Прогнозирования состояния

2.5. Методы расчета коэффициентов пнтенсив-н о с т и IF а пряже ний для пространственных задач. В случае трехмерной трещины в упругом теле для прогнозирования разрушения рассчитывают коэффициенты интенсивности трех типов, Kj, Кп, Кщ, как функции положения точки на фронте трещины. Основные трудности решения трехмерных задач па ЭВМ nd сравнению с двумерными возникают вследствие большого объема перерабатываемой информации. Это ведет к усложнению программного обеспечения, вызванному организацией эффектнп-ного обмена с внешними запоминающими устройствами. Необходимо также обеспечить эффективность вычислений, так как время счета может быть значительным.

В настоящее время в СССР проводятся исследования по изучению агрессивности различных атмосфер в целях прогнозирования атмосферной коррозии металлов. Так, в результате работ Института физической химии АН СССР разработаны методы приближенного прогнозирования разрушения черных и цветных металлов в любом климатическом районе [16, 17].

Отдельной областью возможного применения тепловизионной диагностики является прогнозирование возможных разрушений строительных сооружений путем обнаружения "тепловых предвестников" катастроф. Периодически случающиеся в России и за рубежом непредсказуемые разрушения зданий, в том числе и с человеческими жертвами, делают эту область применения социально значимой. Лабораторные исследования, выполненные М. Люонгом (Франция), показали, что при циклическом нагружении бетона температурные градиенты могут достигать нескольких градусов [84]. Пример феноменологического подхода к экспериментальному анализу катастрофы, произошедшей в 1997 г. в г. Томске, описан в п. 9.1.7. В целом, возможность тепловизи-онного прогнозирования разрушения зданий с работающей системой отопления представляется сомнительной ввиду трудностей обнаружения предвестников катастроф малой амплитуды на фоне многочисленных тепловых шумов.

В связи с этим необходима активизация деятельности материаловедческих лабораторий, в которых сейчас зачастую законсервировано дорогостоящее испытательное оборудование. Их задачами должны стать изучение основных закономерностей изменения параметров диагностических сигналов по мере развития дефектов в материале; бценка работоспособности моделей, описывающих изменение сигналов при повреждении материала, и их применимости для диагностики и прогнозирования разрушения газовых объектов; поиск оптимальных совокупностей диагностических параметров; создание методик имитации повреждений, позволяющих осуществлять лабораторное моделирование ситуаций на реальных объектах; получение данных о зависимости сигналов от марки, технологии, возраста материала с целью уменьшения влияния указанных факторов на диагноз и прогноз (создание и пополнение базы данных). Кроме того, такие лаборатории могут служить тренажерной базой для работников промышленности, а также для аттестации новых перспективных разработок диагностической аппаратуры.

не представляет серьезной опасности для конструкции. Возникающая АЭ служит предвестником разрушения задолго до его опасной стадии. Обычно для прогнозирования разрушения используют дискретную составляющую АЭ ввиду простоты регистрации сигналов большой амплитуды. Помимо приме -нения для диагностики состояния конструкций, дискретную АЭ используют при контроле технологических процессов, в ходе которых возможно образование трещин (сварки, закалки, диффузионного насыщения, например наводорожи-вания), а также для исследований и контроля коррозионного растрескивания, прочности, в частности термопрочности, усталостного разрушения материалов, процессов трения и износа.

Реализация возможностей метода АЭ как средства диагностики и прогнозирования разрушения материалов и конструкций, основывается на изучении связи характеристик поврежденности материала с параметрами сигналов АЭ.

3. Прогнозирование на основе измерения нескольких независимых параметров, описывающих состояние диагностируемой системы, что существенно улучшает надежность диагностики и прогнозирования разрушения. При этом необходимо рассмотрение движения точки, описывающей состояние системы в многомерном пространстве параметров, и вероятность выхода ее на границы их допустимых значений. Возникают дополнительные проблемы, связанные с анализом степени коррелированности (и связанной с ними обратной зависимостью степени информативности) параметров. Многомерный анализ может быть проведен только с применением достаточно мощных вычислительных средств. Соответствующий анализ является достаточно сложной проблемой, требующей отдельного подробного рассмотрения.

- оценка работоспособности моделей, описывающих изменение акустических сигналов при повреждении материала, и их применимости для диагностики и прогнозирования разрушения реальных объектов;

Как следует из изложенного, российская система предусматривает трехуровневую аттестацию в области АЭ-контроля в отличие от американской системы, где оговорены только 1-й и П-й уровни специалистов по АЭ, и европейской, где аттестация по АЭ вообще не предусмотрена. Существенно, что российская система требует от специалиста III-го уровня знания основ технической диагностики и прогнозирования разрушения, а также умения применять их при проведении контроля и инспекций.

рительно моделирует поведение технических металлов при гидростатических напряженных состояниях, особенно когда речь идет о текучести и пластичности. Экспериментальные результаты для других напряженных состояний свидетельствуют о том, что гипотеза максимального касательного напряжения является, вообще говоря, хорошей гипотезой для прогнозирования разрушения пластичных материалов. Это показано на рис. 6.8. Видно, что лишь одна из других гипотез — гипотеза удельной энергии формоизменения — дает результаты, лучше согласующиеся с экспериментальными данными при пластическом поведении в случае многоосных напряженных состояний.

Графическая интерпретация прогнозирования разрушения по гипотезе удельной энергии формоизменения дана на рис. 6.6. В этом случае поверхность разрушения представляет собой круговой цилиндр, ось которого образует равные углы с тремя главными осями. Все напряженные состояния, соответствующие точкам внутри цилиндра, не вызывают разрушения, а напряженные состояния, соответствующие точкам вне цилиндра, приводят к разрушению. Следует отметить, что гипотеза удельной энергии формоизменения, подобно гипотезе максимального касательного напряжения, в принципе может правильно отражать особенности поведения материалов при гидростатических напряженных состояниях, поскольку таким состояниям соответствуют точки, расположенные на оси цилиндра,

Предлагаемый алгоритм прогнозирования состояния технической системы отличается от известных тем, что позволяет осущестапять индивидуальную диагностику, в то время как ука» занные выше делают это для класса технических систем.

инструментов, состояния их рабочих поверхностей). _ Непосредственное включение небольших ЭВМ в комплект диагностической аппаратуры, с целью автоматизации постановки диагноза также целесообразно. Для углубленного диагностирования отдельных дефектов и для прогнозирования состояния оборудования следует применять, например, аппаратуру для подробного анализа продуктов износа в смазке и тепловых полей, радиоизотопную и лазерную аппаратуру, аппаратуру для измерения и анализа вибраций, для выявления усталостных повреждений деталей. Эту аппаратуру целесообразно сконцентрировать в условиях завода в специальной диагностической лаборатории.

аппаратуры, необходимой для безразборного диагностирования, отладки, прогнозирования состояния, сроков и объема ремонтных работ.

Диагностирование исправного поворотного стола, работающего в условиях эксплуатации, проводится с целью прогнозирования состояния объекта и допустимых сроков эксплуатации без ремонта.

для локализации отдельных дефектов или для прогнозирования, состояния автоматов, например, аппаратуру для подробного анализа продуктов износа в смазке, анализа тепловых полей, радиоизотопную аппаратуру, аппаратуру для измерения и анализа вибраций, для выявления усталостных повреждений деталей, лазер-

Перспективным направлением для комплексной оценки и прогнозирования состояния качества прецизионных устройств является разработка и внедрение методов, основанных на теории распознавания образцов. Строго говоря, для решения задачи необходимо знание закона F(a) = tf (л,, хг ,..., хп , *, /3 , f,...ltuf...t /^отражающего скрытую взаимосвязь выходного параметра от всех параметров устройства ( х, , лг , ха , ..., хп ), режимов эксплуатации ( •< ,fi, /-,...), факторов времени хранения (/О и наработки ресурса ( О. В настоящее время формализовать ату задачу для большинства устройств не представляется возможным, поэтому возникает задача принятия решения в условиях неопределенности,которую наиболее целесообразно решать как задачу распознавания изображений различных качественных состояний устройства.

Для обеспечения надежности на этапе функционирования ГПС должно быть предусмотрено построение в структуре ИИС подсистемы технического диагностирования, которая дает возможность проверки правильности функционирования ГПС, поиска нарушений работоспособности в различных подсистемах ГПС в целях предупреждения внезапных отказов, статистического прогнозирования состояния, самоконтроля и функционального тестирования микропроцессорных систем управления, синтаксического и семантического тестового контроля программного обеспечения и т. д.

Указанное обстоятельство свидетельствует об универсальности электрических методов и возможности решения с их помощью различных задач НК, как частных, заключающихся в выделении информации об отдельных характеристиках ОК, так и задач комплексного контроля, диагностирования и прогнозирования состояния ОК в целом.

К числу объектов, эффективно контролируемых данным методом, относятся различные изделия из электропроводящих материалов, металлы, неметаллические твердые, жидкие и газообразные материалы, узлы трения машин и механизмов (подшипники и опоры качения, скольжения, зубчатые сопряжения) и др. При этом решаются задачи толщинометрии, термометрии, контроля влагосодержания, уровня и концентрации, дефектоскопии, контроля отклонений формы поверхностей, комплексного диагностирования и прогнозирования состояния механических ОК. В зависимости от решаемой задачи, материала и конструктивных особенностей ОК методы электрического сопротивления основываются на различных принципах (физических и химических явлениях), имеют свою специфику и особенности практической реализации. Рассмотрению этих вопросов посвящена данная глава.

Одним из наиболее проработанных и широко используемых направлений применения методов электрического сопротивления является решение с их помощью комплекса задач неразрушающего контроля, технического диагностирования и прогнозирования состояния узлов машин и механизмов (подшипников качения, скольжения, зубчатых зацеплений и т.п.), а также задач трибомониторинга в процессе проведения трибологических исследований. Методы решения указанных задач основываются на определении искомых характеристик ОК путем оценки параметров случайно изменяющегося во времени (флуктуирующего) при его работе активного электрического сопротивления (или проводимости) и называются также элек-трорезистивными.

метода прогнозирования состояния подшипников качения в условиях жидкостной смазки по параметру р\, = (R' /Rcpf. Изменяясь от 1 при отсутствии колебаний толщины пленки до 0 при полужидкостной смазке, (Зд характеризует относительное снижение долговечности подшипника по сравнению с его долговечностью при той же средней толщине пленки и отсутствии ее колебаний.