Специалисты Тольяттинского государственного университета (ТГУ) разработали инновационный метод прогнозирования разрушения металлов, основанный на изучении фрактальных характеристик — так называемой геометрии хаоса.
Как сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ, исследование позволяет выявлять скрытые предвестники техногенных катастроф на сверхранних стадиях, когда традиционные методы контроля ещё не способны зафиксировать дефекты.
В ходе экспериментов с медью и никелем учёные доказали, что микроскопические дефекты внутри материала и неровности на его поверхности образуют самоподобные структуры — фракталы. Ключевое научное открытие заключается в обнаружении момента, когда внешние изменения рельефа и внутренние процессы в металле перестают быть синхронными. Этот разрыв математической связи служит точным индикатором того, что материал вступил в критическую стадию предразрушения, сообщает ТАСС.
Для поиска сигнала тревоги исследователи применили сверхчувствительное оборудование и алгоритмы, которые успешно используются в медицине (анализ электроэнцефалограмм при эпилепсии и болезни Альцгеймера), финансах (оценка волатильности рынка), физике (изучение турбулентности), геофизике (прогнозирование землетрясений), а также в технической диагностике при выявлении неисправностей механизмов. Физикам ТГУ удалось выделить из общего шума деформируемого металла конкретные параметры, указывающие на опасную концентрацию внутренних напряжений.
«До определённого момента внутренние и внешние процессы в металле идут рука об руку, но перед самым разрушением эта гармония нарушается, — рассказал ведущий научный сотрудник Игорь Ясников. — Мы доказали, что, фиксируя момент исчезновения этой корреляции, можно с высокой точностью рассчитать "точку невозврата" для любой металлической детали. По сути, мы получили инструмент, позволяющий измерять степень усталости металла в конкретных физических величинах ещё до того, как на нём появятся первые трещины».
