Ученые из Тольятти смогли оценить усталость металла с помощью геометрии хаоса
Учёные Тольяттинского государственного университета разработали новый метод прогнозирования разрушения металлов, основанный на анализе фрактальных характеристик материалов, также известных как "геометрия хаоса". Этот метод позволяет выявлять потенциальные признаки технологических аварий на ранних стадиях, когда традиционные методы контроля ещё не способны обнаружить дефекты. Исследователи изучили процессы формирования уникальных математических закономерностей на поверхности и внутри металлов под воздействием различных нагрузок.
В ходе исследования меди и никеля было установлено, что микроскопические дефекты и неровности на их поверхности формируют самоподобные структуры, известные как фракталы. Основное научное значение работы заключается в определении момента, когда внешние изменения рельефа и внутренние процессы в металле утрачивают синхронность. Этот разрыв математической связи служит точным индикатором критического состояния материала.
Для выявления данного сигнала учёные использовали сверхчувствительное оборудование и алгоритмы, применяемые в различных областях науки и техники. В частности, эти методы используются в медицине для анализа электроэнцефалограмм при эпилепсии и болезни Альцгеймера, в финансах для оценки рыночной волатильности, в физике для изучения турбулентности, в геофизике для прогнозирования землетрясений и в технической диагностике для выявления механических неисправностей. Физикам Тольяттинского государственного университета удалось извлечь из шума деформируемого металла ключевые параметры, свидетельствующие об опасном накоплении внутренних напряжений.
Игорь Ясников, ведущий научный сотрудник, рассказал о достижении, которое позволяет оценить степень усталости металла. До разрушения внутренние и внешние процессы металла синхронизированы, но перед этим моментом синхронизация нарушается. Этот момент можно зафиксировать, что помогает определить «точку невозврата» для металлического изделия. Таким образом, был создан инструмент для количественной оценки усталости металла до появления первых трещин, пишет ТАСС.