南乌拉尔国立大学(ЮУрГУ)结构振动试验与状态监测中心的科学家团队正在开发一种神经网络,可瞬时预测金属"疲劳"并预防生产事故。
在俄罗斯科学基金会(РНФ)系列资助项目的框架下,由中心副主任、"飞行器"系副教授、技术学副博士阿列克谢·埃尔帕洛夫领导的研究小组正与产业合作伙伴密切合作,共同打造这一独特的软件产物。项目的主要目标是为工程师提供一款工具,能在毫秒级时间内预测金属结构的疲劳寿命。
该开发的本质在于应用混合神经网络,从而摒弃传统且极度耗时的机械建模过程。在经典方法中,工程师不得不等待复杂数值计算的结果;而基于断裂力学验证数据训练的新系统几乎能即时给出预测。
"我们不是要提高精度,而是追求速度,"阿列克谢·维克托罗维奇解释道,"当今的生活节奏和工业发展要求高速运转,必须在保证质量的同时极速完成。比如,设计工程师改了一个支架或加了筋板,马上就想知道这对结构耐久性有何影响。即使载荷具有随机非平稳特性——如车辆在不同路面上的振动——我们的模型也能给出答案。"
尽管侧重速度,预测精度仍保持在95%–99%的高水平,与经典方法相当但速度快数倍。该方法的特色是针对各向同性材料(钢、铝合金)制成的大型无焊接节点结构,在多年多循环疲劳工况下进行分析。
该开发在工业领域有两个战略重要的应用方向:
* 设计阶段:加速设计人员工作,使其无需借助复杂计算专家即可快速评估零件几何形状变更对强度的影响。
? 在线监测:创建设备(如轧机机架)的数字孪生,实现从计划性维修向按实际状态维修的转变。系统能分析当前异常和振动并预测剩余寿命,预警突发事故。
项目在痴.叠.赫里斯坚科"迈向未来"资助计划支持下实施,具有明显的应用性质。团队已与车里雅宾斯克州多家公司及大型集团紧密合作,包括惭惭К(马格尼托哥尔斯克钢铁公司)、"北钢"(Северсталь)和乌拉尔汽车厂(УралАЗ)。据阿列克谢·埃尔帕洛夫介绍,目前俄罗斯和国外公开领域均无可直接类比的成熟系统。
工作成果将完成计算机程序注册(РИД),初期可供设计工程师使用,以降低复杂机械产物的研发成本并缩短周期。未来计划扩展考量参数,纳入腐蚀影响和材料微观结构分析。
本项目在痴.叠.赫里斯坚科"迈向未来"资助计划框架内执行。该计划每年为大学"优先2030"发展计划提供资金支持,用于开展前瞻性研究、储备人才及实施界定南乌拉尔国立大学和车里雅宾斯克州发展方向特色的独特教育项目。



