Физики Державинского государственного университета создали методику, которая по едва уловимым акустическим и электромагнитным сигналам от алюминиевого сплава позволяет предсказать его внезапное разрушение. Эти результаты могут быть полезны для создания систем безопасности для транспортных средств, изготовленных из высокотехнологичных сплавов.
Алюминиевые сплавы, содержащие магний, литий, медь или цинк, высоко ценятся за их высокую удельную прочность и устойчивость к коррозии. Они находят широкое применение в авиации, космонавтике и судостроении, поскольку позволяют снизить вес конструкций и, как следствие, уменьшить расход топлива. Однако в процессе производства и эксплуатации в этих материалах могут возникать так называемые полосы локализованной деформации. Эти дефекты незаметно накапливают повреждения и могут внезапно привести к разрушению конструкции под нагрузкой. Традиционными методами обнаружить их в работающей технике крайне сложно.
«Мы создали оригинальный комплекс чувствительных методов выявления полос локализованной деформации непосредственно в ходе механических испытаний. Комплекс включает регистрацию собственных шумов металла (акустических, электромагнитных, электрохимических), генерируемых активными полосами локализованной деформации, которые записываются синхронно с видеосъемкой поверхности со скоростью до 100 тыс. кадров в секунду. Это позволило буквально «увидеть» момент зарождения опасных зон», – пояснил руководитель научной группы профессор Александр Шибков.
По словам исследователя, видеоданные, обработанные специальной компьютерной программой, позволяют обнаружить эти полосы даже в сложных условиях, таких как агрессивная химическая среда или шероховатая поверхность, где визуальный контроль затруднителен. «Мы выяснили, что перед макроскопическим разрушением эмиссионные сигналы демонстрируют критическую степенную статистику, которая может служить предвестником катастрофы», – отметил ученый.
Он подчеркнул, что это своего рода «сигнал тревоги» металла, указывающий на критическую нагрузку и неизбежность разрушения, если не принять меры. «Теперь мы понимаем, на какие паттерны в «шуме» сплава нужно обращать внимание, чтобы прогнозировать степень риска и время разрушения материала», – добавил профессор Шибков.
В будущем метод «эмиссионной разведки» повреждений может быть интегрирован в системы бортовой диагностики автомобилей, летательных и подводных аппаратов, включая беспилотные, где допустимы повышенные перегрузки. Это позволит перейти от планового ремонта к предиктивному, основанному на реальном состоянии материала.
Источник: ТАСС
распечатать статью
