Создание информационной системы контроля и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью (21.04.2011)

Автор: Беляев Константин Петрович

БЕЛЯЕВ Константин Петрович

Создание информационной системы контроля и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью

Специальность 05.13.01 — «Системный анализ, управление и обработка информации (информационные и технические системы)»

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

Краснодар – 2011

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Ключко Владимир Игнатьевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Плахотнюк Александр Николаевич;

доктор технических наук, профессор

Локтионова Оксана Геннадьевна;

доктор технических наук, профессор

Крупенин Александр Владимирович.

Ведущая организация: Кубанский государственный университет

Защита состоится «29» июня 2011 года в 14.00 на заседании

диссертационного совета Д 212.100.04 в Кубанском государственном

технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар,

ул. Московская, 2, ауд. Г-251

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского

государственного технологического университета.

Автореферат разослан «___» ____________ 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. техн. наук, доцент А.В. Власенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важной проблемой технологического развития современного общества является практика использования и внедрения ресурсосберегающих технологий. Большее значение получают технологии создания новых материалов, обладающих направленными свойствами и особенностями. Кроме человеческого фактора, который сопутствует происхождению повреждений и катастроф различного масштаба в технических системах, имеется фактор недостаточного анализа, отсутствия информации о ресурсе, прогноза состояния технических компонентов механизмов или деталей, которые должны обладать основными свойствами надежности. Для некоторых элементов сложных систем справедливо проводить исследования индивидуально, оставляя осредненный анализ из-за его ограниченности и неточности. Происходит пересмотр установившихся теорий и создание новых подходов к поставленным задачам. Характерные примеры таких представлений имеют место в классических теориях прочности и разрушений, в которых основой являются однопараметрические критерии разрушения (Кi, d, COD, J-интеграл). Такой подход оправдал себя для хорошо изученных материалов и простых условий нагружения на уровнях макро-масштаба. Развитие новых представлений в исследованиях связано с появлением новых материалов и технологий их изготовления. Основой новых представлений о прочности является концепция системного подхода, которая была предложена академиком С.Н. Паниным в физической мезомеханике. Ее дальнейшее развитие получено в работах С.Г. Псахье, О.Б. Наймарка, Г.И. Шемякина, и др., которое послужили развитию физики, механики, медицины, биологии. Такой подход получил применение в связи с использованием наноматериалов и нанотехнологий.

Изучением аспектов этой проблемы явился масштабный фактор поведения свойств объектов. Механические характеристики разрушения на разных масштабных уровнях ведут себя различно и не являются константами материалов, а зависят от многих факторов. Экспериментальные исследования по разрушению, проведенные на моделях меньшего масштаба, не соответствуют таким же моделям большего или еще меньшего масштаба с соблюдением пропорциональной геометрии. Понимание многомасштабных факторов эффектов разрушения произошло благодаря появлению новых экспериментальных методик, позволивших получить новые знания о поведении объектов. Построение моделей, включающих иерархию масштабных уровней в рамках сплошной среды, является новой и актуальной задачей системного анализа, механики, физики. Отсутствие цельной модели, охватывающей различные уровни самоорганизации, является актуальной задачей системного анализа и его приложений.

В работе настоящего исследования развиваются прогнозируемые модели деградации на одномасштабном уровне с помощью функции распределения изменения потенциальной энергии ресурса для одного объекта и построения функции распределения для k- объектов для представительного измерения. На основе системного подхода строится многомасштабная иерархическая дискретная система появления, перехода и исчезновения ресурса с помощью анализа потока. Выводится уравнение самоорганизации для объектов в виде дискретного и непрерывного состояния. Проводится исследование уравнения дискретного прогнозирования в рамках положительности стохастической матрицы переходов на различные уровни.

Анализ указывает на параллельность описания процессов эволюции неравновесной системы изменения ресурса для аналогичных задач биологических и экономических систем. Важным преимуществом в исследовании неравновесной системы этим методом является полученная информация о эволюции количества изменения ресурса на каждом масштабном уровне. Идентификация объектов и их мониторинг на каждом масштабном уровне является сложным, многогранным процессом, необходимым для безаварийного состояния системы.

Информация о поведении объектов на разных масштабных уровнях является важной для оценки надежности, долговечности и эксплуатационной способности конструкции, а также при конструировании новых материалов с использованием современных технологий. На данный момент практически отсутствуют системы поддержки принятия решения (СППР) для информационного обеспечения и предложения по оптимальному подбору материалов, имеющих дефекты, их контролю и прогнозированию.

Целью настоящей работы является развитие подхода к моделированию:

идентификации, прогнозирования и управления энергетическим ресурсом объектов как синергетической системы;

обеспечение надежного контроля и диагностики при создании объектов со структурной неоднородностью.

Объектом исследования выступают неоднородные структуры, находящиеся на разных масштабных уровнях, связанные между собой ресурсом сохраняемости при установившихся внутренних и внешних условиях.

Предметом исследования являются следующие задачи:

1. Разработка статистической модели изменения ресурса на разных масштабных уровнях изменяемости при установившихся условиях.

2. Создание феноменологической модели изменения ресурса на основе экспериментальных данных деформирования и деградации некоторых наноматериалов.


загрузка...