Когда металлические детали в самолетах, мостах и других конструкциях трескаются, результаты часто бывают катастрофическими. Но ученые из Университета Джона Хоркина нашли способ надежно предсказать уязвимости раньше, чем текущие тесты. Ученые подробно описывают новый метод испытания металлов в микроскопическом масштабе, который позволяет им быстро наносить повторяющиеся нагрузки на материалы, регистрируя, как последующее повреждение развивается в трещины.
Теперь мы можем иметь более фундаментальное понимание того, что ведет к трещинам, сказал Эль-Авади. Практический вывод состоит в том, что это позволит нам понять и предсказать, когда или как материал потерпит неудачу.
Будь то стук колес транспортных средств по мостам или изменение давления воздуха в самолетах, такое непрерывное изменение, называемое "циклической нагрузкой", постепенно вызывает проскальзывание во внутренней молекулярной структуре наиболее прочных металлов до появления трещин, которые можно было бы ожидать задолго до их опасного появления.
Именно поэтому в авиационной отрасли принято придерживаться регулярных—и дорогостоящих—графиков замены многих деталей. Но жизнь этих частей можно было бы более точно определить, лучше понимая происхождение инициации трещин. Французские исследователи только в прошлом месяце призвали к пересмотру конструкции Airbus A380, чтобы определить, защищают ли они от рисков усталости металла.
Из-за отсутствия понимания механизмов, которые приводят к образованию трещин, было трудно с какой-либо разумной точностью предсказать оставшийся срок службы циклически нагруженного материала, сказал Эль-Авади. Компонент действительно может быть прекрасным и никогда не подводить, но они все равно выбрасывают его исключительно на основе статистических аргументов. Это огромная трата денег.
Большинство современных тестов для понимания возникновения трещин были сосредоточены на моментах непосредственно перед или после растрескивания, чтобы оценить, что произошло в составе металла. И многие из этих тестов используют гораздо более крупные образцы, которые исключают отслеживание начала повреждения, что является особенностью субмиллиметрового масштаба. Новый метод сужает линзу настолько, насколько это возможно, и начинается, когда металлы впервые подвергаются нагрузкам, которые приводят к локализованным повреждениям, кой могут стать трещинами.