У статті пропонується новий спосіб акустико-емісійного контролю конструкцій відповідального призначення, заснований на методі інваріантів для пуассоновского процесу, і пристрій реалізує цей спосіб.

Анотація наукової статті з будівництва та архітектури, автор наукової роботи - Попов А. В., Косенков І. В.


Acousticsemission device of the control technical condition of the constructions with use method of invariants

In article the new way of the acousticsemission control of constructions the responsible appointment, based on a method of invariants for poisson process, and device realizing of this way.


Область наук:
  • Будівництво та архітектура
  • Рік видавництва: 2008
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Акустико-емісійне пристрій контролю технічного стану конструкцій з використанням методу інваріантів'

    Текст наукової роботи на тему «Акустико-емісійне пристрій контролю технічного стану конструкцій з використанням методу інваріантів»

    ?БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

    1. Нові можливості оцінки артеріальної ригідності - раннього маркера розвитку серцево-судинних захворювань. Матеріали симпозіуму. - М .: Видавничий дім «Русский врач», 2007. - 148 с.

    2. Дерябін Є.І., Двінянінова Е.Е., Ваганова Н.В., В.Ю. Осипов, А.П., Терещенко, Дерябіна А.Г. Застосування фотоплетізмографія для дослідження локального кровотоку щелепно-лицевої ділянки Лазерна медицина 3 (2), 1999..

    3. МошкевічВ.С. Фотоплетізмографія. - М .: Медицина, 1970.

    4. Діагностика функції судинного ендотелію у хворих з серцево-судинними захворюваннями: Метод. вказівки Самарський державний аерокосмічний університет; Лебедєв П.О., Калакутскій Л.І., Власова С.П., Горлов А.П. - Самара, 2004. - 18с.

    А.В. Попов, І.В. Косенков

    Акустика-емісійного ПРИСТРІЙ КОНТРОЛЮ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ КОНСТРУКЦІЙ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТОДУ інваріантів

    Оцінка міцності, ресурсу та надійності конструкцій відповідального призначення до теперішнього часу набуває все більшої актуальності і є одним з визначальних напрямків для підвищення безпеки експлуатації об'єктів. Існуюча оцінка надійності базується на статистичному підході, в основі якого лежать спостереження за випробуваннями або експлуатацією певної сукупності виробів з метою виявлення їх напрацювання до відмови. Однак такий метод непридатний до визначення показників надійності одиничних і унікальних виробів, крім того, для конкретних конструкцій ці оцінки носять невизначений характер.

    Таким чином, особливо актуальним є напрямок по розробці акустико-емісійних методів визначення міцності і ресурсу конструкцій, які враховують кінетику накопичення пошкоджень і заснованих на оцінці ступеня небезпеки, що розвиваються дефектів.

    Метод акустичної емісії заснований на реєстрації акустичних сигналів при розвитку дефектів. Але проблемним питанням є розробка способів оцінки процесів руйнування при деформації конструкцій. Відомі амплітудний, інтегральний, локально-динамічний, інтегрально-динамічний способи оцінки процесів руйнування конструкцій при акустико-емісійного контролю. Дані методи засновані на аналізі амплітуди і інтенсивності сигналів акустичної емісії.

    Недоліки даних способів оцінки процесів руйнування конструкцій при акустико-емісійного контролю обумовлені впливом на амплітуду і інтенсивність сигналів акустичної емісії механічних шумів, передісторії експлуатації, матеріалу, розмірів і форми контрольованих конструкцій.

    Пропонований спосіб спрямований на усунення згаданих вище недоліків відомих способів. Технічний результат - оперативна оцінка процесів накопичення пошкоджень і руйнування конструкцій при періодичному і постійному акустико-емісійного контролю.

    Істота способу полягає в наступному. Встановлено, що на ранніх стадіях деформування потік сигналів акустичної емісії від мікроджерел, випадковим чином розподілених за обсягом конструкції має пуассоновский характер [1]. З ростом навантаження об'єднання микродефектов в тріщину і її подальший розвиток порушує розподіл Пуассона.

    Другий початковий момент для випадкової величини t, що є тимчасовим інтервалом між сусідніми подіями пуассоновского потоку [2]:

    м | г2] = М2 [т] + D [t], (1)

    де М [т] і D [t] - математичне очікування і дисперсія випадкової величини t. Якщо потік пуассоновский, то

    М [] = 1, d [] = - 2, (2)

    А А

    де А - інтенсивність потоку.

    При розподілі (1) на М2 [т] з урахуванням (2) отримують [3]:

    I =

    M к2

    = 2. (3)

    М2 [т \

    Ставлення (3) є інваріантом, заснованим на характерних властивостях пуассоновского потоку - ординарности і відсутності последейст -вія.

    Для реалізації даного способу розроблено пристрій, функціональна схема якого зображена на рис.1. Пристрій працює наступним чином.

    Мал. 1. Функціональна схема пристрою для оцінки процесів руйнування конструкцій при акустико-емісійного контролю

    Сигнали акустичної емісії х (ї) з датчика у вигляді коротких імпульсів, надходять на вхід схеми вимірювання тимчасових інтервалів 1, що складається з Яз-тригера і двох генераторів лінійно-змінюється на-

    напруги (ГЛИН). З приходом чергового сигналу тригер змінює свій стан на протилежне. Коли тригер знаходиться в стані «1», тоді на його прямому Q виході теж «1», а на інверсному Q - «0». При такому вихідному сигналі з тригера потенціал «1» надходить на запускає вхід ГЛИН-1 і на який зупиняє вхід ГЛИН-2, нуль подається на зупиняє вхід ГЛИН-1 і запускає вхід ГЛИН-2. Таким чином, ГЛИН-1 включається, а ГЛИН-2 - відключено. В такому стані ГЛИН-1 видає одиничний пилообразно наростаючий сигнал г (0, який триває до тих пір, поки на вхід тригер прейдёт наступний сигнал. Наступний, що надходить на тригер сигнал, переводить його в логічне стан «0», при якому «0 »з прямого Q виходу тригера надходить на запускає вхід ГЛИН-1 і на який зупиняє вхід ГЛИН-2, а« 1 »з

    інверсного Q виходу тригера на зупиняє вхід ГЛИН-1 і запускає вхід ГЛИН-2. В цьому випадку ГЛИН-1 зупиняється, а ГЛИН-2 запускається і видає наступний пилкоподібний лінійно наростаючий сигнал г (0. Зміна сигналу на виході ГЛИН-1 і ГЛИН-2, при їх спільній роботі, показано на рис.2. Далі пилкоподібний сигнал з виходів обох ГЛИН одночасно надходить в квадратор 2 і в лічильник 4. з квадратора 2, де сигнал піддається перетворенню, шляхом зведення його в квадрат, сигнал проводить осреднение в інтеграторі 3 і у вигляді другого початкового моменту М [т 2] надходить на дільник 9 . в лічильнику 4 в блоках 5 і 6 проводиться підрахунок кількості імпульсів за час Т. в делителе 7 обчислюється математичне сподівання, яке в квадра-торі 8 зводиться в квадрат і надходить в дільник 9. у дільнику 9 обчислюва-

    Мал. 2. Реалізація актів акустичної емісії х (^ з датчика і пилоподібний сигнал з виходу ГЛИН-1 і ГЛИН-2

    Відхилення відносини (3) від числа 2 характеризує розвиток магістральних тріщин.

    На рис. 3 наведені результати взаємозв'язку значень деформації і інваріанта I при навантаженні до руйнування силових елементів конструк-

    ляется ставлення

    х (г)

    ті

    г

    х (г)

    А

    ААА

    Т1 Т2

    и

    ций зі сталі 20 і сплаву Д16: пунктирні криві - сталь 20 (1 - крива деформування, 4 - інваріант I), 30-я секунда (е = 0,3) освіту макротріщини; суцільні криві - сплав Д16 (2 - крива деформування, 3 - інваріант I), 20-я секунда (е = 0,2) - освіту макротріщини.

    Характерне відхилення відносини (3) від числа 2 спостерігається при утворенні і розвитку магістральної тріщини, що важко визначити існуючими способами оцінки процесів руйнування конструкцій при акустико-емісійного контролю.

    Р, МПа I,

    500

    250

    Мал. 3. Зміна інваріанта при деформації до руйнування зразків зі сталі 20 і сплаву Д16:

    1 крива деформування сталь 20; 2 - крива деформування сплаву Д16; 3-зміна інваріанта при деформації сплаву Д16; 4 - зміна інваріанта при деформації сталь 20

    Справедливість використання запропонованого способу для оцінки процесів руйнування конструкцій підтверджується експериментальними даними і результатами металографії.

    Переваги запропонованого способу оцінки процесів разруше-ня конструкцій при акустико-емісійного контролю обумовлені наступним: ступінь відхилення відносини (3) від числа 2 визначається тільки стадією деформування, не залежить від передісторії навантаження, амплітуди і інтенсивності сигналів, що дозволяє його використовувати при постійному і періодичному контролі конструкцій.

    Запропонований спосіб оцінки процесів руйнування дозволяє визначити кінетику накопичення пошкоджень і запобігти руйнуванню конструкцій відповідального призначення з сталей, сплавів алюмінію, композитів, зварних швів.

    Ефективність застосування розробленого методу визначення міцності конструкцій обумовлена ​​можливістю прогнозування і запобігання аварійних ситуацій в процесі експлуатації силових елементів конструкцій машинобудування - атомна енергетика, авіакосмічна галузь, будівництво і т.д.

    БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

    1. Патент РФ №2233444. Спосіб оцінки процесів руйнування конструкцій при акустико-емісійного контролю / Попов А.В. // 2003.

    2. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теорія випадкових процесів і її інженерні додатки. - М .: Наука, 1991.- 380 с.

    3. розщеплюється Ю.С., Попов А.В. Метод інваріантів в завданню дослідження потоків акустичної емісії // дефектоскопії. - 2000. - №10. - С. 7982.

    В.С. Бабков

    Спецпроцесор ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ОПИСУ

    ОБ'ЄКТІВ В СКЛАДІ ПІДСИСТЕМИ РЕКОНСТРУКЦІЇ

    3Б-МОДЕЛЕЙ В КТ

    Система реконструкції тривимірних об'єктів в КТ, описана в [1], передбачає на етапі попередньої обробки формування пошарового опису об'єкта в піксельному або сплайнова поданні. Так як кожен шар (зріз) являє собою растрове зображення у форматі (відтінки сірого, 8 біт на піксель, дозвіл 512х512 при використанні стандарту DICOM [2]), то першочерговим є завдання сегментації - виділення окремих об'єктів. Як було показано в [3], найбільший інтерес представляє безперервне подання меж об'єктів (сплайни і т.п.). Безперервні кордону результуючих ділянок - гідність методів сегментації на основі ділянок, наприклад region growing, split & merge і т.п. [4].

    Проведені дослідження характеристик томографічних зрізів показали, що безпосереднє застосування методів сегментації дає негативні результати через значну перевантаженість вхідних зображень дрібними деталями і розмитістю кордонів окремих об'єктів (рис. 1).

    Аналіз відомих методів обробки зображень [5] показав, що позитивні результати дає попередня корекція гістограми, яка зменшує число різнорідних ділянок на зображенні і підкреслює межі ділянок.

    Для корекції гістограми необхідна наявність порогів - величин, до яких зводяться всі відтінки вхідного зображення (приклад зображення після корекції на 4 порогах показаний на рис. 2). Автоматичний пошук порогів шляхом аналізу гістограм добре описаний в літературі [6], однак при вирішенні даного завдання на практиці довелося зіткнутися з тим, що пороги, які визначаються за вищезгаданим принципом, виявлялися неточними і приводили до спотворення об'єктів на зображенні.


    Ключові слова: АКУСТИЧНА ЕМІСІЯ / МЕТОД інваріантів / ВИПАДКОВІ ПРОЦЕСИ / Тимчасові ІНТЕРВАЛИ / ACOUSTIC EMISSION / METHOD INVARIANT / CASUAL PROCESSES / TEMPORARY INTERVALS

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити