Ученые кафедры вычислительной физики и моделирования физических процессов Института физики Казанского федерального университета разработали метод оценки прочности сплавов с помощью нейросети.

Искусственный интеллект определяет зависимость между различными физическими и химическими характеристиками и оценивает значение модуля Юнга (модуля упругости).

«Модуль упругости является ключевым механическим свойством, определяющим устойчивость твердых тел к растяжению и сжатию. Он играет решающую роль при разработке функциональных материалов на основе аморфных металлических сплавов. Непосредственно модуль Юнга характеризует механическую стабильность конструкций», – пояснил доцент кафедры вычислительной физики и моделирования физических процессов Булат Галимзянов.

Ценность аморфных сплавов (их получают путем быстрого охлаждения расплава металла) в том, что они могут быть прочнее своих кристаллических аналогов. Аморфные сплавы используются при производстве различных материалов для машиностроения и других сфер промышленности.

Чтобы обучить нейросеть, физики КФУ использовали данные о 300 с лишним сплавах, содержащих алюминий, медь, железо и другие металлы.

«Искусственный интеллект помог нам выяснить, что на модуль упругости в основном влияют два показателя: предел текучести и температура стеклования материала. Первая величина показывает, при какой физической нагрузке сплав начинает деформироваться, а вторая – температуру, при которой жидкий расплав застывает, превращаясь в аморфный сплав», – рассказал Б. Галимзянов.

По двум параметрам ошибка результатов нейросети при определении модуля Юнга составила всего 2 процента. В то же время выяснилось, что химические свойства сплава (количество и молекулярная масса входящих в его состав элементов) не влияют на устойчивость к растяжению и сжатию.

Созданный в Казанском университете метод поможет упростить и ускорить разработку новых металлов для промышленности.

Научная работа проводилась в рамках поддержанного грантом РНФ проекта «Теоретические, симуляционные и экспериментальные исследования физико-механических особенностей аморфообразующих систем с неоднородными локальными вязкоупругими свойствами», руководителем которого является заведующий кафедрой вычислительной физики и моделирования физических процессов Анатолий Мокшин.

Полученные результаты опубликованы в журнале Physica A: Statistical Mechanics and its Applications.