10.14489/td.2018.01.pp.032-038

2018, 01 январь (January)

DOI: 10.14489/td.2018.01.pp.032-038

Кабалдин Ю. Г., Шатагин Д. А., Аносов М. С., Желонкин М. В., Головин А. А.
КЛАССИФИКАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ СИГНАЛОВ АЭ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИИ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ НА ОСНОВЕ ПОДХОДОВ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА И НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ
(c. 32-38)

Аннотация. Исследован процесс деформации и разрушения металлов в условиях пониженных температур. Проведена классификация и идентификация сигналов АЭ на основе использования нейронных сетей, что позволило определить механизм деформации и разрушения металлов в широком диапазоне температур в режиме реального времени. Результаты акустического анализа подтверждены фрактографическими исследованиями поверхностей разрушения образцов. Предложены новые критерии оценки устойчивости структурного состояния металлов по фрактальной размерности и информационной энтропии.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, низкие температуры, импульсы, вейвлет, нейронная сеть, аттракторы, информационная энтропия, механизм разрушения, классификация.

Kabaldin Yu. G., Shatagin D. A., Anosov M. S., Zhelonkin M. V., Golovin A. A.
CLASSIFICATION AND IDENTIFICATION OF ACOUSTIC EMISSION SIGNALS UNDER DEFORMATION AND FRACTURE OF MATERIALS AT LOW TEMPERATURES ON THE BASIS OF THE APPROACHES OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND NONLINEAR DYNAMICS
(pp. 32-38)

Abstract. The article presents the results of the investigation of the process of deformation and fracture of metals in conditions of low temperatures. It gives a schematic diagram of the software developed for the detection and classification of pulses in the signal of acoustic emission (AE), including signal filtering, preparing it for analysis, calculation of signal parameters (pulse energy, entropy, and the fractal dimension) while constructing loading diagram. According to the results of the AE signal analysis, the characteristic signs of impulses with viscous, brittle and mixed fracture are distinguished during the stretching of various groups of materials. The results of acoustic analysis are confirmed by fractographic studies of specimen destruction surfaces. Based on the identified signs, classification and identification of the AE signal using neural networks was carried out. Studies were conducted on samples of steel 45 (preloaded without the preload) when stretched in a temperature range of –30 °C up to + 20 °C, in order to determine the mechanism of deformation and fracture in real time. New criteria for estimating the stability of the structural state of metals by fractal dimension and information entropy are proposed. As studies have shown, the application of approaches to nonlinear dynamics makes it possible to evaluate structural transitions at various scale levels.

Keywords: acoustic emission, low temperature, pulses, wavelet, neural network, attractors, information entropy, the mechanism of destruction, classification.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Ю. Г. Кабалдин, Р. Е. Алексеева, Д. А. Шатагин, М. С. Аносов, М. В. Желонкин, А. А. Головин (Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, г. Н. Новгород, Россия.) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

Yu. G. Kabaldin, D. A. Shatagin, M. S. Anosov, M. V. Zhelonkin, A. A. Golovin (Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R. E. Alekseev, Nizhny Novgorod, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Прочность и акустическая эмиссия материалов и элементов конструкций / В. А. Стрижало, Ю. В. Добровольский, В. А. Стрельченко и др.; отв. ред. Г. С. Писаренко; АН УССР. Ин-т проблем прочности. Киев: Наук. думка, 1990. 232 с.
2. Акустическая эмиссия в экспериментальном материаловедении / Н. А. Семашко, В. И. Шпорт, Б. Н. Марьин и др.; под ред. Н. А.Семашко. М.: Машиностроение, 2002. 240 с.
3. Панин В. Е. Основы физической мезомеханики // Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. 1995. Т. 1. № 1. 297 с.
4. Трефилов В. И., Мильман Ю. В., Фирстов С. А. Физические основы прочности тугоплавких металлов. Киев: Наук. думка, 1975. 316 с.
5. Маленецкий Г. С., Потапов А. Б. Современные проблемы нелинейной динамики. М.: Эдиториал УРСС, 2000. 336 с.
6. Материаловедение: учеб. для вузов / Б. Н. Арзамасов, В. И. Макаров, Г. Г. Мухин и др.; под общ. ред. Б. Н. Арзамасова, Г. Г. Мухина. 5-е изд., стереотип. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. 648 с.: ил.
7. Трефилов В. И., Картузов В. В., Минаков Н. В. Связь фрактальной размерности поверхности разрушения с механическими свойствами // ФИПС-99: сб. Фракталы и прикладная синергетика. М., 1999. С. 10–11.
8. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. М.: Мир, 1962. 232 с.
9. Кабалдин Ю. Г., Муравьев С. Н. Оценка изменений и устойчивости структуры металлических материалов при деформации на основе фрактального и вэйвлет-анализа сигналов акустической эмиссии // Деформация и разрушение материалов. 2007. № 2. С. 13 – 20.

Eng

1. Strizhalo V. A., Dobrovol'skii Iu. V., Strel'chenko V. A. et al. (1990). Strength and acoustic emission of materials and structural elements. AN USSR. Institut problem prochnosti. Kiev: Naukova dumka. [in Russian language]
2. Semashko N. A. (Ed.), Shport V. I., Mar'in B. N. et al. (2002). Acoustic emission in experimental materials science. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
3. Panin V. E. (1995). Fundamentals of physical mesomechanics. Fizicheskaia mezomekhanika i komp'iuternoe konstruirovanie materialov, 1(1). [in Russian language]
4. Trefilov V. I., Mil'man Iu. V., Firstov S. A. (1975). Physical basis of strength of refractory metals. Kiev: Naukova dumka. [in Russian language]
5. Malenetskii G. S., Potapov A. B. (2000). Modern problems of nonlinear dynamics. Moscow: Editorial URSS. [in Russian language]
6. Arzamasov B. N., Mukhin G. G. (Eds.), Makarov V. I. (2003). Material science: textbook for universities. 5th Ed. (reprint). Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
7. Trefilov V. I., Kartuzov V. V., Minakov N. V. (1999). Relationship of the fractal dimension of the fracture surface to mechanical properties. FIPS-99: proceedings Fractals and applied synergetics, (pp. 10-11). Moscow. [in Russian language]
8. Prigozhin I. (1962). Introduction to the thermodynamics of irreversible processes. Moscow: Mir. [in Russian language]
9. Kabaldin Iu. G., Murav'ev S. N. (2007). Evaluation of the changes and stability of the structure of metallic materials during deformation on the basis of fractal and wavelet analysis of acoustic emission signals. Deformatsiia i razrushenie materialov, (2), pp. 13-20. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2018.01.pp.032-038

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2018.01.pp.032-038

and fill out the form