När metalliska komponenter i flygplan, broar och andra strukturer spricker, resultaten är ofta katastrofala. Men forskare från Johns Hopkins University har hittat ett sätt att på ett tillförlitligt sätt förutsäga sårbarheterna tidigare än nuvarande tester.

I en tidning som publicerades idag i Vetenskap , Forskare från Johns Hopkins University beskriver en ny metod för att testa metaller i mikroskopisk skala som gör att de snabbt kan tillföra repetitiva belastningar på material samtidigt som de registrerar hur efterföljande skada utvecklas till sprickor.

"Vi kan nu ha en mer grundläggande förståelse om vad som leder fram till sprickor, " El-Awady sa. "Den praktiska innebörden är att det kommer att tillåta oss att förstå och förutsäga när eller hur materialet kommer att misslyckas."

Oavsett om det är dunkande av fordon på broar eller skiftningar i lufttrycket på flygplan, sådan kontinuerlig förändring som kallas "cyklisk belastning" inducerar gradvis glidningar i den inre molekylstrukturen hos de mest hållbara metallerna tills sprickor uppstår som kunde ha förutsetts långt innan deras farliga uppkomst.

"Trötthetsbrott plågar alla metaller och mildra det är av stor vikt, "El-Awady sa." Det är den främsta orsaken till sprickor i metallkomponenter i flygplan. "

Det är därför det är vanligt inom flygindustrin att följa regelbundna - och dyra - ersättningsscheman för många delar. Men livslängden för dessa delar kan bestämmas mer exakt genom att bättre förstå ursprunget till sprickinitiering. Franska utredare krävde bara förra månaden designgranskningar av Airbus A380 för att avgöra om de skyddar mot risker för metalltrötthet.

"Med bristande förståelse för de mekanismer som leder till sprickstart, det har varit svårt att med någon rimlig noggrannhet förutsäga återstående livslängd för ett cykliskt belastat material, "El-Awady sa." Komponenten kan faktiskt vara bra och aldrig misslyckas, men de slänger den ändå bara på grundval av statistiska argument. Det är ett enormt slöseri med pengar."

De flesta aktuella tester för att förstå ursprunget till sprickinitiering har fokuserat på ögonblicken strax före eller efter sprickbildning för att bedöma vad som hände i metallens sammansättning. Och många av dessa tester använder mycket större prover som utesluter spårning av initiering av skada, som är en sub-mikrometer skala funktion. Den nya metoden smalnar av linsen så liten som möjligt och börjar när metaller först utsätts för belastningar som leder till lokala skador som kan bli sprickor.