Прототип автоматизированной системы проведения лабораторных испытаний материалов на циклическую нагрузку

   Цель исследования. Разработка прототипа автоматизированной системы проведения лабораторных испытаний малых образцов конструкционной древесины на циклическую силовую нагрузку.

   Задачи работы: выделить параметры испытаний, поддающиеся автоматизации и дистанционному контролю на примере установки для циклических силовых испытаний малых деревянных образцов; разработать схемы контроля выбранных параметров, выполнить пробные испытания с использованием предложенной системы.

   В России отсутствуют стандарты и своды правил, направленные на получение экспериментальных данных и проектирование конструкций на основе древесины, нагруженных многоцикловыми нагрузками (более 10000 циклов). Под циклическими понимают транспортные, ветровые нагрузки и нагрузки от механизмов, создающих динамическую нагрузку. Циклические испытания весьма затратны по времени, поэтому для повышения их производительности следует применять автоматизацию и дистанционный контроль за испытаниями

   Методы. Прототип автоматизированной системы включает видеонаблюдение над объектом испытания, обеспечение возможности дистанционного включения и остановки мотор-редуктора. Предусмотрен автоматизированный контроль за температурой и мощностью мотор-редуктора и его аварийное отключение. Предусмотрен контроль за микроклиматом лаборатории.

   Результаты. Предложен прототип автоматизированной системы проведения лабораторных испытаний образцов материалов на циклическую силовую нагрузку. После пробных испытаний система и установка могут быть усовершенствованы и использованы при разработке автоматизированного метода циклического испытания малых деревянных образцов, а также других видов длительных статических и циклических испытаний строительных материалов и конструкций.

   Заключение. Предложенный прототип применим для управления и мониторинга длительных циклических и статических лабораторных испытаний строительных материалов и конструкций.

1. Прокофьев А.С., Сморчков А.А. Расчетные сопротивления усталости для клееной древесины // Лесной журнал. Изв. вузов. 2000. № 3. С.108-111.

2. Шапошникова К. П. Автоматизированные системы научных исследований // Интеллектуальный потенциал молодых ученых как драйвер развития АПК : материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых и обучающихся, Санкт-Петербург - Пушкин, 19–21 марта 2024 года. СПб. - Пушкин: Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, 2024. С. 688-691. EDN ETXBWJ.

3. Корякин П. В., Пистунов И. И. Разработка испытательного стенда тестирования компонентов распределенных научных приложений // Тезисы XXIV Всероссийской конференции молодых учёных по математическому моделированию и информационным технологиям. Красноярск, 23–27 октября 2023 года. Новосибирск: Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, 2023. С. 52-53. EDN: CXYFQB.

4. Петухов Н. А. Осуществление научных исследований и разработок в Российской Федерации // Управление инновациями - 2023 : материалы Международной научно-практической конференции, Москва, 13–15 ноября 2023 года. Новочеркасск: Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, 2023. С. 25-29. doi: 10.34981/Lab-67.2023.innovconf.4-petukhov. EDN: HXPXJZ.

5. Витушкин В. В., Жигулевцев Ю. Н., Шкапов П. М. Автоматизированные лабораторные комплексы по теоретической механике // Фундаментальные и прикладные задачи механики : материалы Международной научной конференции : в 2 ч., Москва, 07–10 декабря 2021 года. М.: Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет), 2021. Ч. 2. С. 243-252. EDN: GJSGZR.

6. Измерительный эксперимент по изучению температурных характеристик исследуемого объекта // Автоматизация проведения научных измерительных экспериментов в процессе проектной работы студентов и школьников. Горно-Алтайск: Горно-Алтайский государственный университет, 2021. С. 33-38. EDN OWASUE..

7. Bending elasto-plastic behavior of hybrid glulam timber column using steel bars and epoxy resin adhesive (part 1): a lateral loading experiment of columns with rectangular section / S. Shioya, T. Lju, T. Ohta, Ti. Haruguchi // Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ). 2021. 86 (779). Р. 107-116. DOI: 10.3130/aijs.86.107.

8. Experimental Investigation of Cross-Laminated Timber Connections with Glued-In Rods under Monotonic and Cyclic Loading / Y. Shirmohammadli, A. Hashemi, R. Masoudnia, P. Quenneville // International Journal of Structural Engineering. 2024. 150(4): 04024018. 21p. doi: 10.1061/JSENDH.STENG-12653.

9. Axial Compression Behavior of FRP Confined Laminated Timber Columns under Cyclic Loadings / F. Shi, L. Wang, H. Du, M. Zhao, H., Li F. Wang, S. Wang // Buildings. 2022. 12. 16 p.

10. Gocál J., Odrobiňáka J. Stiffness of steel-to-timber connection under cyclic loading // NORDIC STEEL 2019 The 14^th Nordic Steel Construction Conference. 2019. P. 391-396. DOI: 10.1002/cepa.1072.

11. Huang H., Chang W.S., Chen K. Study of SMA-dowelled timber connection rein-forced by densified veneer wood under cyclic loading // MATEC Web of Conferences. 2019. 275. 01015. P. 6. DOI: 10.1051/matecconf/201927501015.

12. Toumpanaki E., Ramage M. Glued-in CFRP and GFRP rods in block laminated timber subjected to monotonic and cyclic loading // Composite Structures. 2021. 272(5):114201.2021. 15 p. doi: 10.1016/j.compstruct.2021.114201.

13. Toumpanaki E., Ramage M. Cyclic Loading of Glued-In FRP Rods in Timber // Experimental and Analytical Study // Journal of Composites for Construction. 2021. 26(2), Article 04021075. 38 p. doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0001182.

14. El-Houjeyri I., Thi V-D., Oudjene M., Khelifa M., Rogaume Y., Sotayo A., Guan Z. Experimental investigations on adhesive free laminated oak timber beams and timber-to-timber joints assembled using thermo-mechanically compressed wood dowels // Construction and Building Materials. 2019. 222. P.288-299. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.05.163.

15. Chen J., Zhang C., Lam F., Li M., Gilbert B.P., Guan H. Experimental Study on the Performance of Wood Connections Under Simulated Wind/Earthquake Rate of Loading // World conference on timber engineering. 2025. P. 3850-3856. doi: 10.52202/080513-0470.

16. Chen Z., Chui Y-H. Lateral Load-Resisting System Using Mass Timber Panel for High-Rise Buildings // Front. Built Environ. 2025. 3:40.14p. doi: 10.3389/fbuil.2017.00040.

17. Belash T.A., Ivanova Zh.V. Timber frame buildings with efficient junction designs for earthquake-prone areas // Magazine of Civil Engineering. 2019. 92(8). P. 84–95. doi: 10.18720/MCE.92.7

18. Augeard E., Ferrier E., Michel L. Mechanical behavior of timber-concrete composite members under cyclic loading and creep // Engineering structures. 2020. 210 (15): 110289.14 p. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110289.

19. Lipovec Zupanc E, Humar M, Fajdiga G. The Effect of the Loading Frequency on the Dynamic Bending Strength of Spruce Wood // Materials (Basel). 2024 Sep 23;17(18):4662.11 p. doi: 10.3390/ma17184662. PMID: 39336403; PMCID: PMC11433729.