Акустико-емісійне пристрій контролю технічного стану конструкцій з використанням методу інваріантів текст наукової роботи з будівництва та архітектури з наукового журналу Известия Південного федерального університету. Технічні науки. АКУСТИЧНА ЕМІСІЯ, МЕТ

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.