Πηγή Εικόνας: Paulino et al/Princeton UniversityΣυχνά δεν συνειδητοποιούμε τη μηχανική που διέπει τόσο τις μεγάλες κατασκευές, όπως όσο και τα μικρά αλλά βασικά εξαρτήματα. Αυτές οι δομές χρειάζονται συχνά ανοίγματα κατά την κατασκευή τους, αλλά τα κενά μπορούν να μειώσουν τη δομική ακεραιότητα.
Οι συνήθεις μέθοδοι ενίσχυσης των ανοιγμάτων στις κατασκευές δεν είναι άψογες και μπορεί ακόμη και να προκαλέσουν νέες περιοχές καταπόνησης.
Αυτό οδηγεί στο ερώτημα: Τι θα γινόταν αν μπορούσαμε να κάνουμε αυτά τα ανοίγματα να «εξαφανίζονται» από τις δυνάμεις που ασκούνται στη δομή; Οι μηχανικοί του Princeton και του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Georgia δημιούργησαν τώρα μια νέα τεχνική για να το επιτύχουν αυτό.
«Σκεφτείτε μια πλάκα με μια τρύπα μέσα της. Αν την θέσετε υπό πίεση, η πλάκα θα φθαρεί νωρίτερα από ότι χωρίς την τρύπα» περιγράφει, σύμφωνα με σχετικό δελτίου Τύπου, η Emily D. Sanders, επίκουρη καθηγήτρια μηχανολογίας στο Georgia Tech και μία από τους συγγραφείς της έρευνας. Στόχος της ομάδας, όπως προσθέτει ήταν «να σχεδιάσουμε κάτι γύρω από αυτή την τρύπα ή το ελάττωμα, ώστε να φαίνεται σαν να μην υπάρχει».
Ο παραδοσιακός οπλισμός σχεδιάζεται συχνά για να εξουδετερώνει συγκεκριμένους τύπους τάσεων ή πιέσεων που οι μηχανικοί προβλέπουν ότι θα αντιμετωπίσει η κατασκευή.
Για παράδειγμα, ένα πλαίσιο παραθύρου μπορεί να κατασκευαστεί για να αντέχει την πίεση του ανέμου από μια συγκεκριμένη κατεύθυνση ή τη γενική πίεση της ατράκτου του αεροσκάφους κατά τη διάρκεια της πτήσης.
Η νέα τεχνική αλλάζει ενεργά τον τρόπο ροής των δυνάμεων μέσα από το υλικό γύρω από το άνοιγμα. Δεν γεμίζει κυριολεκτικά την τρύπα, αλλά περισσότερο κάνει το περιβάλλον υλικό να αντιδρά με τέτοιο τρόπο ώστε οι δυνάμεις που ασκούνται σε αυτό να συμπεριφέρονται σαν να μην υπήρχε καν η τρύπα.
Η έρευνα περιγράφει λεπτομερώς πώς το περιβάλλον των ανοιγμάτων με προσεκτικά σχεδιασμένες μικροδομές μπορεί να προσφέρει προστασία από ένα πλήθος εξωτερικών παραγόντων που δημιουργούν τις παραμορφώσεις.
Η έμπνευση για αυτή την έξυπνη τεχνική προέρχεται από μια απίθανη πηγή: την ίδια τη φύση. Οι ερευνητές γοητεύτηκαν από τους κόμπους στα δέντρα.
Φαίνεται ότι οι μικροδομές μέσα σε αυτούς τους κόμπους κατευθύνουν με φυσικό τρόπο τη δύναμη γύρω από παρεμβολές όπως κλαδιά ή ρίζες, επιτρέποντας στο δέντρο να διατηρήσει τη δύναμή του.
Η ομάδα εντόπισε τα συγκεκριμένα φορτία που μπορούν να αποτελέσουν τη μεγαλύτερη απειλή για τη δομή και ανακάλυψαν ότι αν εστιάσουν μόλις σε έξι έως 10 από αυτά, θα μπορούσαν να επιτύχουν σημαντικά αποτελέσματα.
Στη συνέχεια, η ομάδα κατέληξε στον πιο ενδεδειγμένο τρόπο σχεδιασμού και διάταξης των μικροδομών που περιβάλλουν το άνοιγμα, ώστε να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα απόκρυψης.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences.
