Wanneer metalen onderdelen in vliegtuigen, bruggen en andere constructies barsten, de resultaten zijn vaak catastrofaal. Maar onderzoekers van de Johns Hopkins University hebben een manier gevonden om de kwetsbaarheden eerder dan de huidige tests betrouwbaar te voorspellen.

In een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Wetenschap , Onderzoekers van de Johns Hopkins University beschrijven een nieuwe methode voor het testen van metalen op microscopische schaal waarmee ze snel repetitieve belastingen op materialen kunnen veroorzaken, terwijl ze vastleggen hoe de daaruit voortvloeiende schade evolueert naar scheuren.

"We zijn nu in staat om een ​​meer fundamenteel begrip te hebben van wat leidt tot scheuren, "Zei El-Awady. "De praktische implicatie is dat het ons in staat zal stellen te begrijpen en te voorspellen wanneer of hoe het materiaal zal falen."

Of het nu gaat om het beuken van voertuigen op bruggen of verschuivingen in de luchtdruk in vliegtuigen, zo'n voortdurende verandering die "cyclische belasting" wordt genoemd, veroorzaakt geleidelijk verschuivingen in de interne moleculaire structuur van de meest duurzame metalen totdat er scheuren optreden die lang voordat ze gevaarlijk waren konden worden verwacht.

"Vermoeidheid plaagt alle metalen en het verminderen ervan is van groot belang, "Zei El-Awady. "Het is de belangrijkste oorzaak van scheuren in metalen onderdelen van vliegtuigen."

Daarom is het in de luchtvaartindustrie gebruikelijk om voor veel onderdelen regelmatige en dure vervangingsschema's aan te houden. Maar de levensduur van die onderdelen kan nauwkeuriger worden bepaald door een beter begrip van de oorsprong van scheurinitiatie. Franse onderzoekers hebben vorige maand opgeroepen tot ontwerpbeoordelingen van de Airbus A380 om te bepalen of ze beschermen tegen metaalmoeheidsrisico's.

"Met het gebrek aan begrip van de mechanismen die leiden tot scheurinitiatie, het was moeilijk om met enige redelijke nauwkeurigheid de resterende levensduur van een cyclisch geladen materiaal te voorspellen, "Zei El-Awady. "Het onderdeel zou eigenlijk prima kunnen zijn en nooit falen, maar ze gooien het toch weg uitsluitend op basis van statistische argumenten. Dat is een enorme verspilling van geld."

De meeste huidige tests om de oorsprong van het ontstaan ​​van barsten te begrijpen, zijn gericht op de momenten net voor of na het barsten om te beoordelen wat er in de samenstelling van het metaal is gebeurd. En bij veel van die tests worden veel grotere monsters gebruikt, waardoor het ontstaan ​​van schade niet kan worden gevolgd. dat is een schaalfunctie op een schaal van minder dan een micrometer. De nieuwe methode vernauwt de lens zo klein als mogelijk en begint wanneer metalen voor het eerst worden blootgesteld aan belastingen die leiden tot plaatselijke schade die barsten kan worden.