Российские ученые совместно с коллегами из Италии, Канады и Турции с помощью искусственной нейронной сети смогли предсказать устойчивость стальных деталей и найти оптимальное защитное покрытие. Результаты опубликованы в журнале JMSE.

       Фото: InScience InScience

       Повторяющиеся нагрузки на металлические детали вызывают ？усталостное разрушение？. Каждое напряжение приводит к микротрещинам, которые со временем накапливаются. Появляются более крупные повреждения, и наконец деталь выходит из строя. Усталостное разрушение неизбежно происходит практически во всех механизмах, это касается всех областей промышленности, поэтому технологи и ученые ищут способы укрепить металл с помощью различных покрытый и способов обработки. Российские ученые совместно с коллегами из Италии, Канады и Турции построили искусственную нейронную сеть, которая способна предсказать время жизни детали из стали AISI 1045, из которой состоят детали половины продукции машиностроения, и подобрать оптимальное покрытие.

       Видео дня

       ？Большинство компонентов машин в морской, нефтегазовой промышленности, в ветроэнергетике подвержены воздействию повторяющихся приложенных нагрузок, которые вызывают усталостное разрушение. Поскольку феномен усталостного разрушения очень чувствителен к различным параметрам, включая материал, нагрузку, температуру, влажность, вибрацию и так далее, для его анализа удобно применять нейронные сети？, — рассказал Реза Каши Заде Казем, профессор департамента транспорта РУДН.

       Инженеры создали нейронную сеть, которая способна оценить ？время жизни？ углеродистой стали AISI 1045 с различными типами покрытий под действием повторяющихся нагрузок. В качестве защитных покрытий в модели использовали никель, закаленный хром и цинк. Исследователи добились 99% точности предсказаний нейронной сети. Более того, авторы смогли подобрать оптимальное защитное покрытие — слой никеля или цинка толщиной 10–15 микрометров. Закаленный хром, как оказалось, снижает устойчивость стали к усталостному разрушению.

       Сначала ученые провели серию экспериментов с настоящими стальными деталями. 23% полученных данных использовали для обучения нейронной сети, а остальные — для проверки получившихся предсказаний. Ученые опробовали несколько нейронных сетей с разным количеством внутренних слоев и нейронов в каждом слое.

       ？Мы исследовали влияние различных традиционных промышленных покрытий, включая никель, хром и цинк, которые обычно используются для повышения коррозионной стойкости, на усталостную долговечность углеродистой стали AISI 1045. Результаты экспериментов показали, что покрытия из никеля и теплого цинкования толщиной 13 мкм повышают усталостную долговечность. Напротив, закаленный хром снижает усталостную долговечность стали AISI 1045？, — прокомментировал Игорь Данилов, доктор технических наук, директор департамента транспорта РУДН.