Структура крыльев бабочки применена для защиты домов от землетрясений

Исследователи из Уханьского технологического университета в Китае и Университета Тохоку в Японии создали новую архитектурную конструкцию, использующую принципы строения крыльев бабочек. Результаты работы опубликованы в Международном журнале механических наук.

Разработка основана на анизотропной решетчатой структуре — неоднородной в разных направлениях, подобно древесным волокнам. Ученые применили топологию кубической объемно-центрированной решетки, которая воспроизводит распределение напряжений в крыльях бабочек. При сжатии такая конструкция деформируется контролируемо и перераспределяет напряжение без разрушения.

Традиционные легкие решетчатые материалы разрушаются при концентрации напряжений в одной точке. Новая структура показала значительно большую устойчивость к механическим нагрузкам и ударам в ходе моделирования и испытаний с динамической ударной нагрузкой и квазистатическим сжатием.

Разработчики планируют использовать конструкцию для создания сейсмостойких зданий, а также в автомобилестроении, авиации и космонавтике. Землетрясение 1995 года в Кобе разрушило 100000 зданий за 20 секунд. Землетрясение 2011 года в Тохоку привело к гибели 15000 человек и эвакуации 130000 жителей. Землетрясение 2004 года на Суматре вызвало цунами с 280000 погибших и 1,1 миллиона перемещенных лиц.