Российские учёные создали универсальный алгоритм для прогнозирования трения и износа деталей
Модель помогает анализировать рельеф поверхности от наночастиц до горных хребтов.
Исследователи Университета ИТМО разработали вычислительную модель, которая позволяет предсказывать, как изменяется площадь контакта между шероховатыми поверхностями при сжатии. Новая технология открывает возможности для проектирования более износостойких деталей и улучшения понимания процессов трения. Об этом пишет ТАСС, ссылаясь на сообщение пресс-службы вуза.
По словам инженера НОЦ инфохимии ИТМО Александра Агликова, авторы исследования выявили закономерность: рельефы поверхностей — от горных массивов до наноструктурированных материалов — под нагрузкой ведут себя по одним и тем же законам. Это открытие позволяет применять алгоритм не только в машиностроении или материаловедении, но и в геологии и других науках.
В традиционной практике исследование контактов поверхностей требовало дорогостоящих и трудоёмких методов — таких как атомно-силовая микроскопия или спутниковые измерения, при этом данные нередко оказывались неполными. Новый подход позволяет анализировать карты высот рельефа любой природы.
Алгоритм обрабатывает данные о рельефе, определяет перепад высот между максимальными и минимальными точками и делит его на уровни давления. На каждом из них модель рассчитывает, каким образом поверхность будет взаимодействовать с другой.
Технологию проверили на данных о свойствах кремниевых пластин, микробных плёнок, микрокристаллических структур, а также при анализе топографии Карельских озёр, Великого Каньона, гор Арарат и Фудзияма. Результаты подтвердили универсальность алгоритма: он корректно описывает контактные процессы как на уровне наночастиц, так и для геологических структур.
По мнению учёных, разработка поможет не только совершенствовать механические характеристики промышленных деталей, но может использоваться в палеогеографии, при изучении процессов формирования рек, притоков, озёр и кратеров на планетах и спутниках.