Математика хаоса: в ТГУ нашли способ предсказывать поломку металлов

Физики Тольяттинского государственного университета (ТГУ) разработали метод оценки «усталости» металлов на основе фрактального анализа. Технология позволяет вычислить точку невозврата и спрогнозировать разрушение конструкции еще до появления первых микротрещин.

В основу разработки легло изучение самоподобных структур — фракталов, которые образуются в кристаллической решетке под нагрузкой. Экспериментируя с медью и никелем, ученые обнаружили закономерность: пока материал сохраняет прочность, микроскопические изменения на его поверхности и внутри происходят синхронно. Однако непосредственно перед разрушением эта математическая связь нарушается.

Как пояснил ведущий научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий ТГУ Игорь Ясников, фиксация момента, когда поверхностные и объемные характеристики перестают коррелировать, позволяет с высокой точностью определить критическую фазу деформации. Фактически поверхность металла превращается в «диагностический экран», транслирующий внутреннее состояние детали без необходимости заглядывать внутрь структуры.

От теории к умному производству

Новый подход планируют использовать для создания интеллектуальных систем мониторинга в тяжелой промышленности и энергетике. Внедрение алгоритмов сверхранней диагностики позволит:

• оценивать остаточный ресурс оборудования в режиме реального времени;
• предотвращать техногенные аварии за счет выявления скрытых дефектов;
• оптимизировать графики сервисного обслуживания техники.

Метод, представленный при поддержке Минобрнауки России, открывает возможность контролировать состояние сложных металлоконструкций без их демонтажа или повреждения в процессе проверки. В перспективе это может радикально изменить стандарты промышленной безопасности.