Lorsque des composants métalliques dans les avions, les ponts et autres structures se fissurent, les résultats sont souvent catastrophiques. Mais les chercheurs de l'Université Johns Hopkins ont trouvé un moyen de prédire de manière fiable les vulnérabilités plus tôt que les tests actuels.

Dans un article publié aujourd'hui dans Science , Des chercheurs de l'Université Johns Hopkins détaillent une nouvelle méthode pour tester les métaux à une échelle microscopique qui leur permet d'infliger rapidement des charges répétitives sur les matériaux tout en enregistrant comment les dommages qui en résultent évoluent en fissures.

"Nous sommes maintenant en mesure d'avoir une compréhension plus fondamentale de ce qui conduit aux fissures, " a déclaré El-Awady. " L'implication pratique est que cela nous permettra de comprendre et de prédire quand et comment le matériau va échouer. "

Qu'il s'agisse du martèlement des véhicules sur les ponts ou des changements de pression atmosphérique sur les avions, un tel changement continu appelé "chargement cyclique" induit progressivement des glissements dans la structure moléculaire interne des métaux les plus durables jusqu'à l'apparition de fissures qui auraient pu être anticipées bien avant leur apparition périlleuse.

"La défaillance par fatigue affecte tous les métaux et son atténuation est d'une grande importance, ", a déclaré El-Awady. "C'est la principale cause de fissures dans les composants métalliques des avions."

C'est pourquoi il est courant dans l'industrie du transport aérien de respecter des calendriers de remplacement réguliers et coûteux pour de nombreuses pièces. Mais la durée de vie de ces pièces pourrait être déterminée avec plus de précision en comprenant mieux les origines de l'amorçage des fissures. Le mois dernier, des enquêteurs français ont demandé des examens de la conception de l'Airbus A380 afin de déterminer s'ils se prémunissent contre les risques de fatigue des métaux.

"Avec la méconnaissance des mécanismes qui conduisent à l'amorçage des fissures, il a été difficile de prédire avec une précision raisonnable la durée de vie restante d'un matériau chargé cycliquement, " El-Awady a déclaré. "Le composant pourrait en fait être très bien et ne jamais échouer, mais ils le jettent de toute façon uniquement sur la base d'arguments statistiques. C'est un énorme gaspillage d'argent."

La plupart des tests actuels pour comprendre les origines de l'amorçage des fissures se sont concentrés sur les moments juste avant ou après la fissuration pour évaluer ce qui s'est passé dans la composition du métal. Et beaucoup de ces tests utilisent des échantillons beaucoup plus gros qui empêchent de suivre l'initiation des dommages, qui est une caractéristique à l'échelle submicrométrique. La nouvelle méthode rétrécit la lentille aussi petite que possible et commence lorsque les métaux sont d'abord exposés à des charges qui conduisent à des dommages localisés qui pourraient devenir des fissures.