Вычислительные томографы

называют расчетом по методу сосредоточенных параметров, поскольку для нахождения неизвестных величин требуется решение конечной системы алгебраических уравнений. Методы и соответствующие им вычислительные программы быстро развивались в последнее десятилетие прежде всего для того, чтобы удовлетворить потребности в расчетах авиационной техники. Однако до недавнего времени расчеты с помощью метода конечного элемента развивались только применительно к конструкциям из изотропных материалов. Все возрастающее использование композиционных материалов, обладающих анизотропией свойств, потребовало дальнейшего развития метода конечного элемента с учетом особенностей композитов.

Система этих уравнений может быть решена методами, используемыми при решении систем совместных линейных алгебраических уравнений. Даже при решении небольших задач используют ЭЦВМ. Пжеминецкий [11 ] обсуждает различные методы, для которых разработаны вычислительные программы. При выборе метода решения нужно учитывать не только особенности решаемой задачи, но и возможности используемой ЭЦВМ. Поскольку ЭЦВМ работают с определенным числом значащих цифр, некоторые задачи и методы оказываются чувствительными

Компоненты композита — Выбор 246 Конечный элемент —- -Вычислительные .программы. 14.

Как только были созданы вычислительные программы для расчета перемещений в характерном элементе системы волокно — матрица, стало доступным рассмотреть широкий класс возможных расположений волокон и свойств компонентов. Можно исследовать частные случаи нагружения параллельно направлению укладки волокон, перпендикулярно этому направлению, случаи сдвига параллельно и перпендикулярно волокнам и случаи температурной усадки. Более общие результаты можно получить при суперпозиции этих простых видов нагружения. Таким образом, возможно определить основные константы композита, распределения напряжений и деформаций в матрице, распределение напряжений около границы раздела волокно — матрица, а также на основе различных критериев можно предсказывать разрушение. Справедливость результатов обычно проверяется точностью предсказания упругих констант однонаправленных композитов. Предсказания прочности значительно менее надежны.

При переходе от деформаций к напряжениям или при использовании критерия прочности в напряжениях необходимо иметь в . виду возможную нелинейность диаграммы а (в). Типичный вид такой диаграммы для слоя показан на рис. 3.5. Хотя существующие вычислительные программы позволяют учитывать подобную нелинейность [9], достаточно точные результаты можно получить и при разумном использова-

Необходимо отметить, что перечисленные этапы имеют много общих процедур: определение средних, дисперсий, решение системы нормальных уравнений, построение графиков, определение значений критерия Стьюдента и Фишера. Поэтому целесообразно не разрабатывать отдельные вычислительные программы для ЭВМ, а построить на базе ЭВМ автоматизированную систему обработки статистических данных (АСОСД), основанную на модульном принципе.

В этом случае существующие вычислительные программы для обработки данных учитывают первые две цифры номера организации. Это позволяет при замене ручной системы на механизированную (фиг. 7.2) составлять специальные отчеты без дополнительных прогонов перфокарт и с минимальным дополнительным программированием.

Серийные отечественные турбоагрегаты достигли в настоящее время мощности 300 мет. Пущены турбоагрегаты мощностью 500—800 и проектируются на 1200 мет. Принципиальная динамическая схема этих агрегатов может быть рассмотрена на примере турбоагрегата в 300 мет (рис. 1), который содержит пять гибких роторов, сочлененных с жесткими фланцевыми муфтами, с одним гибким элементом между роторами среднего и низкого давления. Такой валопровод, вращающийся со скоростью 3000 об/мин, имеет пять-шесть критических состояний в рабочей зоне скорости вращения и множество их при более высоких скоростях. Становится понятной роль балансировки для подобных агрегатов как основного мероприятия — снижения уровня вибраций. В настоящее время на электростанциях внедряются методы и вычислительные программы многоплоскостной балансировки валопроводов турбоагрегатов с использованием электронных вычислительных машин (ЭВМ).

Г. Вычислительные программы, реализующие указанные модели, объединяются системой автоматического формирования, обработки и передачи информации в единый вычислительный комплекс, позволяющий при минимальном объеме первоначально вводимой информации и отсутствии промежуточного ее вывода, ручных обработки и ввода провести полный (на всех моделях и по всем годам рассматриваемого периода) расчет показателей соответствующего варианта (стратегии). Это дает возможность в свою очередь проводить многовариантный и пофакторный анализ с приемлемым расходованием машинного времени и ручного труда.

Счетная программа TOSUMY — модификация программы TOSGHU, она дает возможность определить максимум наименьшего значения угла max Umin передачи кривошипно-ползунных механизмов. При этом можно осуществить табличное решение проблемы мертвых положений для выбранного нормированного хода ползуна, например h^ = 1, в которое введены лишь кривошипно-ползунные механизмы, удовлетворительные по Цтах- Для конкретного предписанного значения хода ползуна путем соответствующего подобия могут быть определены кинематические размеры звеньев. Дальнейшее развитие программы вычислений SCHUBA дает возможность производить кинематический анализ пространственного кривошипно-ползунного механизма общего вида и его частных случаев. Путем привлечения этой программы могут быть решены различные задачи по условиям приближения методом итераций. Вычислительные программы TOSGHU, TOSHUMY и SCHUBA были введены и испытаны на быстродействующей советской машине БЭСМ-6.

В гл. 1 характеристики ракетных двигателей на химическом топливе рассматривались в общем виде с учетом влияния процессов химического превращения, включая неравновесные химические реакции. В этой главе рассмотрены главным образом методы прогнозирования реальных характеристик горения ТРТ с учетом различных потерь и основных эффектов, вызывающих отклонение от идеальных характеристик ТРТ, таких, как эрозионное горение, вращение РДТТ и деформация заряда. Описываемые методы разработаны Межведомственной комиссией по ракетным двигателям на химическом топливе (США) во второй половине 1960-х гг. и описаны в работе [122J. С тех пор эти методы не претерпели каких-либо существенных изменений, хотя база данных значительно расширилась [26] и разработаны более сложные вычислительные программы, такие, как SPP (программа расчета характеристик ТРТ [34, 52, 105]).

Рентгеновские вычислительные томографы (ВТ) были впервые разработаны для медицинской диагностики в 1971 г., и сейчас их насчитывается более 40 типов четырех поколений. Принцип работы ВТ основан на просвечивании сфокусированным рентгеновским пучком исследуемого слоя при его различных ориентациях, измерении линейного коэффициента ослабления (ЛКО) примерно в 100000 направлениях по одному сечению и реконструкции изображения по массиву измеренных данных ЛКО. Принципиальное преимущество ВТ - возможность получения изображения сечения объекта по

Вычислительные томографы могут применяться для технического диагностирования изделий практически любой конфигурации, Высокоэнергетические источники, линейные ускорители, изотопы и микротроны создают возможность контролировать качество крупногабаритных изделий с высокой дефектоскопической чувствительностью, приближающейся по уровню к чувствительности металлографического анализа. Принцип цифровой реконструкции изображения по проекциям будет несомненно использован и для других физических методов диагностирования. Уже известны ультразвуковые ядерно-магниторезонансные, электрические ВТ, которые в будущем смогут сыграть важную роль в диагностике аппаратов.

Робототехнологические комплексы неразрушающего контроля, вычислительные томографы, автоматизированные системы обработки изображений физических полей — новые бурно развивающиеся устройства автоматизации современной техники и производства.

Известны случаи, когда отдельные веерные проекции формируются при значительной неисключенной разнице постоянной составляющей для групп проекций. Так, например, могут работать вычислительные томографы IV поколения. В этом случае применение алгоритма ОПФСЭПП будет уступать по точности прямому алгоритму реконструкции обратным проецированием фильтрованных сверткой веерных проекций (ОПФСВП).

Вычислительная томография основана на просвечивании любого слоя исследуемого предмета в любом положении сфокусированным рентгеновским пучком. Вычислительные томографы используются для технического диагностирования изделия любой конфигурации. Принципиальное отличие этого способа состоит в возможности получить изображение сечения объекта по всей глубине, независимо от чередования плотных и мягких областей, с чрезвычайно высокой дефектологической чувствительностью. Вычислительный томограф может, например, обнаружить внутри изделия из пластмассы проволочку толщиной 15 мк, и не только обнаружить, но и оценить свойства металла, из которого она сделана.

ческих явлений и эффектов, а еще от применения уже известных явлений в новых сочетаниях. Примером могут служить рентгеновские вычислительные томографы, впервые разработанные для медицины в 1971 г. Сейчас их насчитывается 40 типов (всех четырех поколений). Каждый год в мире для медицинских исследований выпускается более тысячи таких приборов общей стоимостью около 1 млрд. долларов.

Рентгеновские вычислительные томографы (ВТ) были впервые разработаны для медицинской диагностики в 1971 г., и сейчас их насчитывается более 40 типов четырех поколений. Принцип работы ВТ основан на просвечивании сфокусированным рентгеновским пучком исследуемого слоя при его различных ориентациях, измерении линейного коэффициента ослабления (ЛКО) примерно в 100 000 направлениях по одному сечению и реконструкции изображения по массиву измеренных данных ЛКО. Принципиальное преимущество ВТ — возможность получения изображения сечения объекта по всей глубине, а также увеличение почти в 100 раз дефектоскопической чувствительности по плотности.

Вычислительные томографы могут применяться для технического диагностирования изделий практически любой конфигурации. Высокоэнергетические источники, линейные ускорители, изотопы и микротроны создают возможность контролировать качество крупногабаритных изделий с высокой дефектоскопической чувствительностью, приближающейся по уровню к чувствительности металлографического анализа. Принцип цифровой реконструкции изображения по проекциям будет несомненно использован и для других физических методов диагностирования. Уже известны ультразвуковые ядерно-магниторезонансные, электрические ВТ, которые в будущем смогут сыграть важную роль в диагностике машин.

Рентгеновские вычислительные томографы дают возможность решать многие задачи неразрушающего контроля качества —как задачи интроскопии, так и количественной оценки параметров различных объектов. В настоящее время наибольшее применение они имеют для контроля объектов с небольшим затуханием излучения, в частности объектов из легких сплавов, композиционных материалов, углепластиков, резины, дерева и т. п. материалов толщиной до 20 мм и с внешними размерами до 1,5 м при разрешении по коэффициенту линейного ослабления 0,5%. Чтобы сохранить разрешающую способность при контроле объектов с разными размерами, изменяют расстояние между излучательной частью и контролируемым объектом /ко. Проблема увеличения размеров контролируемых объектов связана с излучательной частью вычислительного томографа.

Промышленные вычислительные томографы для целей неразрушающего контроля качества только начинают свой путь и несомненно их широкое внедрение в ближайшем будущем для решения многих задач с высокой точностью и достоверностью результатов контроля.

Промышленная вычислительная томография наряду с рентгеновским и гамма-излучениями широко использует и другие виды излучения. Так, нейтронные вычислительные томографы используются при контроле ядерных сборок, взрывчатых веществ, композиционных материалов.

Известны случаи, когда отдельные веерные проекции формируются при значительной неисключенной разнице постоянной составляющей для групп проекций. Так, например, могут работать вычислительные томографы IV поколения. В этом случае применение алгоритма ОПФСЭПП будет уступать по точности прямому алгоритму реконструкции обратным проецированием фильтрованных сверткой веерных проекций (ОПФСВП),