USC研究人员为高性能金属建模,以更好地了解飞机应力腐蚀开裂

由于……,航空旅行可能会变得更安全南加州大学研究用于航空航天和其他苛刻应用的高性能金属的腐蚀导致的失效。

超级计算机专家Priya Vashishta和他的同事们将模拟数百个成千上万的单个原子,以更好地理解钛和其他金属合金如何以及为什么会遭受“应力腐蚀开裂”——在化学不友好的环境中,机械应变可能导致灾难性的破坏。

除了明显的安全隐患,乘客们可能还会收获另一个好处:舒适。

“任何坐过飞机的人都知道那里的空气非常干燥,”Vashishta说,他在南加州大学维特比工程学院的材料科学、生物医学工程和计算机科学部门以及南加州大学文理学院的物理和天文学部门担任联合职务。亚博网站下载亚博老虎机网登录“这是故意的。”

这名科学家说:“这样做的目的是最大限度地减少飞机的腐蚀,并延长飞机的寿命。”“但如果我们能够更准确地了解腐蚀是如何发生的,我们或许能够找到一种方法,在解决这个问题的同时减少旅客的不适,同时保持飞机的适航性。”

Vashishta和长期合作伙伴Aichiro Nakano和Rajiv K. Kalia将进行他们的调查,作为美国国家科学基金会资助的信息技术研究项目的一部分。亚博老虎机网登录

和Vashishta一样,Nakano和Kalia在维特比学院的计算机科学系、材料科学系和(Kalia的)生物医学工程系担任联合职务;亚博网站下载亚博老虎机网登录以及南加州大学的物理和天文系。

这三个人将与加州理工学院和普渡大学合作进行这项努力,这是美国国家科学基金会资助的120个ITR项目之一。

Vashishta和其他研究人员将使用纳米科学的新技术来补充传统的结构工程方法,即“连续介质力学”。亚博老虎机网登录这项技术涉及广泛的材料测试,以建立设计工程师的性能参数。

Vashishta说,这很好地提供了可靠的预测材料在新的时候将如何表现。但是,对于材料如何以及何时会因为应力腐蚀开裂(SCC)而失效,它提供了很少的指导。亚博网站下载

Vashishsta说,纳米科学分析可以提供这样的指导。这个想法是深入到材料的基本原子结构,并模拟在表面出现裂纹的点上单个原子的行为。

“我们从精确地模拟集合的行为开始……在一个点上有几百个原子;从那里开始,沿着表面模拟数千个原子,[然后]在更大的区域内模拟数百万个原子,”他解释道。

Vashishta说,纳米分析的结果必须产生与传统连续体方法相同的行为预测。

根据这项研究的提议,“腐蚀是一个极其复杂的技术和经济问题,每年的成本约占美国国内生产总值的3%。”

“但是,通过确切地了解材料失效的细节,我们可以找到更好的方法来防止损坏,并制造出更耐腐蚀的材料。”亚博网站下载

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