаллах, а также для света в фотонных и для звука в фононных кристаллах.
Авторы рассматривали железную дорогу, которая состоит из рельс, шпал и крепежа, как одномерную периодическую решетку. Моделируя все ее элементы с помощью масс и пружин с определенной жесткостью, исследователи применили формализм Эйлера — Бернулли для записи уравнения распространения механических волн по рельсам. Для его решения авторы применили теорему Блоха и построили дисперсионные соотношения для поперечных механических волн обеих поляризаций, которые несут информацию о запрещенных зонах. Аналитические вычисления были дополнительно проверены с помощью метода конечных элементов.
Получившиеся спектральные провалы, однако, оказались слишком узкими, чтобы с их помощью можно было эффективно подавлять колебания, поэтому инженеры включили в модель демпфирование с помощью трех типов резонаторов: латерально-локального, вертикально-локального и латерально-распределенного. Первые два представляли собой обычные инерционные демпферы, установленные на каждом сегменте вдоль направления соответствующей поляризации волны, а третий — периодическую связь рельс через пружинно-демпферные системы. Чтобы расфазировать колебания в латерально-распределенном случае авторы предложили связывать разные участки рельс.
Исследователи проанализировали влияние разных типов демпфирования на запрещенные зоны и на суммарные фильтрационные свойства рельс. Они обнаружили значительное ослабление волн в различных конфигурациях. Вместе с тем они обнаружили, что установка демпферов приводит к сдвигам запрещенных зон, а в ряде случаев даже к их исчезновению, однако суммарное подавление амплитуды вибраций перекрывает эти потери. Сравнивая локальные демпферы с распределенным, авторы выяснили, что первые лучше гасят вибрации.
Однако второй тип гашения имеет экономическое преимущество, поскольку не требует установки дополнительной серии массивных тел, так как роль такой массы играют соседние рельсы. Вместе с тем исследователи надеются, что поиск более сложных конфигураций связи поможет увеличить эффективность гашения в распределенной схеме. Несмотря на почти двухвековую историю железные дороги продолжают оставаться объектом исследований и аккумулировать в себе новые технологии. Мы уже рассказывали, как к проверке железной дороги привлекли дронов, а грохот грузовых поездов предложили использовать для предсказания землетрясений.
Источник
Меню
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - ...
Последние аномальные новости

Алиса поможет петербуржцам охотиться на призраков

Анализ сигнала из системы Проксима Центавра завершен

Аномальная Медведицкая гряда

Аукцион на аренду участка у мистической горы Воттоваара отменили

Борьба с пандемией может оставить США без ядерного оружия

Дивизия черных ножей и гибель группы Дятлова

Женщина вышла на улицу в образе Ла Йороны и была убита

Загадочное Ловозеро

Звездные войны внутри цивилизации майя

Как наследник древнего рода положил начало поискам НЛО

Каким будет 2022 года по прогнозам современных пророков

Китай испытал сверхточное и скрытое противоспутниковое оружие

Молебская аномальная зона

На каких экзопланетах можно найти жизнь

Находки марсохода стали неординарными

Невидимая рука снимает ошейник с собаки

Нечто невидимое ходит по покрывалу

Обнаружили птицу, которую не видели 150 лет

Отец в костюме снежного человека напугал детей

Официальная версия странной гибели семьи в Калифорнии

Полтергейст на качелях в Кирове напугал горожан

Признаки того, что в доме завелся призрак

Сделали реалистичную роборуку с сухожилиями

Серьезный оккультный знак. Ветер вынес кусок Кремля

Создаем поделки на Хэллоуин своими руками

Создали летательный транспорт с функцией уклонения от препятствий

Солнечная система может состоять из инородного материала

Таймырские мамонты дожили до бронзового века

Черные пророчества сербского крестьянина

Якобы нашли динозавра с сохранившейся ДНК

Актеры, которые после съёмок в ужастиках скончались

Американские военные сразились с роботами

Аппарат МРТ убил находившегося внутри пациента

Астрономы позвали добровольцев на поиск экзопланет

Блогер переночевал в доме с привидениями

В Египте арестовали робота

Великобритания начнет делать монеты из мусора

Дональд Трамп запустит собственную социальную сеть

Зима будет тёмной

Как будет выглядеть туризм будущего

Как украсить квартиру к Хэллоуину

Когда Япония погрузится под воду

Леденящие душу легенды Калуги

Мамонтов и другую мегафауну погубил рост влажности

Машины, которые чаще всего снимают в ужастиках

На мужчину с неба неожиданно упали человеческие отходы

О чем предупреждает знамение в афонском монастыре

Обнаружено необъяснимое с точки зрения физики явление

Применение ядерного оружия приведет к изменению климата

Сестры родили детей с разницей в час в одной больнице

Создали деревянный нож, который режет как стальной

Стадо диких кабанов пробежалось по улице Тюмени

Супермен больше не готов отстаивать американские ценности

Умный домофон не впускает некоторых жильцов

Утраченная технология Атлантиды

Футбольный болельщик за раз донес 48 стаканов пива

Хеллоуин. Зарядка на кладбище

Частная космическая станция появится к 2027 году

Шесть тысяч ракет могут ударить по России в любой момент

Школы США переведут на энергию солнца

Блогер решил провести ночь в доме с привидениями

Викинги побывали в Канаде в 1021 году

Военные начали испытывать электровелосипеды

Впервые зафиксировали резкое выключение белого карлика

Вундеркинд из Екатеринбурга поуправлял энергоблоком на АЭС

Где отметить Хэллоуин в Хабаровске

Георгий Каширский – пророк Енотаевский

Два мальчика встретили длинноухих пришельцев

Загадочный след в небе над Сахалином

Инопланетяне не хотят контактировать с людьми

Китай смог добыть кислород из грунта прямо на Луне

Компании Маска разрешили построить 51 станцию автомобильной подземки

Мужчина проглотил телефон и полгода проходил с ним

НАСА опубликовало звуки Марса

НАТО начало секретные учения на случай ядерной войны

Нашествие пауков началось в Северной Ирландии

Нашли дорогу, ведущую в Рай или в Ад

НПО СтарЛайн разработает беспилотный грузовик

Обнаружили экзопланеты-близнецы, размером с Нептун

Остров Шемья - цель №1 военных России в США

После землетрясения около Японии всплыли корабли-призраки

Российские инженеры создали четвероногого робота

Сколько зарабатывают петербургские колдуны

Солнечный ветер чуть ли не сдул орбитальную обсерваторию

США запретят свободно продавать хакерские инструменты

США могут вступить в войну с Россией из-за Белоруссии

Увидели следы столкновения двух экзопланет

Уникальный отпечаток пальцев мозга формируется за 100 сек

Хакер похитил БД о всех гражданах Аргентины

Шесть невозможностей. Загадки квантового мира

В Башкирии поймали чупакабру

В прошлый раз Земля опрокинулась набок из-за смещения полюсов

В Хабаровском крае есть чем удивить охотников за артефактами

Великобритания намерена использовать тепло ЦОД для отопления домов

Восстание Машин начнется с России

Женщина нашла на даче неведому зверушку

Женщину не выпустили в США из-за долга в шесть копеек

Из бургеров будут делать безопасное топливо

Лик Бога запечатлели в небе в Испании

Мистический камень в Нагорном парке Баку

НАСА разработало план по спасению человечества

Новый Год люди праздновать не будут

Новый телескоп может обнаружить инопланетян до их вторжения

Обнаружены следы недавней вулканической активности на Луне

Планеты в системе TRAPPIST-1 лежат точно в одной плоскости

Подросток сделал себе инъекцию ртути, чтобы стать Росомахой

После Великого задымления начнется Апокалипсис

Почку ГМ-свиньи подключили к человеку

Предсказанное Эдгаром Кейси время началось

Проживающая 35 лет в бочке женщина согласилась переехать

Рыба может убить иммунную систему человека

Сектанты убили трех человек во время жертвоприношения

Синтезировано вещество для очищения планеты

Составили карту всех рек на Титане

У 70-летней женщины родился первенец

Ученые опознали глубоководных монстров

Флот инопланетян замечен возле Солнца

Эвакуацию начнут с резерваций, аулов и деревень

Экстремально распухшая экзопланета

Ясновидящий рассказал о начале Третьей мировой войны

В британских школах запускают распознавание лиц

В ранней Солнечной системе существовала огромная брешь

В США наступает грузовой армагеддон

Власти Канады насильно лечат индейцев, индейцы уходят в прерию

Дайверы обнаружили похожее на трубу существо

Девочка установила 187 зарегистрированных рекордов

Женщина нашла тайную комнату под кроватью номера

Женщина умерла от таинственной жажды

Жизнь во Вселенной есть, ее не может не быть

Загадочное существо, обнаружено на берегу Австралии

Извержение на Ла Пальма предсказано в мультике I Pet Goat II

ИИ исследует воздействие космической радиации

Мужчина создал лекарство от смертельной болезни сына

Нашу Вселенную создали в лаборатории

Офтальмолог объявила о пандемии близорукости

Певица рассказала о дружбе с инопланетянами

Полицейские изъяли у фермера 1001 куст конопли

Пришельцы показали мне моего инопланетного сына

Российский электронный паспорт представят в двух видах

Россию призвали готовиться к третьей мировой войне

Ростех выпустит трекеры для контроля за местоположением

Рыбаки поймали существо весом две тонны

Создан незаразный коронавирус

Создана умная трость для слепых

Счастливый и здоровый ягненок с пятой ногой на голове

Таинственный полый остров обнаружен на Google Maps

Треугольный НЛО обнаружили на старом снимке НАСА

У берегов Корнуолла заметили морское чудовище

Убийца-вампир сбежал и был разорван толпой

Факторы, помогающие сохранить здоровье и долголетие

Где в Крыму заказать электромонтажные работы

В Японии решили искать мертвецов ради выгоды

Вещий сон принес мужчине миллион долларов

Девочка сообщила родителям, что скоро все мы умрем

Евреев обвинили в возникновении коронавируса

Жительница Омска отказалась переезжать из бочки

Инопланетяне отключили ядерные ракеты

Корпорации правят миром

Летающее такси поднимутся в воздух в 2022 году

Мужчина за сутки выпил в 51-м пабе

Мужчина поймал рекордно большую ленточную цихлу

На Титане открыта разновидность тектоники плит

На Фиджи уволят 344 учителя в рамках политики 'нет прививки, нет работы'

На юге Омской области местные жители увидели НЛО

Нашествие жирных ядовитых змей началось в Австралии

Огромную доисторическую щуку поймали в Канзасе

Озеро Тахо побило рекорд по высыханию

Пассажир сделал снимок северного сияния во время полета

Перед концом человек чувствует запах смерти

Призрака сняли на кладбище в Ист-Болдре

Производитель батончиков начал производить растительную говядину

Профессор развеяла восемь мифов о вакцинации

Реальные факты, стоящие за самыми известными мифами

Ребенок пропал без вести во время семейного путешествия

Самое древнее в мире изображение призрака

Сделано 6.66 миллиардов уколов вакцин

Странная история, которую рассказал мальчик

Убивать врачей-садистов с помощью сверхспособностей

Часть экспертов допускает появление ковида из-за эксперимента

Человечество погибнет из-за дефицита кислорода

Чемпионка России подозревается в ритуальном убийстве

ТОП-5 способов использовать ненужную шубу

На что все-таки влияет ИКС, зачем он нужен и как используется

Армия Китая готовится к сдвигу полюсов

Армянский Стоунхендж

Атомная бомбардировка астероидов может спасти Землю

Подписка на новости
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика