Изучение передового опыта повышения эксплуатационных характеристик строительных материалов конструкций. Оценка напряженно-деформированного состояния и разработка методики расчета деревянных композитных конструкций, с учетом действительной работы древесины, учитывающей ее реологические свойства, и с применением расчетных комплексов, базирующихся на методе конечных элементов. Обоснование выбранной математической и физической модели деревянных и композитных конструкций

Объектом исследования являются композитные материалы и конструкции, получаемые в условиях реализации различных методов армирования для повышения эксплуатационных характеристик. Настоящий отчет обобщает результаты реализации проекта за 2024 год. В ходе выполненных работ были проанализированы pасчетно-теоретические основы методов проектирования и моделирования композитных конструкций. Изучен передовой опыт повышения эксплуатационных характеристик строительных материалов конструкций, в том числе опыт армирования деревянных конструкций с целью выявления востребованности разработки способов повышения прочности, жесткости и эксплуатационных характеристик деревянных балок с помощью новых видов армирования. Рассмотрены основные недостатки деревянных конструкций и способы повышения их эксплуатационной надежности за счет армирования, описаны различные типы армирования деревянных конструкций и существующие технологии армирования древесины в их эволюционном развитии. Даны аналитические оценки несущей способности конструкций при использовании различных видов армирования. Обозначены перспективные разработки новых типов армированных конструкций и способы повышения их надежности. Разработано обоснование выбранной математической и физической модели деревянных и композитных конструкций в целях достоверного и адекватного описания поведения материалов конструкции и прогнозирования поведения их при эксплуатации. Проведена систематизация существующих математических и физических моделей, применяемых в мировой практике для описания деревянных и композитных конструкций, выполнен расширенный анализ достоинств и недостатков изученных моделей. Изложены особенности создания математической модели композитных конструкций на основе метода конечных элементов, обозначены критерии достоверности и адекватности моделей для описания поведения материалов конструкции с учетом их верификации. Выполнена интеграция разработанных физических и математических моделей для долгосрочного прогнозирования напряженно-деформированного состояния деревянных конструкций методом численного моделирования и даны практические рекомендации по применению разработанной модели в практике строительного проектирования. Проведены теоретические и экспериментальные исследования структуры и свойств газодинамических покрытий на основе Al/C60. Разработана модель определения давления газа в наноразмерных порах газодинамических покрытий и изучено влияние межфазной границы на плотность и модули упругости нанокомпозитов. Выполнен комплекс работ по напылению гибридных покрытий и исследованию их структуры и свойств. Разработанные составы мультиармированных порошков могут быть использованы для восстановления и/или улучшения эксплуатационных характеристик поверхностей строительных изделий и конструкций путем нанесения газодинамических покрытий. Выполнены аналитические исследования влияния состава композитного порошка на его физико-механические свойства на основе обобщения результатов работ в области армированных порошковых материалов. Обозначены основные технологические трудности формирования и обработки функциональных покрытий на основе композитных порошков. Дана оценка перспектив рециклинга строительных и полимерных отходов для создания композиционных материалов. Проведены исследования теплофизических свойств легких бетонов на основе природного органического сырья. Разработанные составы композиционных материалов на основе отходов различных отраслей промышленности и строительства могут быть рекомендованы к практическому применению для решения задач рециклинга и строительства доступного жилья. Приведены результаты изучения характеристик полифункциональной термостойкой композиции на основе модифицированной тетраэтоксисиланом эпоксидной смолы, наполненной нитридом бора. Показано влияние тетраэтоксисилана и нитрида бора на физико-механические, теплофизические и электрические свойства герметизирующей композиции. Установлена зависимость удельного электрического сопротивления, а также диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь материала от содержания модификатора тетраэтоксисилана и наполнителя нитрида бора в концентрациях позволяющих сохранять приемлемые реологические характеристики для использования в качестве заливочного компаунда для строительных конструкций специального назначения.