УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОКРЫТИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

summary

у вступі обґрунтовано вибір та актуальність теми дослідження, сформульовано мету роботи, завдання досліджень, визначено наукову новизну, особистий внесок здобувача і практичне значення роботи.

у першому розділі викладено результати аналізу літературних джерел, пов’язаних із проблемою визначення вогнезахисної здатності покриттів металевих конструкцій. Зроблено висновок, що отримання характеристики вогнезахисної здатності покриттів металевих конструкцій є можливим із застосуванням трьох підходів: експериментального, розрахункового та розрахунково-експериментального. Показано, що експериментальний підхід для визначення характеристики вогнезахисної здатності покриттів потребує значної кількості зразків для випробувань (10–26), а розрахунковий – досить обмежений у зв’язку з відсутністю достовірних даних стосовно ТФХ вогнезахисних матеріалів. Тому найбільш ефективним є розрахунково-експериментальний підхід, у якому за обмеженими даними вогневих випробувань спочатку за допомогою розв’язання обернених задач теплопровідності визначаються ТФХ, а потім за допомогою розв’язання прямих задач – характеристика вогнезахисної здатності покриттів. Існує Європейський стандарт, що регламентує умови проведення випробувань і метод визначення характеристики вогнезахисної здатності покриттів, прийнятий у багатьох європейських країнах, у якому використовується як експериментальний, так і розрахунково-експериментальний підходи.

У рамках розрахунково-експериментального підходу є два методи визначення характеристики вогнезахисної здатності покриттів: метод, що ґрунтується на спрощеній диференціальній моделі теплопровідності та методиці визначення ТФХ матеріалів покриттів, а також метод, який базуєтсья на уточненій диференціальній моделі теплопровідності та загальному підході до розв’язання обернених задач теплопровідності для визначення ТФХ матеріалів покриттів (роботи Артюхіна Е.А., Круковского П.Г., Мацевітого Ю.М., Новака С.В., Страхова В.Л., Харченка І.О. та ін.). Розрахунково-експериментальний підхід дозволяє отримати результати при істотно меншій кількості випробувань, є дешевшим, але потребує залучення більш складного розрахунку. Визначення ТФХ вогнезахисних матеріалів базується на методах розв’язання обернених задач теплопровідності, серед яких найбільш точним є метод, що ґрунтується на уточненій диференціальній моделі та її чисельній реалізації, а також загальний підхід до розв’язання обернених задач теплопровідності в екстремальній постановці.

Проведений аналіз дозволив сформулювати вимоги та перелік завдань, виконання яких необхідно для вдосконалення розрахункової частини методу, що позбавить недоліків, характерних для Європейського стандарту, та підвищить точність.

У другому розділІ подано методичні основи й детальний опис усіх складових розрахунково-експериментального підходу, що є основою вдосконаленого методу і використовується для розв’язання поставлених завдань дисертаційного дослідження.

Розглянуто методи розв’язання обернених задач теплопровідності для визначення ТФХ вогнезахисних матеріалів за даними вогневих випробувань. Як найбільш загальний метод розв’язання обернених задач теплопровідності було обрано екстремальний метод та нелінійну диференціальну модель теплопровідності (1)–(3). Основною перевагою обраного методу і моделі (1)–(3) є можливість визначення ТФХ вогнезахисних матеріалів у вигляді функцій температури за даними всіх випробувань одночасно, що є надзвичайно важливим для практичного застосування методу щодо різних типів вогнезахисних матеріалів.

Фізична модель теплопровідності в системі „металева конструкція – вогнезахисне покриття” являє собою нагрівання двошарової пластини, що складається із шару металу товщиною d_а/2 = V/A_p і шару вогнезахисного покриття товщиною d_р (рис. 1). З боку покриття на межі х₂ здійснюється конвективно-радіаційне нагрівання від гарячих газів вогневої печі. У розглянутій фізичній моделі нагрівання двошарової пластини розглядається тільки половина шару металу (d_а/2), оскільки в умовах натурного експерименту (вогневого випробування), як правило, здійснюється двостороннє нагрівання металевого зразка. Внаслідок цього на межі х = 0 (рис. 1) приймається умова симетрії температурної кривої, що є еквівалентним відсутності теплового потоку ліворуч.