Идентификация и исследование равновесных состояний трещиноподобных дефектов в крупногабаритных упругих телах с тонкими покрытиями

• Автор: Краснощёков, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.02.04, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1. Неразрушающий контроль трещиноподобных дефектов в деталях с покрытиями на основе аппарата искуственных нейронных сетей
1.1. Метод идентификации дефектов
1.1.1. Построение модели объекта контроля
1.1.2. Получение входной информации
1.1.3. Фильтрация данных
1.1.4. Нормализация данных
1.1.5. Применение искусственных нейронных сетей
1.2. Реализиция метода для некоторых элементов конструкций
1.2.1. Идентификация сквозной трещины в трёхмерной балке прямоугольного сечения
1.2.2. Идентификация трещины в слое с накладкой выходящей на границу сред
1.2.3. Идентификация внутренней трещины в слое с накладкой
Глава 2. Равновесное напряжённо-деформированое состояние протяжённых деталей с покрытиями, ослабленных трещиноподобными дефектами
2.1. Постановки задач
2.2. Математическая модель тонкого упругого покрытия
2.3. Вывод интегрального уравнения для задачи о полуплоскости
2.4. Вывод интегрального уравнения для задачи о полосе
2.5. Построение решений интегральных уравнений
2.5.1. Метод малого параметра
2.5.2. Метод коллокации

2.6. Численные результаты
2.6.1. Установление границ применимости модели накладки
2.6.2. Исследование сходимости решений
2.6.3. Анализ задачи о полуплоскости
2.6.4. Анализ задачи о полосе
Глава 3. Распределённое моделирование и программная реализация метода идентификации
3.1. Разработка системы грид-вычислений Anthill
3.1.1. Основные концепции
3.1.2. Алгоритм функционирования
3.2. Разработка платформы для параллельного обучения искусственных нейронных сетей DisANN
3.2.1. Основные концепции
3.2.2. Техническая реализация
3.2.3. Алгоритм функционирования
3.2.4. Результаты испытаний
Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Скрипт для проведения ультразвукового исследования в конечноэле-
ментном пакете ANSYS
2. Реализация генетического алгоритма для расположения датчиков на
объекте контроля
3. Скрипты для пакетного выполнения сравнения моделей накладок
4. Модуль системы Anthill для пакетного выполнения расчётов методом
коллокации в среде Wolfram Mathematica

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
На сегодняшний день в России и за рубежом эксплуатируется большое количество потенциально опасных объектов в различных отраслях промышленности, включая: нефтехимическую промышленность, авиакосмическую отрасль, атомную энергетику и оборонное производство. Одним из характерных дефектов в элементах деталей и конструкций в данных отраслях являются трещины и трещиноподобные дефекты. После возникновения трещины её рост требует меньших энергитических затрат чем для её зарождения [107]. В процессе эксплуатации, при достижении трещиной существенных размеров, может произойти разрушение детали или конструкции. Внезапное разрушение объекта, в свою очередь, может обернуться не только финансовыми потерями, но и катастрофическими последствиями в рамках человеческих жизней и повреждения имущества. Для повышения эксплуатационной безопасности таких объектов все большее внимание уделяется диагностике оборудования и изделий, которая позволяет проводить оценку их работоспособности и предупреждать возникновение аварийных ситуаций.
В частности, идентификация дефектов в деталях и элементах конструкций с покрытиями и накладками является важнейшим аспектом в рамках эксплуатационной функциональности и безопасности практически во всех отраслях современной промышленности. Это обусловлено тем, что нанесение покрытий и накладок является одним из наиболее экономически эффективных способов улучшения таких свойств продукции как коррозионная стойкость, износостойкость, устойчивость к высоким температурам, оптические и электромагнитные характеристики, а также внешний вид.
На сегодняшний день существует большой спектр деталей и элементов конструкций с покрытиями, выполнеными на основе различных технологий. Наряду с традиционными технологиями нанесения покрытий и накладок на

Таблица 1.
Параметры конечноэлементной модели
Размеры 250 мм х 16 мм х 8 мм
Положение трещины 5 мм - 245 мм с шагом 5мм
Глубина трещины 1,6 мм - 32 мм с шагом 1,6 мм
Ширина трещины 10 мкм
Тип КЭ solid92 - тэтраэдр, 10 узлов
Модуль Юнга 2.1 * 1
Коэффициент Пуассона 0.
Плотность 7700 кг/мЗ
Максимальное расстояние между вершинами КЭ 4 мм
Максимальное расстояние между вершинами КЭ в области трещины 1 мм
• информацию о перемещениях каждого узла
На данном этапе имеется вся необходимая информация о КЭ сетке и перемещениях её узлов (Рисунок 1.4).
Рис. 1.4. Данные о перемещениях нижней поверхности балки в состоянии покоя So и для
первых пяти модальных формах Si_
Моделируя производственные условия, становится задача оптимального