Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Математическое моделирование в задачах тепловой диагностики и прогнозирования долговечности композитных элементов конструкций с дефектами

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Николаев A.A. Метод распознавания трехмерных дефектов типа трещин и расслоений" в конструкциях // 18-я Международная* конференция, по компьютерной графике и зрению ГрафикКон'2008: Труды Конференции Электронный ресурс. М: Изд-во МГУ, 2008. — CD. Полученные в диссертационном исследовании результаты способствуют развитию математического и вычислительного аппарата в задачах диагностики ТНК… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Разработка математических моделей в задачах тепловой диагностики и прогнозирования долговечности композитных элементов конструкций с дефектами
    • 1. 1. Модели процесса диагностики и прогнозирования долговечности КЭК
    • 1. 2. Общая схема процесса диагностики методом ТНК
    • 1. 3. Математическая модель диагностики КЭК на основе ТНК
    • 1. 4. Математическое моделирование в задаче прогнозирования долговечности КЭК с дефектами
  • Глава 2. Разработка численного метода решения геометрической обратной задачи теплопроводности по распознаванию трехмерных форм и типов дефектов в композитных элементах конструкций
    • 2. 1. Общая концепция численного метода решения ГОЗТ по распознаванию трехмерных форм и типов дефектов в КЭК
    • 2. 2. Постановка геометрической обратной задачи теплопроводности
    • 2. 3. Разработка методики распознавания плоскостных геометрических параметров дефектов
      • 2. 3. 1. Алгоритм выделения контуров
      • 2. 3. 2. Сегментация областей возмущений температурных полей элементов конструкций с дефектами
      • 2. 3. 3. Алгоритм распознавания зашумленных контуров
        • 2. 3. 3. 1. Постановка и алгоритм решения задачи распознавания двух зашумленных контуров
        • 2. 3. 3. 2. Постановка и алгоритм решения задачи классификации дефектов как задачи распознавания зашумленных контуров
      • 2. 3. 4. Результаты работы методики распознавания плоскостных геометрических параметров дефектов
    • 2. 4. Разработка методики распознавания форм трехмерных дефектов в КЭК
      • 2. 4. 1. Методика решения трехмерной задачи теплопроводности
        • 2. 4. 1. 1. Моделирование эффекта передачи тепла внутри дефектов (неоднородностей)
        • 2. 4. 1. 2. Вариационная формулировка задачи теплопроводности
        • 2. 4. 1. 3. Расчет эффективных тепловых характеристик материалов КЭК. 37 2.4.1.4. Учет эффекта переизлучения на внутренних поверхностях дефектов при решении нестационарной задачи теплопроводности
        • 2. 4. 1. 5. Допущение о приведении тонкой оболочки с дефектом к платине с дефектом при моделировании ТНК
        • 2. 4. 1. 6. Решение трехмерной нестационарной задачи теплопроводности методом конечных элементов
      • 2. 4. 2. Методика распознавания форм трехмерных дефектов
    • 2. 5. Методика распознавания типов трехмерных дефектов
  • Глава 3. Разработка методики численного решения задач прогнозирования долговечности в композитных элементах конструкций с дефектами
    • 3. 1. Методика численного решения задач прогнозирования долговечности
    • 3. 2. Методика КЭ решения задачи линейной теории упругости для трехмерных тел с дефектами
      • 3. 2. 1. Математическая постановка задачи линейной теории упругости для трехмерных анизотропных тел с дефектами. Полная система уравнений
      • 3. 2. 2. Вариационная формулировка задачи линейной теории упругости
      • 3. 2. 3. Расчет эффективных упругих характеристик материалов КЭК
      • 3. 2. 4. Допущение о приведении тонкой оболочки с дефектом к платине с дефектом при решении задач НДС
      • 3. 2. 5. Решение трехмерной задачи линейной теории упругости МКЭ
    • 3. 3. Методика расчета параметров повреждаемости и оценка долговечности. 3.3.1. Основные положения «химического» критерия длительной прочности
      • 3. 3. 2. «Химический» критерий длительной прочности для элементов конструкций из изотропных материалов при статическом нагружении
      • 3. 3. 3. Прогнозирование долговечности на основе «химического» критерия длительной прочности для элементов конструкций из изотропных материалов при циклическом нагружении
      • 3. 3. 4. Прогнозирование долговечности на основе «химического» критерия длительной прочности для КЭК
  • Глава 4. Разработка программно-математического комплекса
    • 4. 1. Общий подход к разработке программно-математического комплекса
      • 4. 1. 1. Перечень решаемых задач ПМК «Т8НС88ЗБ»
      • 4. 1. 2. Требования, предъявляемые к ПМК «Т8НС88ЗБ»
      • 4. 1. 3. Стандартизация программных компонент
    • 4. 2. Архитектура ПМК «Т8НС88ЗБ»
      • 4. 2. 1. Общая идеология разработанного ПМК «Т8НС88ЗБ»
      • 4. 2. 2. Генерация КЭ сетки ПМК «Т8НС88ЗБ»
      • 4. 2. 3. Задание граничных и начальных условий, свойств материалов
      • 4. 2. 4. Алгоритм решения задачи определения плоскостных геометрических характеристик дефектов
      • 4. 2. 5. Алгоритм решения задачи нестационарной теплопроводности с помощью МКЭ в среде «Т8НС88ЗБ»
      • 4. 2. 6. Алгоритм решения задач распознавания форм и типов дефектов
      • 4. 2. 7. Алгоритм решения задач линейной упругости МКЭ и прогнозирования долговечности в ПМК «Т8НС88ЗБ»
      • 4. 2. 8. Отображение результатов ПМК «Т8НС88ЗВ»
      • 4. 2. 9. Математические методы, примененные при разработке ПМК
  • Глава 5. Результаты численного моделирования в задачах тепловой диагностики и прогнозирования долговечности композитных элементов конструкций с дефектами
    • 5. 1. Результаты численного тестирования
      • 5. 1. 1. Тестирование методики численного решения трехмерной задачи теплопроводности
        • 5. 1. 1. 1. Задача стационарной теплопроводности для изотропной пластины, нагреваемой сверху тепловым потоком и имеющей постоянную температуру нижней поверхности
        • 5. 1. 1. 2. Задача стационарной теплопроводности для изотропной пластины, нагреваемой сверху тепловым потоком и имеющей конвективный теплообмен на нижней поверхности
      • 5. 1. 2. Тестирование методики численного решения задачи определения напряженно-деформированного состояния в КЭК
        • 5. 1. 2. 1. Задача о растяжении стержня
        • 5. 1. 2. 2. Задача Кирша
    • 5. 2. Численное моделирование эффекта переизлучения на внутренних поверхностях дефектов в КЭК
    • 5. 3. Численное моделирование в задачах диагностики ТНК и прогнозирования долговечности для КЭК с межслойным дефектом
    • 5. 4. Численное решение ГОЗТ по распознаванию форм и типов дефектов в изотропном двухслойном элемента строительной конструкции, содержащем расслоение
    • 5. 5. Численное решение ГОЗТ по распознаванию форм и типов дефектов и задачи прогнозирования долговечности КЭК с межслойным дефектом

Математическое моделирование в задачах тепловой диагностики и прогнозирования долговечности композитных элементов конструкций с дефектами (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Выводы и заключение.

1. Разработаны математические модели диагностики ТНК и прогнозирования долговечности КЭК с дефектами.

2. Предложен численный метод решения ГОЗТ по распознаванию форм и типов трехмерных дефектов в КЭК на основе ТНК.

3. Разработана численная методика расчета напряженно-деформированного состояния КЭК с дефектами на основе метода конечных элементов.

4. Разработан ПМК, реализующий в себе созданные методики, методы и алгоритмы решения ГОЗТ по распознаванию форм и типов дефектов, расчета НДС и прогнозирования долговечности КЭК с дефектами.

5. Проведено тестирование ПМК и сравнение результатов, полученных с его помощью, с теоретическими и численными решениями, полученными коммерческими программными комплексами, которое показало высокую точность разработанных методик, методов и алгоритмов и реализованных в ПМК.

6. Разработанные методы, методики и алгоритмы решения ГОЗТ по распознаванию форм и типов дефектов в КЭК, расчета НДС и прогнозирования долговечности КЭК применены для численного моделирования в следующих задачах: 1) диагностики изотропного двухслойного элемента строительной конструкции, содержащего расслоения- 2) диагностики и прогнозирования КЭК, содержащего межслойный дефект. Результаты проведенных сравнений с реальными формами дефектов показали высокую точность разработанного и реализованного в ПМК численного метода решения ГОЗТ по распознаванию форм и типов дефектов. Примененный «химический» критерий к КЭК с распознанным дефектом в методике прогнозирования долговечности позволил получить оценки прочности и долговечности.

Полученные в диссертационном исследовании результаты способствуют развитию математического и вычислительного аппарата в задачах диагностики ТНК и распознавания дефектов в КЭК и прогнозирования долговечности КЭК с дефектами.

1. Алифанов О. М. Обратные задачи теплообмена. — М.: Машиностроение, 1988.

2. Атлури С., Кобаяси А., Эрдоган Ф. и др. Вычислительные методы в механике разрушения / Под ред. С.Атлури. М: Мир, 1990.

3. Бакушинский А. Б., Гончарский А. В. Некорректные задачи. Численные методы и приложения. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989.

4. Баландин М. Ю. Методы решения СЛАУ большой размерности. -Новосибирск: НГТУ, 2000.

5. Белкин А. Е., Гаврюшин С. С. Расчет пластин методом конечных элементов: учеб. пособие для вузов — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008.

6. Будадин О. Н., Кутюрин В. Ю., Каледин В. О. Диагностика технического состояния сосудов, работающих под внутренним давлением, тепловым (тепловизионным) методом // Дефектоскопия. 2008. — № 10. — С. 16−25.

7. Вавилов В. П. Тепловые методы контроля композитных структур и изделий радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1984.

8. Вавилов В. П. Тепловые методы неразрушающего контроля: Справочник. -М.: Машиностроение, 1991.

9. Вавилов В. П., Нестерчук Д. А., Ширяев В. В., Иванов А. И., 8у1с1ег81а Тепловая (инфракрасная) томография: терминология, основные процедуры и применение для неразрушающего контроля композиционных материалов // Дефектоскопия. 2010. — № 3. — С. 3−16.

10. Ю. Васильев Ф. П. Методы оптимизации. М.: Изд-во Факториал Пресс, 2002.

11. И. Ванько В. И., Ермошина О. В., Кувыркин Г. Н. Вариационное исчисление и оптимальное управление. — М.: МГТУ, 2001.

12. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. — М.: Наука, 1969.

13. Верждицкий В. М. Численные методы. М.: Высшая школа, 2000.

14. Власова Е. А., Зарубин B.C., Кувыркин Г. Н. Приближенные методыматематической физики-. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана- 2001.

15. Димитриенко Ю. И., Димитриенко И. П. Расчет сопротивления усталости композитов на основе «химического» критерия, длительнойпрочности // Вопросы обороной техники. 2002. — № 1.

16. Димитриенко Ю. И., Захаров A.A. Разработка метода ленточно-адаптивных сеток для решения трехмерных задач газовой динамики в воздухозаборниках // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2006. — № 3. — С. 102−116.

17. Новатор", 23−24 марта 2010 г. Челябинск: изд. цент ЮУрГУ, 2010. — С. 90:

18. Зарубин B.C., Кувыркин Т. Н. Математические модели механики и электродинамики сплошной среды. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008.

19. Иванов B.K. О некорректно поставленных задачах // Математический сборник. 1963. — Т. 61. — № 2.3Измерения, контроль, Испытанияи диагностика. Машиностроение. Энциклопедия / Под общ. ред. В. В. Клюева." М: Машиностроение, 1996: — Т. III-7.

20. Ильюшин A.A. Об одной теории длительной прочности // Инж. журн. Механика твердого тела.- 1967. № 3.

21. Ильюшин. A.A., Победря Б. Е. Основы математической теории термовязко-упругости. М.: Наука, 1970.

22. Канайкин В. А., Матвиенко А. Ф., Повагин В. А. Автоматизация экспертного анализа диагностических данных в дефектоскопии газопроводов, методом MFL // Дефектоскопия. 2007. — № 8. — О. 25−31.

23. Клюев В. В., Пархоменко П. П., Абрамчук В. Е. Технические средства диагностирования. Справочник / Под общ. ред. В. В. Клюева. — М: Машиностроение, 1989.

24. Клюев В. В., Соснин Ф. Р., Ковалев A.B. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник / Под общ. ред. В. В. Клюева. М: Машиностроение, 2005.

25. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Рисвест Р. Алгоритмы, построение и анализ. — М.: МЦНМО, 1999.

26. Костюков А. О. Единый методологический подход к постановке и решению геометрически обратных задач теплопроводности // Пробл. машиностроения. 2004. — Т. 7. — № 4. — С. 52- 60.

27. Краснов И. К., Николаев A.A. Метод распознавания трехмерных дефектов типа трещин в конструкциях // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2008. — № 3. — С. 104−111.

28. Кузнецов А. М, Лившиц В: И., Хисматуллин Е. Р. и др. Сосуды и трубопроводы высокого давления. Справочник. — Иркутск, 1989.

29. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979.

30. Левин В. А., Калинин В. В., Зингерман K.M., Вершинин А. В. Развитие дефектов при конечных деформациях. Компьютерное и физическое моделирование. / Под ред. В. А. Левина. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007.

31. Мацевитый Ю. М. Геометрические обратные задачи теплопроводности. Постановки и методы решения // Электронное моделирование. 1999. -Т.21. — № 1. — С. 3−10.

32. Мацевитый Ю. М. Геометрические обратные задачи теплопроводности: экстремальные методы решения // Электронное моделирование. 2000. -Т.22. -№ 3. — С. 3−10.

33. Мацевитый Ю. М., Костиков А. О. Геометрические обратные задачи теплопроводности современное состояние проблемы // Проблемы машиностроения. — 2007. — Т. 10. — № 2. — С. 186−194.

34. Мацевитый Ю. М., Лушпенко С. Ф., Костиков А. О. Некоторые подходы к постановке и решению обратных задач теплои массообмена // Тепловые процессы в технике. 2009. — Т.1. — № 5. — С. 186−194.

35. Мацевитый Ю. М. Обратные задачи теплопроводности: В 2 т. / HAH Украины. Ин-т проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного. Киев: Наукова Думка, 2002.

36. Мацевитый Ю. М., Костиков А. О. Математические аспекты решения геометрических обратных задач теплопроводности: проблемы и пути их решения // Пробл. машиностроения. 2007. — Т. 10. — № 3. — С. 27- 34.

37. Межслойные эффекты в композитных материалах / Под. ред. Н.Пэйгано., — М: Мир, 1993.

38. Местецкий JLM. Непрерывная морфология бинарных изображений: фигуры, скелеты, циркуляры М: Физматлит, 2009.

39. Местецкий JI.M. Непрерывный скелет бинарного растрового изображения // Труды Международной конференции «Графикон-98». М: МГУ, 1998.

40. Местецкий JI.M. Компьютерная графика на основе жирных линий // Труды Международной конференции по компьютерной графике «Графикон-2000». -М: МГУ, 2000.

41. Мурашов В. В., Румянцев А. Ф. Дефекты монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов и методы их выявления. Ч. 1. // Контроль. Диагностика. 2007. — № 4. — С. 23−31.

42. Неразрушающий контроль качества промышленной продукции активным тепловым методом / В. А. Стороженко, В. П. Вавилов, А. Д. Волчек К: Тэхника, 1988.

43. Никитенко Н. И. Сопряженные и обратные задачи тепломассопереноса. — К.: Наука думка, 1988.

44. Николаев A.A. Метод распознавания трехмерных дефектов типа трещин и расслоений в* конструкциях // 18-я Международная? конференция по компьютерной графике и, зрению ГрафикКонл2008: Труды.Конференции. — Mi: Изд-во МГУ, 2008. С. 308.

45. Николаев A.A. Метод распознавания трехмерных дефектов типа трещин и расслоений" в конструкциях // 18-я Международная* конференция, по компьютерной графике и зрению ГрафикКон'2008: Труды Конференции Электронный ресурс. М: Изд-во МГУ, 2008. — CD.

46. П. Н. Костылев, А. И. Андреев. СекцияМатематика и Механика. Электронный ресурс. М.: МАКС Пресс, 2009. — CD. [Адрес ресурса в сети Интернет: www. lomonosov-msu.ru/2009/].

47. Николаев A.A., Бекишев А. Т. Моделирование тепловых процессов в базовых несущих конструкциях электронных приборов систем икомплексов вооружения ВМФ // Вопросы радиоэлектроники. Сер. «Общетехническая».- 2009. № 3: — G. 76−88.,.

48. Николаев A.A., Будадин О. Н. Математическое моделирование пространственных дефектов^ в изделиях. из полимерных композиционных материаловшри тепловомшеразрушающем контроле // Вопросы оборонной техники^Сер. 15. 2009. — № 3 (154). — С.22—25:

49. Николаев A.A., Будадин О. НМетодика диагностики трехмерных дефектов в элементах композитных конструкций на основе теплового неразрушающего, контроля*// Дефектоскопия. — 2010. В печати.:.

50. Препарата Ф., Шеймос М. Вычислительная геометрия: Введение. — М.: Мир, 1989.

51. Попов Б. Г. Расчет многослойных конструкций вариационно-матричными методами. М.: Изд-во МГТУ, 1993.

52. Пространственно-армированные композиционные материалы. Справочник / Тарнопольский ЮШК, Тарнопольский" ЮМ^^Жигун ИЛ1., Поляков^ В1А. -М.: Машиностроение, 1987.89Жозенфельд А. Распознавание шобработкадазображений. — М.: Мир, 1987.

53. СеднецкшДж. Механика* композиционныхматериалов. М: Мир-1978:.

54. Савин Распределение напряженийюколоотверстий: К.: Изд-во, 1968.94:Тепловошнеразрушающиго контроль изделий-/ О? Н1 БудадинА. ИПотапов* В: И? КолгановТ.Е. Троицкий-Марков, Е. В!Абрамова: М: Наука- .2002.

55. Тихонов А. Н. О решении некорректно-поставленных задач // Доклады АН СССР: Сер. «Математика, физика». 1963. — Т.15Г. — № 3. — С.501:-504.96?Тихонов? А.Н., Арсенин В: Я. Методы решения, некорректных задач. — М.: Наука, 1986.

56. Тихонов А. Н., Кальнер В. Д., Гласко В. Ю. Математическое моделирование технологических процессов и метод обратных задач в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1990.

57. Уайльд Д-Дж. Методы поиска экстремума. М.: Наука, 1967.

58. Физические и механические свойства стеклопластиков. Справочное пособие / Под. ред. ЮМ: Молчанова. Рига: Зинатне- 1969:

59. Фомин Я. А., Тарловский Г. Р. Статистическая^ теория распознавания образов. М.: Радио и связь, 1986. —.

60. Фурман Я: А.

Введение

в контурный анализприложения к обработке: изображений шсигналов? — М-: ФИЗМАТЛИТ, 2003'-,.

61. Фурман Я. А. Комплексные и гиперкомплексные системы в задачах обработки сигналов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.

62. Cheng C.-Y. Shape identification by inverse heat transfer method / Cheng C.Y., M.-H. Chang // J. Heat Transfer. 2003. — 125, № 2. — P. 224−231.

63. Chun-Yun Wu, Wen-Chang Lin Using Genetic Algorithms to defect interfacial cracks based on thermal resistance for multilayer materials iI Дефектоскопия. 2007. — № 7. — С. 71−84.

64. Klette R., Rosenfeld A. Digital geometry. Geometric methods for digital picture analysis. San Francisco, CA: Morgan Kaufmann, 2004.

65. Huang С. H. A shape identification problem in estimating the interfacial configurations in a multiple region domain / С. H. Huang, С. C. Shih // J. Thermophys Heat Transfer, 2004.

66. Lekkerkerker J.G. On the stress distribution in cylindrical shells weakened by a circular hole. Delft, NLD: Uitgeverij Waltman, 1965.

67. Zienkiewicz О. C., Taylor L.R. The finite element method (vol. 1, The basis): Butterworth-Heinemann, 2000.

68. Zienkiewicz О. C., Taylor L.R. The finite element method (vol. 2, Solid mechanics): Butterworth-Heinemann, 2000.110. http://tetgen.berlios.de/.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой