Dissertations / Theses on the topic '620.179.14'

Магістерська дисертація містить 112 листа, 25 рисунків, 23 таблиць, 18 джерел за переліком посилань. У дисертації приведений аналіз елементів конструкцій, як об’єкта НК контролю. Підтверджена доцільність використання вихрострумового неруйнівного контролю для виявлення дефектів типу поверхневих та підповерхневих утомних тріщин та оцінки їх параметрів. Проведений огляд можливих методів опрацювання прийнятих сигналів за наявними годографами відносної внесеної напруги. Розглянуто типи накладних та прохідних вихрострумових перетворювачів. Проведений аналіз підтвердив доцільність використання вихрострумового перетворювача трансформаторного типу з диференційно з’єднаними вимірювальними котушками. Підчас аналізу годографів внесеної напруги від дефекту було виявлено можливості більш детального кількісного оцінювання параметрів дефекту за вихідним сигналом ВСП. Отримані за годографом внесеної напруги від дефекту орієнтовні градуювальні характеристики для параметрів дефектів дали змогу прослідкувати особливості зміни фази та амплітуди прийнятого сигналу ВСП від глибини залягання та глибини дефекту. . Запропоновані технічні рішення дають змогу автоматизувати процес контролю щодо прийняття рішення про наявність дефекту та оцінювання числових показників дефектів.
The master's dissertation contains 82 letters, 25 figures, 23 tables, 18 sources according to the list of references. The dissertation presents an analysis of structural elements as an object of NC control. The expediency of using eddy current non-destructive testing to detect defects such as surface and subsurface fatigue cracks and evaluate their parameters has been confirmed. A review of possible methods of processing the received signals according to the available hodographs of the relative applied voltage. Types of overhead and through-flow eddy current converters are considered. The analysis confirmed the feasibility of using an eddy current transducer of the transformer type with differentially connected measuring coils. During the analysis of hodographs of the applied stress from the defect, the possibilities of a more detailed quantitative assessment of the defect parameters according to the VSP output signal were revealed. The approximate calibration characteristics for the defect parameters obtained from the hodograph of the applied stress from the defect made it possible to trace the peculiarities of the phase and amplitude change of the received GSP signal from the depth and depth of the defect. . The proposed technical solutions make it possible to automate the process of control over the decision on the presence of a defect and the evaluation of numerical indicators of defects.

У дисертаційній роботі представлені науково-технічні результати дослідження електромагнітного багатопараметрового перетворювача для визначення параметрів циліндричних металевих виробів, принцип роботи якого ґрунтується на виділенні амплітуди та фази просторових гармонік неоднорідного магнітного поля, представленого у вигляді ряду Фур'є. Об'єкт дослідження достатньо повно описаний в науковій літературі. Показано, що подальше збільшення інформаційних параметрів, які контролюються одним перетворювачем може здійснюватися декількома шляхами. Наприклад, використання для живлення перетворювача струмом різних частот з подальшою фільтрацією і виділенням амплітуди і фази на кожній частоті. Така реалізація багатопараметрових датчиків досить складна і не завжди відображає справжню картину процесів, що відбуваються в об'єкті контролю через різну глибину проникнення поля (скін-ефект). Показано, що застосування результатів дослідження дає можливість отримати більш повну інформацію про об'єкт контролю, яка не могла бути отримана при використанні традиційних методів. Тому, застосування розробленого методу, є перспективним. В роботі розроблена фізико-математична модель електромагнітного перетворювача з неоднорідним розподілом електромагнітного поля для провідника зі струмом, розташованого уздовж бічної поверхні циліндричного виробу на деякій відстані d від центра металевого циліндра радіуса a. Вирішена просторова задача розподілу змінного в часі магнітного поля і отримані вирази, за якими можна обчислити функції для будь-якої просторової гармоніки, за якими можна скласти картину розподілу поля в будь-який області (всередині виробу, між виробом і провідником зі струмом, а також поза цим провідником). Отримано математичні вирази для визначення напруженості магнітного поля для r-ї і φ-ї складової, створюваного струмом одного провідника (або полюса з кінцевими кутовими розмірами). Проведено облік товщини стрічки полюса з сумарним струмом, який призводить до заміни в формулах для напруженості поля значення r на деякий ефективний радіус. Отримано математичні вирази для амплітуди і фази n-ї просторової гармоніки сигналу перетворювача, що наводиться в вимірювальних обмотках, розташованих уздовж поверхні циліндричного об'єкту контролю з кутовою координатою φ на окружності радіуса d. Для підтвердження адекватності запропонованої моделі перетворювача проведені експерименти, які показали відмінність між розрахунковими і експериментально отриманими значеннями ЕРС вихідного сигналу перетворювача. Так, наприклад, для вимірювальних обмоток, з кутовими координатами φ = 0° і φ = 180° розбіжність значень напруг склала не більше 5%, а для обмоток з розташуванням по φ = 30°, 60°, 300° і 330° розбіжність склала не більше 10%. Запропоновано також прийоми і способи виділення необхідних просторових гармонік і приглушення гармонік з високими номерами. Останнє дозволяє знизити вплив вищих просторових гармонік до 1%. Для виключення з картини просторового розподілу поля парних або непарних гармонік запропоновано використовувати систему провідників з однаковими і протилежними напрямками струмів в них. Отримано універсальні функції перетворення для амплітуди і фази n-ї складової гармоніки для перетворювача. Розроблено метод спільного контролю електричних (σ), магнітних (μr) і геометричних (а) параметрів циліндричних виробів, на основі перетворювача з одним намагнічувальним полюсом при використанні 1-ї і 2-ї просторових гармонік, який дозволяє однозначно вирішувати задачу багатопараметрового контролю для широкого сортименту виробів, різних конструкцій і режимів роботи перетворювачів. Розроблено метод на основі електромагнітного перетворювача з двома намагнічувальними полюсами і різним напрямком струму. Отримано універсальні функції перетворення з використанням 1-ї і 3-ї просторових гармонік, а також запропонований алгоритм реалізації багатопараметрового контролю параметрів циліндричних виробів. Визначено чутливості методу і знайдено раціональні режими роботи перетворювача. Виконано розрахунок і показано вплив вищих гармонік поля на вихідні сигнали перетворювача. Так, наприклад, для перетворювача з одним збуджувальним провідником, відкидання 3-ї гармоніки призведе до похибки розрахунку результуючої ЕРС, яка дорівнює 5%, а для перетворювача з двома збуджувальними провідниками, при відкиданні 5-ї гармоніки, становить 1,5%. Розроблено макет лабораторної установки з електромагнітним перетворювачем з просторово-періодичною структурою поля і проведені експериментальні дослідження по визначенню μr σ, і а з імітаційними зразками різного сортаменту для підтвердження адекватності розробленого методу. Наведена конструкція електромагнітного перетворювача з двома збуджувальними полюсами і різним напрямком намагнічувального струму з використанням амплітуди 1-ї і 3-ї просторових гармонік і фази 1-ї гармоніки. Оскільки безпосередньо оцінити похибки контролю μr, σ і а для розробленого багатопараметрового перетворювача досить складно, в роботі проведено вимірювання цих же параметрів контрольними методами. Так для визначення а досліджуваного зразка використовувався мікрометр з діапазоном вимірювання діаметра (50 ± 0,01) мм, для визначення σ циліндричного зразка використовувався контактний електричний метод на базі потенціометра постійного струму Р363-3, з класом точності 0,005, а для визначення μr використовувався метод амперметра - вольтметра для кільцевого зразка. Показано, що застосування розробленого перетворювача дозволяє отримувати найбільш повну інформацію про стан повітряних ліній електропередач, тобто визначати μr, σ, і a циліндричних дротів, а також корельованих з ними механічним навантаженням, температурою, величиною струму, що протікає в лінії та визначення питомих електричних втрат при діагностиці стану повітряних ліній електропередач, що підтверджується актом впровадження від 18.12.2015р (договір № 377551 від 27.07.2015р між НТУ «ХПІ» та ПАТ «Укргідропроект» м. Харків).
The dissertation presents the scientific and technical results of the study of the electromagnetic multi-parameter transducer for the cylindrical metal products parameters determining, which principle is based on the allocation of the amplitude and phase of the spatial harmonics of a nonuniform magnetic field presented in the form of a Fourier series. The object of the study is in the full extent described in the scientific literature. It is shown that further increase of information parameters controlled by one transducer can be carried out in several ways. For example, the use of different frequency to power the transducers, signal filtering and separation of amplitude and phase at each frequency. Such implementation of multiparameter sensors is quite complicated and does not always give the true picture of the processes taking place in the controlled object due to the different depth of field penetration (skin effect). It has been shown that the application of the study results provides an opportunity to obtain more information about the studied object that could not be obtained by using traditional methods. Therefore, the application of the developed method is promising. The physic-mathematical model of an electromagnetic transducer with non-uniform distribution of an electromagnetic field for a conductor with a current located along the lateral surface of a cylindrical product at a distance d from the center of a metallic cylinder of radius a. The spatial problem of the distribution of a magnetic field variable in time is solved and expressions allowing calculating the functions for any spatial harmonic are obtained and it is possible to make a picture of the distribution of the field in any area (inside the product, between the product and conductor with current, as well as beyond this conductor). Mathematical expressions are obtained to determine the intensity of the magnetic field for r-th and φ-th components, generated by the current of one conductor (or pole with finite angular dimensions). The thickness of the pole with a total current is taken into account, which leads to the replacement of r quantity in the formulas for field strength by effective radius. Mathematical expressions are obtained to determine amplitude and phase of transducer’s signal n-th spatial harmonics, which are generated in the measuring windings located along the surface of the cylindrical object with the angular coordinate φ on a circle of radius d. Experiments have been carried out to confirm the adequacy of the transducer’ proposed model, which showed the difference between the calculated and experimentally obtained values of the EMF of the transducer’ output signal. For instance, for measuring windings with angular coordinates φ = 0° і φ = 180° difference of voltage values is less than 5% and for measuring windings with angular coordinates φ = 30°, 60°, 300° і 330° difference is less than 10%. Methods and algorithms of allocating the necessary spatial harmonics and eliminating harmonics with high numbers are offered also. The latter allows us to reduce the influence of the higher spatial harmonics down to 1%. To exclude from the spatial distribution of the field odd or even harmonics it is suggested to use a system of conductors with the same and opposite directions of currents in them. The universal transformation functions for the amplitude and phase of the n-th harmonic component for the transducer are obtained. Method is developed for simultaneous testing electrical (σ), magnet (μr) and geometrical (а) parameters of cylindrical objects, by the use of transducer with on magnetizing pole considering 1-st and 2-nd spatial harmonics, which allows unambiguously solve the task of multi-parameter testing for a wide variety of products, various designs and modes of operation of transducers. The method based on the electromagnetic transducer with two magnetized poles and a different direction of current is developed. The universal functions of conversion with use of 1-st and 3-rd spatial harmonics are obtained, also the algorithm of realization of cylindrical wares’ parameters multi-parameter control is offered. The sensitivity of the method is determined and rational modes of transducer operation are found. The calculation is performed and the effect of the higher harmonics of the field on the output signals of the transducer is shown. For example, for a transducer with one excitation wire, the rejection of the 3-rd harmonic will result in an error of the resulting EMF calculation equal to 5%, and for a transducer with two excitatory wires, when the 5-th harmonic is rejected, it is 1.5%. A layout of a laboratory unit with an electromagnetic transducer with a spatial-periodic field structure was developed and experimental studies were carried out to determine μr σ, and а with simulation samples of different sorts to confirm the adequacy of the developed method. The construction of an electromagnetic transducer with two excitation poles and a different direction of the magnetizing current with the use of the amplitude of the 1-st and 3-rd spatial harmonics and the 1-st harmonic phase is presented. As soon as direct estimation of error of testing μr, σ and а for the developed multi-parameter transducer is quite complicated, in the work the measurements of these parameters were carried out by control methods. So, to estimate а of the studied sample micrometer with a diameter measuring range (50 ± 0,01) mm was used, to estimate σ of a cylindrical sample, a contact electric method was used based on the potentiometer of direct current Р363-3 (R363-3), having accuracy class of 0,005, to estimate μr the method of an ammeter – voltmeter for a ring sample was used. It is shown that implementation of the developed transducer allows to receive the most complete information about the condition of electric power lines, that is to define μr, σ, and a of cylindrical wires, as well as the mechanical load, temperature, magnitude of the current flowing in the line correlated with them and the determination of specific electrical losses during the diagnosis of the state of electric power lines, as evidenced by the implementation act dated 18.12.2015 (agreement № 377551 dated 27.07.2015 between NTU “KhPI” and PJSC “Ukrhydroproekt” city of Kharkiv).

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 – Приборы и методы контроля и определение состава веществ. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. В диссертационной работе решается проблема повышения помехоустойчивости феррозондовых дефектоскопов к магнитным полям помех, вызванных конечными размерами контролируемых деталей, их ступенчатыми и галтельными переходами, магнитной неоднородностью ферромагнитного материала. Анализ существующих методов подавления помехи, вызванной сторонним магнитным полем, показал, что основным способом устранения помехи в настоящее время является включение обмоток феррозондов по градиентометрической схеме. Однако этот метод не свободен от недостатков, так его эффективность низка при высоком уровне градиента поля помехи и коэффициент преобразования феррозонда в большей степени зависит от геометрических параметров магнитной системы и расположения полуэлементов феррозонда относительно дефекта. Не свободен от недостатков метод экранирования феррозонда, так как экран значительно увеличивает размеры преобразователя, что затрудняет его использование на ступенчатой поверхности детали. Обзор методов и способов подавления помехи показал, что наиболее эффективным является метод, основанный на использовании двух феррозондов, один из которых является измерительным, а второй – компенсационным. При этом необходимо, чтобы измерительный феррозонд имел достаточную чувствительность, как к магнитному полю дефекта, так и к полю помехи, а компенсационный феррозонд имел высокую чувствительность только к полю помехи и практически не реагировал на поле дефекта. Для теоретического обоснования эффективности предлагаемого метода была разработана математическая модель поля вектора намагниченности, как в области всей детали, так и в локальной области расположения дефекта. Напряженность магнитного поля в сердечниках феррозонда, индуцированного намагниченностью детали и дефекта, рассчитывается путем применения модифицированной теоремы о взаимности К. М. Поливанова. Сердечники измерительного и компенсационного феррозонда являлись полузамкнутыми U-образной формы. Компенсационный феррозонд имеет перемычку непосредственно над дефектом и шунтирует его магнитное поле. Предложен метод расчета магнитного поля помехи индуцированного намагниченной деталью, основанный на решении интегрального уравнения с использованием линейной аппроксимации функции намагничивания, что сокращает порядок системы алгебраических уравнений. Предложен метод расчета коэффициента передачи мостовой электрической схемы феррозонда, при которой уменьшается вдвое число обмоток и создается возможность получения увеличенного его коэффициента передачи за счет явления параметрического резонанса, упрощается балансировка обмоток феррозонда.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.11.13 – Devices and methods of testing and materials structure determination. – National technical university "Kharkiv Politechnical Institute", Kharkiv, 2015. In the thesis the problem of improving the noise immunity of fluxgate flaw detector to interference’s magnetic fields caused by the finite size of controlled items, their step and fillet connections, the magnetic inhomogeneity of ferromagnetic material has been solved. The method of calculating the magnetic field interference induced by the magnetized part, based on the solution of the integral equation using a linear approximation of the function of the magnetization, which reduces the order of the system of algebraic equations has been proposed. As a transmitter error-correcting ferroprobe flaw is proposed to use a block of the magnetic system consisting of two identical ferroprobes with a U-shaped core. The results of numerical and field experiments have shown that the magnetic flux in the core flux gate with a U-shaped core, with a jumper directly above a defect is 8-12 times smaller than the flow of measurement (main) ferroprobe.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – Прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Харків, 2015. У дисертаційній роботі вирішується проблема підвищення перешкодостійкості ферозондових дефектоскопів до магнітних полів перешкод, викликаних кінцевими розмірами контрольованих деталей, їх ступінчастими ї галтельними переходами, магнітною неоднорідністю феромагнітного матеріалу. Запропоновано метод розрахунку магнітного поля перешкоди, індукованого намагніченою деталлю, заснований на вирішенні інтегрального рівняння з використанням лінійної апроксимації функції намагнічування, що скорочує порядок системи алгебраїчних рівнянь. У якості вимірювального перетворювача перешкодостійкого ферозондового дефектоскопа пропонується використовувати блок магнітної системи, що складається з двох ідентичних ферозондів з U-подібними осердям. Результати численних і натурних експериментів показали, що магнітний потік в осерді ферозонду з U-подібним осердям, з перемичкою, розташованою безпосередньо над дефектом, в 8-12 разів менше потоку вимірювального (основного) ферозонду.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.11.13 – Devices and methods of testing and materials structure determination. – National technical university "Kharkiv Politechnical Institute", Kharkiv, 2015. In the thesis the problem of improving the noise immunity of fluxgate flaw detector to interference’s magnetic fields caused by the finite size of controlled items, their step and fillet connections, the magnetic inhomogeneity of ferromagnetic material has been solved. The method of calculating the magnetic field interference induced by the magnetized part, based on the solution of the integral equation using a linear approximation of the function of the magnetization, which reduces the order of the system of algebraic equations has been proposed. As a transmitter error-correcting ferroprobe flaw is proposed to use a block of the magnetic system consisting of two identical ferroprobes with a U-shaped core. The results of numerical and field experiments have shown that the magnetic flux in the core flux gate with a U-shaped core, with a jumper directly above a defect is 8-12 times smaller than the flow of measurement (main) ferroprobe.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) зі спеціальності 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. В роботі розроблена фізико-математична модель електромагнітного перетворювача з неоднорідним розподілом електромагнітного поля провідника зі струмом, розташованого уздовж бічної поверхні циліндричного виробу на деякій відстані d від центра металевого циліндра радіуса a. Отримано математичні вирази для визначення напруженості магнітного поля для r-ї і φ-ї складової, створюваного струмом одного провідника або полюса. Проведено облік товщини стрічки полюса, який призводить до заміни в формулах для напруженості поля значення r на деякий ефективний радіус. Отримано математичні вирази для амплітуди і фази n-ї просторової гармоніки сигналу перетворювача, що наводиться в вимірювальних обмотках, розташованих уздовж поверхні циліндричного об'єкту контролю з кутовою координатою φ по колу радіуса d. Для підтвердження адекватності запропонованої моделі перетворювача проведені експерименти, які показали хороший збіг між розрахунковими і експериментальними значеннями ЕРС сигналу перетворювача. Так, наприклад, для вимірювальних обмоток, з кутовими координатами φ = 0° і φ = 180° розбіжність значень напруг склала не більше 5%, а для обмоток з розташуванням по φ = 30°, 60°, 300° і 330° розбіжність склала не більше 10%. Розроблено метод на основі електромагнітного перетворювача з двома полюсами і різним напрямком струму. Отримано універсальні функції перетворення з використанням 1-ї і 3-ї просторових гармонік, а також запропонований алгоритм реалізації багатопараметрового контролю параметрів циліндричних виробів.
Dissertation for the degree of candidate of technical sciences (doctor of philosophy) in specialty 05.11.13 – instruments and methods of substance composition control and determination. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. The physic-mathematical model of an electromagnetic transducer with non-uniform distribution of an electromagnetic field for a conductor with a current located along the lateral surface of a cylindrical product at a distance d from the center of a metallic cylinder of radius a. Mathematical expressions are obtained to determine the intensity of the magnetic field for r-th and φ-th components, generated by the current of one conductor (or pole with finite angular dimensions). The thickness of the pole with a total current is taken into account, which leads to the replacement of r quantity in the formulas for field strength by effective radius. Mathematical expressions are obtained to determine amplitude and phase of transducer’s signal n-th spatial harmonics, which are generated in the measuring windings located along the surface of the cylindrical object with the angular coordinate φ on a circle of radius d. Experiments have been carried out to confirm the adequacy of the transducer’ proposed model, which showed the difference between the calculated and experimentally obtained values of the EMF of the transducer’ output signal. For instance, for measuring windings with angular coordinates φ = 0° і φ = 180° difference of voltage values is less than 5% and for measuring windings with angular coordinates φ = 30°, 60°, 300° і 330° difference is less than 10%. The method based on the electromagnetic transducer with two magnetized poles and a different direction of current is developed. The universal functions of conversion with use of 1-st and 3-rd spatial harmonics are obtained, also the algorithm of realization of cylindrical wares’ parameters multi-parameter control is offered.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.11.13 «Прилади і методи контролю та визначення складу речовин» – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Дисертація присвячена розробці нових ультразвукових електромагнітно-акустичних перетворювачів з джерелом імпульсного поляризуючого магнітного поля, методів підвищення чутливості контролю та діагностики металовиробів з використанням перетворювачів такого типу. Виконано аналітичний огляд та аналіз сучасних засобів і методів контролю та діагностики електромагнітно-акустичним методом [1–3] феромагнітних і електропровідних або тільки електропровідних виробів в умовах дії постійних та імпульсних поляризуючих магнітних полів з урахуванням наявності когерентних завад різного типу, технічного рівня сучасних електромагнітно – акустичних перетворювачів, схемотехнічних рішень засобів їх живлення, прийому з виробів ультразвукових імпульсів та їх обробки, визначення відомих переваг, недоліків та можливостей використання в дослідженнях і розробках. Визначені та обґрунтовані напрямки дисертаційного дослідження: розробка електромагнітно-акустичного перетворювача у вигляді спрощеної одновиткової моделі [4] джерела магнітного поляризуючого поля з феромагнітним осердям та високочастотною котушкою, яка розміщена між осердям та металовиробом; шляхом моделювання [5] розподілення індукції поляризуючого магнітного поля на торці осердя джерела магнітного поля та в поверхневому шарі як феромагнітного так і неферомагнітного металовиробу визначено особливості розташування високочастотної котушки індуктивності під джерелом магнітного поля для ефективного збудження зсувних ультразвукових імпульсів (в центральній частині торця феромагнітного осердя) або поздовжніх ультразвукових імпульсів (біля периферійної частини торця феромагнітного осердя) [6]. Збільшення кількості витків котушки намагнічування при наявності феромагнітного осердя призводить до значного збільшення часу перехідних процесів при включенні живлення імпульсного джерела поляризуючого магнітного поля і при його виключенні. В результаті час дії імпульсу живлення збільшується до 1 мс і більше, що призводить до збільшення сили притягування ЕМАП до феромагнітного виробу, додаткових втрат електроенергії, погіршенню температурного режиму перетворювача. Для зменшення часу дії імпульсу живлення джерела магнітного поля необхідно зменшувати кількість витків котушки намагнічування, але це призводить до зменшення величини магнітної індукції навіть при наявності феромагнітного осердя. В результаті раціонального вибору конструкції джерела магнітного поля встановлена необхідність виконання його котушки намагнічування плоскою двовіконною трьохвитковою і виготовляти з високоелектропровідного високотеплопровідного матеріалу [7-9]. Осердя повинно бути розміщено в вікнах котушки намагнічування тільки торцями. В результаті час дії імпульсу намагнічування зменшено до 200 мкс, що достатньо для контролю виробів товщиною до 300 мм. Високочастотна котушка індуктивності виконана з двома лінійними робочими ділянками, які розташовуються під вікнами котушки намагнічування [9]. При протилежних напрямках високочастотного струму в цих робочих ділянках в поверхневому шарі виробу збуджуються синфазні потужні імпульси зсувних ультразвукових хвиль. При цьому відношення збуджуваних амплітуд зсувних та поздовжніх імпульсів перевищує 30 дБ. Тобто когерентні імпульси поздовжніх хвиль при контролі луна методом практично не будуть впливати на результати діагностики феромагнітних виробів. Розроблені варіанти конструкцій електромагнітно-акустичних перетворювачів з одновитковими [7], двовитковими [8] та трьохвитковими [9] котушками намагнічування джерела імпульсного поляризуючого магнітного поля. При одновитковій котушці [7] перехідні процеси при включенні імпульсу живлення мінімальні. Проте необхідно збуджувати в котушці струм з силою в кілька кА, що ускладнює температурний режим перетворювача та апаратуру живлення. При трьохвитковій котушці [9] намагнічування амплітуда донних імпульсів по відношенню до амплітуди завад перевищує 24 дБ, що дозволяє проводити контроль та діагностику значної кількості металовиробів. При використанні шихтованого осердя [9] відношення амплітуд корисного сигналу і шуму збільшилося до 38 дБ, що дає можливість проводити ультразвуковий контроль лунаметодом. Розроблено метод [10 ] ультразвукового електромагнітно- акустичного контролю феромагнітних виробів, суть якого заключається в збудженні ультразвукових імпульсів шляхом формування в поверхневому шарі феромагнітного виробу двох рядом розташованих короткочасно намагнічених ділянок з протилежним напрямком векторів магнітної індукції поляризуючого поля, збудженні в намагнічених ділянках пакетних імпульсів електромагнітного поля з протилежно направленими векторами напруженості тривалістю в кілька періодів високої частоти заповнення, при цьому збудження імпульсів електромагнітного поля виконують в момент часу, який дорівнює часу перехідних процесів з встановлення робочої величини індукції поляризуючого магнітного поля, а прийом ультразвукових імпульсів відбитих з виробу виконується в період часу tпр, який визначається за виразом T – t1 – t2 – t3 < tпр = t1 + t2 + t3 + 2H/C, де Т – тривалість імпульсу намагнічування; t1 – час перехідних процесів з встановлення робочої величини індукції поляризуючого магнітного поля; t2 – час дії пакетного імпульсу електромагнітного поля; t3 – час затухаючих коливань в плоскій високочастотній котушці індуктивності; Н – товщина виробу або відстань в об’ємі виробу, які підлягають ультразвуковому контролю; С – швидкість поширення зсувних ультразвукових хвиль в матеріалі виробу. Встановлено [9] [9], що завади в феромагнітному осерді, обумовлені ефектом Баркгаузена та магнітострикційним перетворенням електромагнітної енергії в ультразвукову при збудженні ультразвукових імпульсів, практично виключаються за рахунок виготовлення осердя шихтованим, матеріал пластин осердя повинен мати низький коефіцієнт магнітострикційного перетворення, пластини осердя повинні бути орієнтовані перпендикулярно провідникам робочих ділянок плоскої високочастотної котушки індуктивності, а також заповненням щілин між пластинами осердя рідиною із значною густиною, наприклад гліцерином. Показано, що чутливість прямих ЕМА перетворювачів з імпульсним намагнічуванням при живленні розробленим генератором пакетних зондуючих високочастотних імпульсів [11 ] та прийомі малошумлячим підсилювачем [12 ] забезпечують виявлення плоскодонних відбивачів діаметром 3 мм і більше при частоті зондування 40 Гц, піковому високочастотному струмі 120 А, частоті зсувних лінійно поляризованих ультразвукових коливань 2,3 МГц, тривалості високочастотного пакетного імпульсу 6…7 періодів частоти заповнення, тривалості імпульсу намагнічування 200 мкс, густині струму намагнічування 600 А/мм2 та при зазорі між ЕМАП і виробом 0,2 мм [9] [9]. При цьому амплітуда луна імпульсу відбитого від дефекту по відношенню до амплітуди завад досягає 20 дБ. Розроблені ЕМАП захищені 2 патентами на корисну модель.
Thesis for a Candidate Degree in Engineering (Doctor of Philosophy), specialty 05.11.13 "Devices and methods of testing and determination of composition of substances" - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". The dissertation is devoted to development of new ultrasonic electromagnetic-acoustic transducers with a source of pulsed polarizing magnetic field, methods of sensitive testing and diagnostics of metalware with the use of transducers of this type. Analytical review and analysis of modern means and methods of testing and diagnostics via electromagnetic-acoustic method [1-3] of ferromagnetic and electrically conductive or strictly electrically conductive products under conditions of impact of constant and pulse polarizing magnetic fields taking into account the presence of coherent interferences of different types, technical level of modern electromagnetic circuits, means of their power supply, reception of ultrasonic pulses from metalware and their processing, determination of known advantages and disadvantages, and opportunities of their use in research and development. The direction of the research is defined and justified: development of electromagnetic-acoustic transducer in the form of a simplified single-wind coil model [4] of a source of a magnetic polarizing field with a ferromagnetic core and a high-frequency coil, which is located between the core and the sample; by modeling [5] the distribution of induction of polarizing magnetic field at the end face of the core of the magnetic field source and in the surface layer of both ferromagnetic and non-ferromagnetic metallurgy the features of the location of the high frequency coil of inductance under the magnetic field source are effectively determined for the effective excitation of shear ultrasonic pulses (near the peripheral end of the ferromagnetic core) [6]. The increase in number of winds of magnetization coil in presence of a ferromagnetic core leads to a significant increase in time of transients during the process of powering of a pulsed source of a polarizing magnetic field and during its switching off. As a result, the duration of the power pulse increases to 1 ms or more, which leads to an increase in the force of attraction of EMAP to the ferromagnetic product, additional losses of electricity, deterioration of temperature conditions of the transducer. To reduce the duration of powering pulse of magnetic field it is necessary to reduce the number of winds of the magnetizing coil, but this leads to a decrease in magnetic induction magnitude, even in presence of a ferromagnetic core. As a result of rational choice of the design of the magnetic field source, the flat coil of magnetization must be made with a two-window three-wind and made of high-conductive high-heat-conducting material [7-9]. The core should be placed in the windows of the magnet coil only by the ends. As a result, the action time of the magnetization pulse is reduced to 200 μs, which is sufficient for testing of samples up to 300 mm thick. The high-frequency inductor coil is made of two linear working sections that are located under the windows of the coil [9]. In opposite directions of high-frequency current in these working areas, in-phase powerful pulses of shear ultrasonic waves are excited in the surface layer of the product. The ratio of the excited amplitudes of the shear and longitudinal pulses exceeds 30 dB. That is, the coherent pulses of longitudinal waves in the testing of the moon by the method will practically not affect the results of the diagnosis of ferromagnetic products. Design variants of electromagnetic-acoustic transducers with one-wind [7], two-wind [8] and three-wind magnetization coils [9] of a source of a pulsed polarizing magnetic field are developed. With a single-coil [7], the transients are minimal when the power pulse is winded on. However, it is necessary to excite in the coil a current of several kA, which complicates the temperature conditions of the transducer and power equipment. With a three-coil [9] magnetization, the amplitude of the bottom pulses in relation to the amplitude of the interference exceeds 24 dB, which allows for testing and diagnostics of large variety of samples. When using the charge core [9], the ratio of amplitudes increased to 38 dB, which makes it possible to monitor the echo by the method. The method [10] of ultrasonic electromagnetic - acoustic testing of ferromagnetic products is developed. vectors of intensity with duration of several periods of high filling frequency, n and this excitation of the pulses of the electromagnetic field is performed at a time equal to the time of transients to establish the operating value of the induction of the polarizing magnetic field, and the reception of ultrasonic pulses reflected from the product is performed in the time period tпр, which is determined by the expression T – t1 – t2 – t3 < tпр = t1 + t2 + t3 + 2H/C, where T is the duration of the magnetization pulse; t1 is the time of transients to establish the working value of the induction of a polarizing magnetic field; t2 - time of packet pulse of electromagnetic field; t3 is the time of damping oscillations in the flat high frequency inductor; H is the thickness of the product or the distance in volume of the product to be ultrasound; C is the velocity of propagation of shear ultrasonic waves in the material of the product. It is established [9] that the interferences in the ferromagnetic core caused by the Barkhausen effect and magnetostrictive transformation of electromagnetic energy into ultrasound are practically excluded by production of the core blended, usage of the material of the core plates which has a low coefficient of magnetostrictive conversion, perpendicular core plates orientation in relation to the conductors of the working areas of the flat high-frequency inductor, as well as filling of the gaps between the plates with a high density fluid, such as glycerol. It is shown that the sensitivity of direct EMA transducers with pulse magnetization when powered by a batch high frequency probe pulse generator [11] and when receiving via a low noise amplifier [12] provide detection of flat-bottomed reflectors with a diameter of 3 mm or more, probe frequency of 40 Hz, peak high-frequency current of 120A, shear linearly polarized ultrasonic oscillations of 2.3 MHz, high frequency packet pulse duration 6…7 filling frequency periods, magnetization pulse duration 200 μs, magnetization current density of 600 A / mm2 and at the gap between the EMAP and the product of 0.2 mm [9]. The amplitude of the echo momentum reflected from the flaw in relation to the noise amplitude reaches 20 dB. The EMATs developed are protected with 2 utility model patents.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2020. В дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-практичну задачу з розробки нових типів ЕМАП для ефективного ультразвукового контролю металовиробів. В роботі виконано комп’ютерне моделювання розподілу магнітних полів ЕМАП при імпульсному намагнічуванні феромагнітних та немагнітних виробів. Встановлені шляхи побудови перетворювачів з максимальною чутливістю. Розроблено метод збудження імпульсних пакетних ультразвукових імпульсів за рахунок послідовного в часі формування імпульсного магнітного та електромагнітного полів. Розроблено технічні рішення пригнічення когерентних завад в осерді та у виробі. Визначені геометричні та конструктивні параметри джерела імпульсного магнітного поля, що дало можливість збуджувати потужні синфазні пакетні імпульси високочастотних зсувних коливань в ОК. Показано, що чутливість прямих ЕМА перетворювачів з імпульсним намагнічуванням забезпечують виявлення плоскодонних відбивачів діаметром 3 мм і більше при частоті зондування 40 Гц, частоті зсувних лінійно поляризованих ультразвукових коливань 2,3 МГц, піковому струмі високочастотних пакетних імпульсів 120 А, тривалості пакетних високочастотних імпульсів струму в 6 періодів частоти заповнення, тривалості імпульсу намагнічування 200 мкс, щільності струму намагнічування 600 А/мм2 та при зазорі між ЕМАП і виробом 0,2 мм. При цьому амплітуда луна-імпульсу від дефекту по відношенню до амплітуди завад досягає 20 дБ, що дає можливість забезпечити якісну дефектоскопію металовиробів.
Thesis for a Candidate Degree in Engineering, specialty 05.11.13 – Devices and methods of testing and determination of composition of substances. National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, Kharkiv, 2020. A relevant scientific – practical problem on development of new types of EMAP for effective ultrasonic control of metal products is solved in the dissertation. Computer simulation of EMAT magnetic fields distribution in pulse magnetization of ferromagnetic and non-magnetic products is performed. Ways to build transducers with maximum sensitivity are established. The method of excitation of pulsed batch ultrasonic pulses due to the sequential formation of pulsed magnetic and electromagnetic fields is developed. Technical solutions for suppression of coherent interference in the core and in the product have been developed. The geometrical and structural parameters of pulsed magnetic field source were determined, which made it possible to excite powerful in-phase packet pulses of high-frequency shear oscillations in a sample. It is shown that the sensitivity of direct EMA transducers with pulse magnetization provide detection of flat-bottom reflectors with a diameter of 3 mm and more at a probing frequency of 40 Hz, a frequency of shear linearly polarized ultrasonic oscillations of 2.3 MHz, a peak current of high-frequency packet pulses of 120 A, duration of batch high frequency current pulses in 6 periods of filling frequency, magnetization pulse duration of 200 μs, magnetization current of 600 A and at the gap between EMAP and product of 0.2 mm.

Роботу виконано на кафедрі ком’пютерно-інтегрованих технологій Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України Захист відбудеться 21 грудня 2021 р. о 09 .00 годині на засіданні екзаменаційної комісії № 24 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул.Руська, 56, навчальний корпус №1, ауд. 403
Ілитчук В.Б., Шеремет Ю.В. – Розробка та дослідження автоматизованої системи передачі даних на базі формувача фазоманіпульованих сигналів. 151 – «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя. – Тернопіль, 2021. В кваліфікаційній роботі розроблено та досліджено формувач фазоманіпульованих сигналів для завадозахищеної передачі даних по комутованих лініях зв’язку. Ilitchuk V. Sheremet Y. Development and research of an automated data transmission system based on the shaper of phase-locked signals. 151 - "Automation and computer-integrated technologies" - Ternopil Ivan Pul’uj National Technical University. - Ternopil, 2021. In the qualification work the shaper of phase-manipulated signals for noise-protected data transmission on switched communication lines is developed and investigated.
ЗМІСТ ВСТУП 7 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 9 1.1. Мережі з фазовою і амплітудно-фазовою модуляцією 9 1.2. Системи з треліс-модуляцією 16 2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 20 2.1. Огляд факторів впливу на продуктивність роботи аналогових мереж передачі даних 20 2.2. Методика визначення навантаження на АТС 26 3. КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 32 3.1. Розробка структурної схеми. Функціональне призначення елементів схеми 32 3.2. Розрахунок параметрів пристрою 34 3.3. Розробка принципової схеми пристрою 37 3.4. Розрахунок параметрів живлення пристрою 42 3.5. Розробка друкованої і монтажної плати 43 3.6. Надійність та технічна діагностика 44 4. НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 52 4.1. Методика дослідження завадостійкого приймання фазоманіпульованих сигналів 52 5. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 62 5.1. Опис алгоритму керуючої програми 62 6. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 68 6.1. Аналіз небезпеки і вразливостей при розробці проектованої системи 68 6.2. Електромагнітний імпульс ядерного вибуху і захист від нього радіоелектронних засобів 72 6.3. Шляхи вирішення задачі захисту від ЕМІ 74 ВИСНОВКИ 77 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 78 ДОДАТОК А. Текст керуючої програми 80

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – Прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2019. У роботі здійснено математичне моделювання, яке дозволило визначити раціональні параметри та режими роботи сенсору для забезпечення максимальної чутливості схеми. Досліджено параметри процесу контролю та межі застосування методу. Здійснено моделювання контролю дефектів різних типів. Здійснено моделювання розподілу чутливості ємнісного сенсора, що дозволило порівняти сенсори різної геометричної форми та визначити оптимальні конструктивні параметри. Запропоновано конструкцію сенсора, яка має найвищу чутливість та глибину проникнення. Здійснено моделювання процесу контролю матеріалів зі змінними провідними властивостями, що підтвердило можливість застосування методу для такого класу матеріалів. Розроблено спосіб підвищення завадостійкості та швидкодії методу. Проведено експериментальні дослідження, які підтвердили працездатність електроємнісного методу для контролю дефектів. Шляхом математичного моделювання проаналізовано вплив різних чинників на випадкову похибку вимірювання.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 – приборы и методы контроля и определения состава веществ. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. Диссертация посвящена решению важной научно-практической задачи обеспечения ультразвукового контроля толщины металлоизделий электромагнитно-акустическим методом при наличии диэлектрических покрытий (зазоров) толщиной до 10 мм. В работе выполнен анализ существующих акустических методов и устройств для измерения толщины, которые широко используются в отечественной и зарубежной промышленности, рассмотрены основные их преимущества и недостатки. Методы разделяются по типу контакта датчика с объектом контроля на два основные класса: контактные и бесконтактные. Бесконтактные на сегодняшний день являются наиболее перспективными. К ним относятся методы, основанные на: воздушно акустической связи, термо- и оптико-акустическом эффектах, а также на эффектах электрического и электромагнитного полей. По результатам анализа недостатков приведенных методов, выделен наиболее перспективный – ЭМА метод. Рассмотрены вопросы выбора оптимального сигнала для возбуждения акустических колебаний ЭМА методом. Приведены расчеты принимаемой энергии для общего случая при зеркальной схеме контроля, когда передающий и приемный датчики не располагаются соосно по высоте изделия. Рассмотрены модели расчетов для зеркально теневой схемы контроля, отдельно для режимов излучения ЭМАП в виде длинных и коротких импульсов. Дан анализ целесообразности использования вариантов зондирующего сигнала с различными соотношениями длины импульсов и расстояний между ними. Рассмотрена электрическая модель выходного каскада усилителя зондирующего сигнала и датчика, описаны особенности ее работы. Приведены результаты экспериментальных исследований и разработок, направленных на повышение качества и производительности контроля толщины с использованием ЭМА метод возбуждения и приема акустических колебаний. Представлена конструкция макета ЭМА преобразователя для контроля металлоизделий при наличии зазора между датчиком и изделием. Рассмотрены вопросы построения передающего и приемного аналоговых трактов, приведены схемотехнические и конструктивные решения. Приведены результаты исследований зависимости амплитуды сигнала на генерирующей обмотке ЭМАП от напряжения питания усилителя. Проведены исследования зависимости уровня полезного сигнала он напряжения на передающей обмотке датчика. Исследовано влияния зазора на уровень полезного сигнала. Приведены результаты зависимости длительности «мертвой» зоны от зазора и способы ее снижения. Определены факторы, влияющие на точность контроля. Разработан толщиномер основанный на электромагнитно акустическом методе возбуждения и приема акустических волн, приведены результаты этой разработки. Рассмотрены особенности построения его составных частей. Рассмотрены алгоритмы цифровой обработки принятого сигнала. Проведена оценка метрологических характеристик разработанного прибора, изготовлен контрольный образец для метрологического обеспечения толщиномера. Приведено сравнение нового прибора с существующими аналогами.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.11.13 – Devices and methods of testing and materials structure determination. – National technical university "Kharkiv Politechnical Institute", Kharkiv, 2015. Thesis is devoted to solution of important theoretical and practical task to ensure ultrasound control of the metal products thickness by using electromagnetic-acoustical method in cases of dielectric coatings (gaps) with thickness up to 10 mm. Work includes analysis of existing acoustic methods and devices for thickness measurement, their main advantages and disadvantages are reviewed. Based on the results of analysis of the given disadvantages, the most advanced ways was set off - electromagnetic-acoustical (EMA) method. The problems of selection of the optimal signal agitate sonorous vibrations by EMA method were reviewed. Calculations of the taken energy are given for the analysis of the practicability to use variants of probing signal. Electric model of amplifier output stage of probing signal and sensor is reviewed, peculiarities of its operation are described. Results of researches and developments dedicated to increase thickness measurement quality and efficiency are given. Matters to build of the transmitting and receiving analog tracts are reviewed. The signal level dependence on voltage research on sensor's transmitting winding are conducted. Impact of a gap on the signal level was examined. Results of the dependence of dead spot length on a gap and methods to its reduction are given. Factors affecting accuracy of control are determined. EMA thickness gauge was designed. The main factors of design are examined. The digital processing algorithm of the received data was reviewed. Metrological characteristics of the developed device were made.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-практичної задачі, яка полягає у забезпеченні ультразвукового контролю товщини металовиробів електромагнітно-акустичним методом при наявності діелектричних покриттів (зазорів) товщиною до 10 мм. У роботі виконано аналіз існуючих акустичних методів і пристроїв для вимірювання товщини, розглянуті основні їх переваги та недоліки. За результатами аналізу недоліків наведених методів, виділений найбільш перспективний – ЕМА метод. Розглянуто питання вибору оптимального сигналу для збудження акустичних коливань ЕМА методом. Наведено розрахунки прийнятої енергії. Дано аналіз доцільності використання різних варіантів сигналу зондування. Розглянуто електричну модель вихідного каскаду підсилювача сигналу зондування і датчика, описано особливості її роботи. Наведено результати експериментальних досліджень і розробок спрямованих на підвищення якості та продуктивності контролю товщини. Представлена конструкція макета ЕМА перетворювача для контролю металовиробів при наявності зазору між датчиком і об'єктом. Розглянуто питання побудови передавального і приймального аналогових трактів, наведені конструктивні рішення. Досліджено залежність амплітуди сигналу на генеруючої обмотці ЕМАП від напруги живлення підсилювача. Проведено дослідження залежності рівня корисного сигналу він напруги на передавальній обмотці датчика. Досліджено впливу зазору на рівень корисного сигналу. Наведено результати залежності тривалості "мертвої" зони від зазору і способи її зниження. Визначено фактори, що впливають на точність контролю. Розроблено ЕМА товщиномір, розглянуті особливості побудови та питання схемотехніки його складових частин. Розглянуто алгоритми цифрової обробки прийнятого сигналу. Наведено опис виготовленого контрольного зразка для метрологічного забезпечення толщиномера.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.11.13 – Devices and methods of testing and materials structure determination. – National technical university "Kharkiv Politechnical Institute", Kharkiv, 2015. Thesis is devoted to solution of important theoretical and practical task to ensure ultrasound control of the metal products thickness by using electromagnetic-acoustical method in cases of dielectric coatings (gaps) with thickness up to 10 mm. Work includes analysis of existing acoustic methods and devices for thickness measurement, their main advantages and disadvantages are reviewed. Based on the results of analysis of the given disadvantages, the most advanced ways was set off - electromagnetic-acoustical (EMA) method. The problems of selection of the optimal signal agitate sonorous vibrations by EMA method were reviewed. Calculations of the taken energy are given for the analysis of the practicability to use variants of probing signal. Electric model of amplifier output stage of probing signal and sensor is reviewed, peculiarities of its operation are described. Results of researches and developments dedicated to increase thickness measurement quality and efficiency are given. Matters to build of the transmitting and receiving analog tracts are reviewed. The signal level dependence on voltage research on sensor's transmitting winding are conducted. Impact of a gap on the signal level was examined. Results of the dependence of dead spot length on a gap and methods to its reduction are given. Factors affecting accuracy of control are determined. EMA thickness gauge was designed. The main factors of design are examined. The digital processing algorithm of the received data was reviewed. Metrological characteristics of the developed device were made.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 - приборы и методы контроля и определения состава веществ. – Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2015 г. Диссертация посвящена разработке метода и прибора для эффективного контроля дефектов структуры тонких неферромагнитных пленок. Рассмотрены общие положения применения вихретоковых преобразователей в дефектоскопии. Показаны характерные общие принципы построения вихретоковых дефектоскопов. Указаны направления улучшения метрологических показателей вихретоковых дефектоскопов тонких пленок. Выполнен анализ дефектов структуры тонких неферромагнитных пленок и методов контроля качества. Проведен анализ характеристик апериодических ВТП, способных выявлять указанные дефекты. Уточнена теория апериодических ВТП с учетом анализа влияния на характеристики преобразования внутреннего сопротивления источников питания и параметров нагрузки. Выполнен анализ характеристик вихретоковых резонансных ВТП предназначенных для выявления дефектов тонких неферромагнитных пленок. Рассмотрены различные режимы работы ВТП с учетом внутреннего сопротивления источника питания и сопротивления нагрузки, способы подключения ВТП к источнику и т.д. Выполнен анализ характеристик, даны сравнительная оценка и рекомендации, обосновавшие схемные решения и параметры ВТП. Доказаны преимущества резонансных ВТП относительно апериодических. Проведен анализ факторов, влияющих на точность выявления дефектов тонких неферромагнитных пленок средствами высокочастотной резонансной вихретоковой дефектоскопии. Показано, что одним из основных факторов, влияющих на точность измерений в резонансной вихретоковой дефектоскопии, является нестабильность рабочего зазора ВТП. Предложен вариант компенсации влияния изменения рабочего зазора при использовании резонансного ВТП накладного типа, работающего на двух различных частотах. Разработан способ резонансной дефектоскопии, позволяющий улучшить выявление дефектов в тонких неферромагнитных пленках. Исследована модель оценки взаимодействия резонансного ВТП с неферромагнитной тонкой пленкой. Приведены аналитические соотношения, проведены расчеты зависимости выходного сигнала от параметров ВТП. Для практического подтверждения аналитических положений работы выполнены экспериментальные исследования: влияние отдельных параметров резонансного ВТП на его основную характеристику преобразования; выбор рабочей частоты; поиск наиболее целесообразного способа создания компенсационного напряжения; уточнение особенностей работы трансформаторных ВТП на цилиндрических и плоских катушках; выбор типа ВТП и схемы его включения. Создан дефектоскоп, позволяющий выявлять дефекты структуры тонких неферромагнитных пленок.
Dissertation for the degree of Ph. D. in Engineering Science, specialty 05.11.13 – devices and methods of control and determination of the composition of substances. – Kharkov National University of Radio Electronics, Kharkov, 2015. The dissertation is devoted to the development of methods and instruments for the effective control of defects imperfections film structure The analysis of the characteristics of various ECP capable of detecting these defects. Considering the various modes of operation, taking into account the internal resistance of the power supply and the load resistance, how to connect to a power source ECP. Developed a way to improve the detection of defects in non–ferromagnetic thin films. A model to assess the interaction with non–ferromagnetic resonance ECP thin film. These analytical ratios were calculated according to the output signal from the parameters of the ECP. For experimental research laboratory prototype was manufactured eddy–current flaw detector by which to check whether the calculation of the theoretical and experimental relations.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 - прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2015 р. Дисертація присвячена розробці методу і приладу для ефективного контролю дефектів структури тонких неферомагнітних плівок. Проведено аналіз характеристик різних ВСП, здатних виявляти зазначені дефекти. Розглянуті різні режими роботи з урахуванням внутрішнього опору джерела живлення і опору навантаження, способи підключення ВСП до джерела живлення. Розроблено спосіб, що дозволяє поліпшити виявлення дефектів у тонких неферомагнітних плівках. Досліджено модель оцінки взаємодії резонансного ВСП з неферомагнітною тонкою плівкою. Наведено аналітичні співвідношення, проведено розрахунки залежності вихідного сигналу від параметрів ВСП. Для експериментальних досліджень був виготовлений лабораторний макет вихрострумового дефектоскопа, за допомогою якого здійснювалася перевірка відповідності розрахункових теоретичних співвідношень з експериментальними.
Dissertation for the degree of Ph. D. in Engineering Science, specialty 05.11.13 – devices and methods of control and determination of the composition of substances. – Kharkov National University of Radio Electronics, Kharkov, 2015. The dissertation is devoted to the development of methods and instruments for the effective control of defects imperfections film structure The analysis of the characteristics of various ECP capable of detecting these defects. Considering the various modes of operation, taking into account the internal resistance of the power supply and the load resistance, how to connect to a power source ECP. Developed a way to improve the detection of defects in non–ferromagnetic thin films. A model to assess the interaction with non–ferromagnetic resonance ECP thin film. These analytical ratios were calculated according to the output signal from the parameters of the ECP. For experimental research laboratory prototype was manufactured eddy–current flaw detector by which to check whether the calculation of the theoretical and experimental relations.

Об’єктом розгляду є розробка педалі ефектів для гітари на основі подвійного тріоду 6Н1П. Мета роботи - проектування виробу з врахуванням сучасних вимог економічного, естетичного, конструктивно-технологічного характеру, норм дизайну та ергономіки. В процесі виконання роботи було вибрано та описано структурну функціональну схему пристрою, описано та проведено аналіз принципу роботи схеми електричної принципової у першому розділі. У другому розділі роботи описано компонування виробу, проведено обґрунтування вибору елементної бази, проведено розрахунок електричних параметрів окремих каскадів, виконаний опис конструкції друкованої плати та розрахунок параметрів друкованого монтажу. У другому розділі також проведено технічне обґрунтування конструкції проектованого виробу з врахуванням технологічності, виконано розрахунок надійності проектованого виробу та дана якісна оцінка технологічності конструкції. У роботі пояснюються загальні відомості про складання і монтаж проектованого виробу та порядок виконання маршрутно-операційної технології складання і монтажу виробу. У третьому розділі роботи описано вибір і обґрунтування задачі автоматизованого проектування виробу, описані алгоритми роботи з системою автоматизованого проектування. У четвертому розділі роботи підняті питання технічного обслуговування виробу, правил безпеки при виготовленні приладу та роботи з ним; застереження щодо налагодження малосерійного та багатосерійного виробництв. Результатом роботи є розроблена конструкція лампового овердрайву. За результатами роботи зроблено висновки щодо покращення виробу, його переваги та недоліки
The object of consideration is the development of an effects pedal for the guitar based on the 6H1P double triode. The purpose of the work - product design taking into account modern requirements of economic, aesthetic, structural, and technological nature, design standards, and ergonomics. In the course of performance of work, the structural-functional scheme of the device was chosen and described, the analysis of the principle of work of the scheme of electric basic in the first section is described and carried out. The second section describes the layout of the product, substantiates the choice of element base, calculates the electrical parameters of individual stages, describes the design of the printed circuit board, and calculates the parameters of the printed circuit board. The second section also provides a technical justification for the design of the designed product, taking into account the manufacturability, the calculation of the reliability of the designed product, and a qualitative assessment of the manufacturability of the structure. The paper explains the general information about the assembly and installation of the designed product and the procedure for performing route-operational technology of assembly and installation of the product. The third section of the work describes the choice and justification of the problem of computer-aided design of the product, describes the algorithms for working with the computer-aided design system. The fourth section raises issues of product maintenance, safety rules in the manufacture of the device and works with it; reservations on the establishment of small-scale and multi-series production. The result of the work is the developed design of the tube overdrive. Based on the results of the work, conclusions were made about the improvement of the product, its advantages, and disadvantages.
ЗМІСТ ВCТУП................................................................................................................ 9 1 ЗАГАЛЬНОТЕХНІЧНА ЧАСТИНА .......................................................... 11 1.1 Призначення та область застосування радіопристрою ..................... 11 1.2 Вибір і опис структурної схеми........................................................... 13 1.3 Опис принципу роботи схеми електричної принципової та її аналіз ................................................................................................................................. 14 2 КОНСТРУКТОРСЬКО-ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА............................ 16 2.1 Опис компонування виробу. Обґрунтування вибору конструкційних матеріалів та покриттів......................................................................................... 16 2.2 Обґрунтування вибору конструкції..................................................... 16 2.3 Вибір елементної бази .......................................................................... 17 2.4 Розрахунок електричних параметрів окремих каскадів ................... 29 2.5 Опис конструкції друкованої плати. Розрахунок параметрів друкованого монтажу. .......................................................................................... 35 2.6 Технічне обґрунтування конструкції проектованого виробу з врахуванням технологічності. ............................................................................. 41 2.7 Оцінка теплових режимів роботи виробу, розрахунок площі радіатора................................................................................................................. 44 2.8 Розрахунок надійності проектованого виробу................................... 44 2.10 Загальні відомості про складання і монтаж проектованого виробу. Вибір типу технології ........................................................................................... 47 2.11 Якісна оцінка технологічнсті конструкції. Вибір інструментів, пристосувань, оснастки ....................................................................................... 48 2.12 Опис технології виготовлення друкованої плати. Вибір основних та допоміжних матеріалів .................................................................................... 52 2.13 Кількісна оцінка технологічності друкованого вузла..................... 54 2.14 Розробка і оформлення маршрутно-операційної технології8 складання і монтажу виробу ................................................................................ 58 2.15 Розробка технології ремонту, регулювання виробу........................ 59 3 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА.......................................................................... 60 3.1 Вибір і обгрунтування задачі автоматизованого проектування ...... 60 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНІИХ СИТУАЦІЯХ ..................................................................................................................................... 66 4.1 Охорона праці........................................................................................ 66 4.2 Безпека в надзвичайних ситуаціях ...................................................... 70 ВИСНОВКИ..................................................................................................... 74 ПЕРЕЛІК ПОCИЛАНЬ ................................................................................... 75

Дисертація присвячена розробці інформаційно – діагностичної системи імпульсного вихрострумового неруйнівного контролю виробів машинобудування. В роботі проаналізовано процеси в ланцюгах вихрострумового перетворювача в умовах імпульсному режиму збудження та визначено умови виникнення загасаючих гармонічних коливань, що дозволило в якості інформативних параметрів сигналів вихрострумового перетворювача запропонувати використання їх власної частоти та коефіцієнта загасання. В роботі розроблено методику обробки та аналізу інформативних параметрів сигналів вихрострумового перетворювача в імпульсному режимі збудження, в основі якої лежить визначення запропонованих інформативних параметрів цих сигналів через їх амплітудну та фазову характеристики за допомогою застосування перетворення Гільберта. Запропоновано використання експоненційної апроксимації для амплітудної характеристики та лінійного тренду для фазової характеристики сигналу вихрострумового перетворювача для підвищення точності визначення інформативних параметрів цього сигналу. Проведено аналіз похибок визначення частоти власних коливань та коефіцієнта загасання сигналу вихрострумового перетворювача, який дозволив визначити умови отримання мінімальної похибки визначення цих інформативних параметрів сигналу та визначити оптимальний час аналізу, що суттєво впливає на результати контролю в умовах впливу завад і шумів.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 152 – Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка (15 – автоматизація та приладобудування). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України, Харків, 2019. Об’єктом дослідження є процес проведення аналізу в первинних і вторинних системних перетвореннях інформації, що породжує проблемну ситуацію з удосконалення апаратурних, алгоритмічних та програмних засобів контролю та діагностування складних промислових об’єктів. Предметом дослідження є пристрій контролю та діагностування стану динамічних промислових об’єктів. У дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача підвищення ефективності пристроїв контролю та діагностування стану складних промислових об’єктів з невизначеними динамічними властивостями. Вирішення здійснене за допомогою як класичних, так і принципово нових сучасних методів теорії ймовірності, випадкових процесів, багатомірного статистичного аналізу, інформаційної теорії вимірювань і контролю. У вступі обґрунтовано актуальність задач дослідження, показано зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наведена наукова новизна та сформульоване практичне значення отриманих результатів. В першому розділі здійснений аналітичний огляд та оцінка питань в області контролю і діагностування стану промислових об’єктів. Обраний об’єкт діагностування, розглянута його структура, технічні характеристики, область використання. Виконаний аналіз методичних, алгоритмічних та апаратурних засобів вимірювання температури і механічної вібрації. Виконаний огляд існуючих засобів контролю та діагностування стану складних промислових об’єктів, проаналізовані їх техніко-економічні характеристики, обрана оптимальна структура контрольно-діагностичної системи. Висвітлені аспекти з апаратурного, алгоритмічного і програмного забезпечення при створенні пристрою контролю та діагностування стану складних промислових об’єктів. Обрані напрями досліджень, поставлені основні задачі дисертаційної роботи. У другому розділі досліджені імовірнісні моделі параметризації спектральних змін стаціонарних вимірювальних сигналів. Здійснена формалізація імовірнісних властивостей нестаціонарних випадкових сигналів, досліджені кореляційні моделі спектральної нестаціонарності цих сигналів, проведений дисперсійний аналіз частотної та часової моделей автокогерентності, оцінена чутливість кореляційно-спектральної моделі показника автокогерентності багатовимірного термодинамічного процесу, оцінені дискримінуючі властивості показників автокогерентності при класифікації вібраційних процесів, досліджені діагностичні властивості складових показника автокогерентності, проведений вибір показників контролю нестаціонарності динамічних процесів. Результати досліджень дозволили отримати ряд наукових результатів: - отримала розвиток теорія автокогерентності спектрально нестаціонарних вимірювальних сигналів. Визначені умови вибору числа масштабів та зсувів при оцінці коефіцієнтів автокогерентності для задачі контролю порушень стаціонарності вимірювального сигналу; - отримані умови калібрування показника автокогерентності, що відповідають відсутності порушення стаціонарності, розроблена імовірнісна модель показника автокогерентності, що враховує мінімальне значення (масштабу) спектрального вейвлет-перетворення; - показана можливість дисперсійного розкладання базового показника автокогерентності на парні незалежні складові, які дозволяють отримати незалежну інформацію про порушення стаціонарності з урахуванням функціональних та випадкових змін спектру; - на прикладі теплових динамічних процесів показана ефективність розробленого показника автокогерентності для задач контролю динамічних властивостей інерційних багатомірних промислових об’єктів. Також показана можливість автоматичної корекції похибки вимірювання температури, якщо контролювати весь тепловий процес, а не його окремі значення; - на прикладі вібросигналів показана можливість якісної класифікації технічних станів, а також кількісної класифікації окремих частотно-часових складових показника автокогерентності; доведено, що найкращими діагностичними властивостями характеризуються випадкові (шумові) складові показника автокогерентності. В третьому розділі представлені дослідження з діагностичних властивостей показників автокогерентності при обмеженнях на обсяги вимірювальної інформації. Сформульована загальна задача функціонального діагностування динамічних промислових об’єктів, вибрана модель параметричної дискримінації, досліджено вплив обсягу навчальної вибірки на середній ризик діагностування, створені математичні та комп’ютерні моделі оптимізації простору інформативних ознак за критерієм максимуму вірогідності та проведено їх дослідження. Дослідження даного розділу дозволили одержати наступні результати: - експериментальні дослідження показників автокогерентності вібраційних сигналів показують, що для контролю та діагностування технічного стану вібраційних об’єктів можливо використовувати лінійну вирішувальну функцію, для якої можливо використати таблиці дисперсії показників автокогерентності та нормовану коваріаційну матрицю, які дозволяють сформувати, шляхом перемноження, сумарну коваріаційну матрицю; - одержані рівняння для середнього ризику та вірогідності діагностування, які дозволяють моделювати вплив обсягу навчальної вибірки та кількості інформативних ознак на показники ефективності контролю технічного стану; - доведено існування мінімальних екстремальних значень середнього ризику для теплових та вібраційних об’єктів, що дозволило використати, в якості цільової функції оптимізації простору інформативних ознак, середній ризик; - досліджено комплексний вплив трьох параметрів (геометричної відстані між діагностованими станами, кількості інформативних параметрів, обсягу навчальної вибірки) на величину вірогідності контролю та діагностування технічного стану як теплових так і вібраційних об’єктів; таке дослідження довело спроможність формувати оптимальну, за максимумом вірогідності контролю, систему інформативних ознак. Четвертий розділ присвячений розробці алгоритмічного та програмного забезпечення пристрою контролю та діагностування стану промислових об’єктів. Розглянуті методи первинного і вторинного статистичного перетворень, які базуються на регресійному, спектральному, дисперсійному і коваріаційному аналізах пристрою контролю та діагностування, дозволили сформувати структуру і принцип функціонування алгоритмічного забезпечення при обмеженні обсягів вимірювальної інформації за діагностованими функціональними станами. В розділі обране програмне середовище для реалізації розроблених алгоритмів, розроблені фрагменти програм пристрою контролю та діагностування стану промислових об’єктів на платформі LabView. За дослідженнями даного розділу отримані наступні результати: - розроблена структура алгоритмічного забезпечення пристроїв контролю та діагностування динамічних об’єктів, яка складається з первинного і вторинного статистичного перетворення і містить реалізацію процесів дискретизації вимірювальних сигналів, дискретизованого аналогового вейвлет-перетворення, процедур диференціювання та інтегрування; - реалізована процедура адаптивного вейвлет-перетворення із гнучким вибором гаусівського материнського вейвлета, що дозволяє мінімізувати похибки контролю та діагностування. - сформовані комп’ютерні компоненти алгоритмічних і програмних процедур первинного і вторинного статистичного перетворення при синтезі комп’ютеризованих діагностичних систем, проведенні імітаційного моделювання, аналізу впливів дестабілізуючих факторів при здійснені контролю параметрів вузлів динамічних об’єктів та діагностуванні їх стану; - розроблене програмне забезпечення пристрою контролю та діагностування стану промислових об’єктів на платформі LabView з використанням об’єктно орієнтованої мови програмування, що дозволяє в пакетному режимі та в режимі реального часу здійснювати необхідні контрольні процедури. В п’ятому розділі представлені інженерні додатки для контролю і діагностування складних промислових агрегатів. Наведені дослідження при розробці та патентуванні первинних перетворювачів, виборі і патентуванні структури вимірювальних каналів первинних перетворювачів, розробці і створенні електронних блоків первинного і вторинного перетворення інформації. Запропонована методика калібрування вібровипробувальних стендів для метрологічного забезпечення первинних перетворювачів вібрації, розглянута перевірка кваліфікації калібрувальних лабораторій в Україні та вплив метрологічного забезпечення на створення систем контролю та діагностування складних промислових об’єктів. За виконанням даного розділу отримані наступні результати: - розроблені та запатентовані первинні перетворювачі температури для моніторингу інфранизькочастотних процесів в досліджуваному промисловому об’єкті при оцінці теплових режимів, а також первинні перетворювачі механічної вібрації для моніторингу високочастотних процесів при оцінці стану підшипників кочення редукторів-розгалужувачів; - на базі мікроконтролера Arduino створений пристрій контролю та діагностування стану зон нагрівання екструдера для виготовлення термопластів та стану підшипників кочення в редукторах-розгалужувачах; - виконані метрологічні дослідження апаратури для вимірювання інфранизькочастотних і високочастотних вимірювальних сигналів, запроваджені до використання вібровипробувальні установки, сформовані методики калібрування цих установок. - представлені перспективи розвитку теорії і практики контролю та діагностування процесів, що характеризуються різними частотними показниками, в спеціалізованих метрологічних лабораторіях.
The thesis is submitted to obtain a scientific degree of Doctor of Philosophy, specialty 152 – Metrology and information-measuring technique (15 – Automation and instrument-making). – National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, Kharkiv, 2019. The object of research is the process of conducting analysis in primary and secondary system transformations of information, which creates a problem situation with the improvement of hardware, algorithmic and software devices for control and diagnostics of complex industrial objects. The subject of research is a device for control and diagnostics of the state industrial dynamic objects. The scientific and practical task of increasing the efficiency of devices for control and diagnostics of the state of complex industrial objects with uncertain dynamic properties is solved in the dissertation. The solution is found using both classical and fundamentally new modern methods of probability theory, random processes, multivariate statistical analysis, information theory of measurement and control. The introduction substantiates the relevance of research tasks showing connection between the work and scientific programs, plans, themes, the scientific novelty is stated and practical value of the obtained results is formulated. The first chapter deals with analytical review and evaluation of questions in the field of control and diagnostics of the state of industrial objects. The object of diagnostics is selected; its structure, technical characteristics and area of use are considered. The analysis of methodical, algorithmic and equipment-specific devices for measuring temperature and mechanical vibration is carried out. A review of the existing devices for control and diagnostics of the state of complex industrial objects is made, their technical and economic characteristics are analyzed, and the optimal structure of the control and diagnostic system is selected. Some aspects of hardware, software and algorithmic programming when creating devices for control and diagnostics of the state of complex industrial objects are emphasized. The areas of research are selected; the main tasks of the dissertation are stated. The second chapter studies probabilistic models of parametrization of spectral changes of stationary measurement signals. The formalization of the probabilistic properties of non-stationary random signals is made, the correlation models of the spectral non-stationary of these signals are investigated, the dispersion analysis of frequency and time models of auto-coherence is carried out, the sensitivity of the correlation spectral model for the auto-coherence indicator of the multidimensional thermodynamic process is estimated, the discriminating properties of the indicators of auto-coherence are assessed regarding the classification of vibrational processes, diagnostic properties of components of the auto-coherence index are investigated, the choice of indicators for non-stationary control of dynamic processes is conducted. The research results have allowed obtaining a number of scientific results: - the theory of auto-coherence for spectrally non-stationary measurement signals has been developed. The conditions of the choice of the number of scales and displacements are determined regarding the estimation of the auto-coherence coefficients for monitoring the stationary disturbances of the measuring signal; - the conditions of calibration of auto-coherence index, which correspond to the absence of stationary violation, are obtained. A probabilistic model of the autocoherence index taking into account the minimum value (scale) of the spectral wavelet transform is developed; - the possibility of dispersion expansion of the basic auto-coherence index in paired independent components is shown, allowing to receive independent information on stationary violation, taking into account functional and random changes of the spectrum; - the example of thermal dynamic processes shows the efficiency of the developed autocorrelation index for controlling the dynamic properties of inertial multidimensional industrial objects. Also the possibility of automatic correction of the measurement error of temperature, if you control the whole heat process, and not its individual values, is shown; - the example of vibration signals shows the possibility of a qualitative classification of technical states, as well as quantitative classification of individual frequency-time components of the auto-coherence index is shown. It is proved that the best diagnostic properties are characterized by random (noise) components of the auto-coherence index. The third chapter presents studies on the diagnostic properties of autocoherence indices with restrictions on the measurement information volume. The general task of functional diagnostics of dynamic industrial objects is formulated, the model of parametric discrimination is chosen, the influence of the study sample size on the average risk of diagnosing is investigated, and mathematical and computer models of optimization of the space of informative signs by the criterion of maximum likelihood were created and their research was conducted. The researches in this chapter have allowed obtaining the following results: - experimental studies of the auto-coherence indices of vibration signals show that it is possible to use a linear solving function for controlling and diagnosing the technical state of vibrational objects, for which it is possible to use dispersion tables of auto-coherence indices and a normalized covariance matrix, which allow to generate, by multiplication, a total covariance matrix; - equations for the average risk and diagnostics probability are obtained allowing to model the influence of the training sample volume and informative features number on the performance indicators of the technical condition; - the existence of minimal extreme values of average risk for thermal and vibrational objects has been proved, allowing to use average risk as a target function for optimizing informative features space; - the complex influence of three parameters (geometric distance between diagnosed states, number of informative parameters, training sample volume) on the probability of control and diagnostics of the technical state of both thermal and vibration objects is studied. Such research has proven the ability to form an optimal, maximum control probability, system of informational features. The fourth chapter is devoted to the development of algorithmic and software device for monitoring and diagnosing the state of industrial objects. The methods of primary and secondary statistical transformations based on regression, spectral, dispersion and covariance analyses of the control and diagnostic device, have allowed to form the structure and the principle of algorithmic support functioning while limiting the volumes of measuring information by the diagnosed functional states. In this chapter the software aimed at implementation of the developed algorithms is chosen, programs fragments of devices for control and diagnostics of the state of industrial objects on the platform LabView are developed. According to researches of this chapter the following results are obtained: - the algorithmic structure of control devices and diagnostics of dynamic objects is developed, which consists of primary and secondary statistical transformation and contains the implementation of sampling processes of measurement signals, discrete analog wavelet transformation, differentiation and integration procedures; - an adaptive wavelet transform process with a flexible choice of the Gaussian parent wavelet is implemented, which minimizes the errors of control and diagnostics. - computer components of algorithmic and software procedures of primary and secondary statistical transformation in the synthesis of computerized diagnostic systems are formed, simulation modeling is conducted, the effects of destabilizing factors when controlling parameters of dynamic objects nodes are analyzed and their states are diagnosed; - the device software for controlling and diagnosing the state of industrial objects on the LabView platform with the use of object-oriented programming language, which allows to carry out the necessary control procedures in batch mode and in real-time, is developed.The fifth chapter presents engineering applications for the control and diagnostics of complex industrial objects. The research is provided for the development and patenting of primary transformers, selecting and patenting the structure of measuring channels of primary transformers, the development and creation of electronic blocks of primary and secondary transformation of information. The method of calibration of vibration test stands for metrological provision of primary vibration transducers is proposed, the verification of qualification of calibration laboratories in Ukraine and the influence of metrological support on the creation of systems of control and diagnosis of complex industrial objects are considered. According to researches of this chapter the following results are obtained: - primary temperature transducers for monitoring infra-low frequency processes in the investigated industrial object when evaluating thermal regimes, as well as primary transducers of mechanical vibration for monitoring high-frequency processes when evaluating rolling bearings condition of gear reducers are developed and patented; - on the basis of the Arduino microcontroller, a device for monitoring and diagnosing the condition of the extruder heating zones for manufacturing thermoplastics and the rolling bearings condition of gear reducers is created; - metrological researches of devices for measurement of infra-low frequency and high-frequency measuring signals are conducted, the vibration testing devices are implemented, and calibration methods of these devices are developed. - prospects for development of the theory and practice of control and diagnostics of processes characterized by different frequency indices in the specialized metrological laboratories are presented.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 – приборы и методы контроля и определения состава веществ. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена разработке метода контроля кратковременной перегрузочной способности высоковольтного силового кабеля в условиях производства и необходимый комплекс аппаратуры для его экспериментального подтверждения. Предложена модель нагрева жилы в начальный период нагрева кабеля, которая является решением дифференциального уравнения второй степени для теплового баланса в течение адиабатного нагрева кабеля. Модель позволила количественно характеризовать кратковременную перегрузочную способность кабеля и сравнивать ее с кратковременной перегрузочной способностью, полученной с помощью известных моделей нагрева кабеля. Предложен количественный показатель кратковременной перегрузочной способности высоковольтного кабеля со сшитой полиэтиленовой изоляцией для контроля изготовленных кабелей в условиях производства. Данный показатель не зависит от условий окружающей среды, а значит, является качественной характеристикой самого кабеля. Создан и опробован комплекс аппаратуры для определения показателя кратковременной перегрузочной способности высоковольтного кабеля в условиях производства. Проверен разработанный метод оперативного неразрушающего контроля показателей кратковременной перегрузочной способности на примере СПЭ-кабеля на напряжение 35 кВ.
Dissertation for the degree of Ph. D. in Engineering Science, specialty 05.11.13 – Devices and methods of testing and materials structure determination. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2016. The thesis is devoted to the developing of control method of the short-term over-load capacity of high voltage cable in the conditions of production and the required complex of equipment for the verification of method. It was proposed the quantitative criterion of the short-term overload capacity of high voltage cable with cross linked polyethylene insulation for the control of the manufacturing cables in the conditions of production. It was created and proofed the complex of equipment for determination the criterion of the short-term overload capacity of high voltage cable in the conditions of production. The developed prompt method of the nondestructive testing of the quantitative criteria of the short-term overload capacity was tested on the 35 kV XLPE-cable.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертація присвячена розробці методу контролю короткочасної перевантажувальної здатності високовольтного силового кабелю в умовах виробництва та необхідний комплекс апаратури для його експериментального підтвердження. Запропоновано модель нагріву жили в начальний період нагріву кабелю. Модель дозволила кількісно характеризувати короткочасну перевантажувальну здатність кабелю і порівнювати її з короткочасною перевантажувальною здатністю, одержаною за допомогою відомих моделей нагріву кабелю. Виконано теоретичні та експериментальні дослідження для визначення теплофізичних параметрів відведення тепла з поверхні кабелю в приміщенні та дослідження залежності нагріву кабелю від відстані між фазами при прокладанні в площині. Запропоновано кількісний показник короткочасної перевантажувальної здатності високовольтного кабелю зі зшитою поліетиленовою ізоляцією для контролю виготовлених кабелів в умовах виробництва. Перевірено розроблений метод оперативного неруйнівного контролю показників короткочасної перевантажувальної здатності на прикладі ЗПЕ-кабелю на напругу 35 кВ.
Dissertation for the degree of Ph. D. in Engineering Science, specialty 05.11.13 – Devices and methods of testing and materials structure determination. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2016. The thesis is devoted to the developing of control method of the short-term over-load capacity of high voltage cable in the conditions of production and the required complex of equipment for the verification of method. It was proposed the quantitative criterion of the short-term overload capacity of high voltage cable with cross linked polyethylene insulation for the control of the manufacturing cables in the conditions of production. It was created and proofed the complex of equipment for determination the criterion of the short-term overload capacity of high voltage cable in the conditions of production. The developed prompt method of the nondestructive testing of the quantitative criteria of the short-term overload capacity was tested on the 35 kV XLPE-cable.

В дисертації вперше отримані такі нові наукові результати: 1. Запропоновано метод автоматизованої обробки послідовності термограм, отриманих у результаті активного теплового контролю багатошарових матеріалів, який використовує нейромережеві технології для аналізу температурних профілів у кожній точці об’єкту та дозволяє одночасно проводити класифікацію знайдених дефектів, вимірювати їх глибину залягання та розкрив. 2. Набув подальшого розвитку метод синтезу нейронної мережі прямого розповсюдження зі зворотним поширенням помилки, який враховує залежності достовірності контролю та точності дефектометрії від архітектури та алгоритмів навчання нейронної мережі, що дозволило обґрунтувати вибір кількості прихованих прошарків нейронної мережі, кількості нейронів у цих прошарках та оптимального за показником середньоквадратичної помилки мережі алгоритму навчання. 3. Удосконалено метод формування навчального набору даних, який враховує залежності достовірності класифікації дефектів у багатошарових матеріалах, похибок визначення їх глибини залягання і розкриву від параметрів вибірки навчальних сигналів, що дозволило мінімізувати час навчання нейронної мережі без погіршення достовірності автоматизованої класифікації дефектів та точності дефектометрії. Практичне значення одержаних в дисертаційній роботі результатів полягає в тому, що було розроблено алгоритмічне і програмне забезпечення реалізації підсистеми визначення характеристик дефектів за результатами активного ТНК із використанням вдосконаленого методу на базі нейромережевих технологій, що дозволило автоматизувати класифікацію дефектів і побудову теплових томограм, підвищити точність теплової дефектометрії і достовірність контролю у порівнянні з існуючими методами. Розроблено віртуальний інтерфейс користувача, який містить інструменти для проведення дефектометрії та аналізу теплових томограм, що дало змогу покращити ефективність аналізу результатів контролю. Для розробленої системи експериментально визначено архітектуру та параметри навчання нейромереж, за яких досягається найвища достовірність класифікації дефектів та точність вимірювання їх характеристик. Розроблено та виготовлено експериментальний стенд та дослідні зразки для проведення активного теплового контролю і аналізу результатів із використанням удосконаленого методу визначення характеристик дефектів на основі нейронних мереж, що дозволило відпрацювати програмні алгоритми та підтвердити ефективність даного методу. У дисертаційній роботі описано особливості та проблеми теплового контролю виробів із багатошарових матеріалів. Показано, що на сучасному етапі розвитку методів теплового неруйнівного контролю важливим завданням є не лише виявлення та визначення координат і поперечних розмірів дефектів багатошарових матеріалів, але і вимірювання їх глибини залягання та розкриву. Проведено аналіз факторів, які впливають на результати теплового контролю та описано характер взаємозв’язків між інформативними параметрами. Розглянуто традиційні математичні та статистичні методи теплової дефектометрії та встановлено їх недоліки. Описано, що аналітичний розв’язок обернених задач теплового контролю в ряді випадків є неоднозначним. Особливо низьку ефективність традиційні методи та побудовані на їх основі системи теплової дефектометрії мають у випадку контролю багатошарових матеріалів. В роботі проведено порівняльний аналіз стандартних та спеціальних методів цифрової обробки термограм. Розглянуто методи Фур’є-аналізу, вейвлет-аналізу, аналізу головних компонент та динамічної теплової томографії. Показано, що дані методи мають низьку завадостійкість, сильну залежність результатів від вибору опорної точки та рівномірності нагріву об’єкту контролю. Окрім того, розглянуті традиційні методи обробки термограм не дозволяють проводити автоматичну класифікацію дефектів за типом та визначати їх розкрив. У дисертаційній роботі описано можливості використання штучних нейронних мереж для удосконалення методів визначення характеристик дефектів. Розглянуто особливості побудови нейромережевих систем для вирішення задач класифікації дефектів та визначення їх глибини залягання і розкриву. Проведено порівняння ефективності роботи нейронних мереж та традиційних методів обробки термограм. Показано переваги нейронних мереж над традиційними алгоритмами. Розглянуто найбільш перспективні області застосування нейромережевих систем аналізу результатів активного теплового неруйнівного контролю. Проведено аналіз існуючих робіт за напрямом теплового контролю композитів. Показано, що у відомій літературі не вирішуються завдання одночасної класифікації дефектів за типом та визначення їх глибини залягання і розкриву; не досліджено способи визначення глибини залягання дефектів або їх розкриву шляхом вирішення задачі регресії за допомогою нейронних мереж; не вирішується завдання побудови теплових зображень внутрішньої структури об’єкту контролю. Сформовано мету дослідження у вигляді автоматизації процесу активної теплової дефектоскопії та дефектометрії із застосуванням нейромережевих технологій, що забезпечуватиме підвищення інформативності, достовірності та ефективності контролю виробів із багатошарових матеріалів. З метою удосконалення методів активної теплової дефектоскопії і дефектометрії та автоматизації обробки даних в дисертації обґрунтовано та розроблено підсистему цифрової обробки термограм, що складається з трьох нейромережевих модулів. Описано можливість використання багатошарових нейронних мереж прямого розповсюдження зі зворотним поширенням помилки з повнозв’язними прошарками у складі модуля виявлення та класифікації дефектів та модулів визначення глибини залягання і розкриву дефектів. Сформовано алгоритми формування навчальних множин для задач класифікації дефектів та визначення їх глибини залягання і розкриву. Описано процедуру навчання нейромережевих модулів та розроблено відповідне програмне забезпечення в середовищі MATLAB. Виконано програмну реалізацію віртуальних приладів в середовищі NI LabVIEW, в яких втілено алгоритми роботи нейромережевих модулів та пост-обробки результатів. Створено графічний інтерфейс користувача, який містить елементи керування, інструменти для проведення дефектометрії та блоки графічного відображення інформації щодо положення дефектів та внутрішньої структури об’єкту контролю. На основі проведеного комп’ютерного моделювання процесу активного теплового контролю алюмінієвої пластини зі штучними внутрішніми дефектами отримано послідовності термограм. Встановлено, що внаслідок впливу високого рівня теплової дифузії та нерівномірності нагріву обробка отриманих послідовностей термограм традиційними методами є ускладненою та малоефективною. В результаті досліджень доведено, що розроблена автоматизована нейромережева система має покращені якісні та кількісні показники ефективності у порівнянні з традиційними методами. У роботі проведено комп’ютерне моделювання процесу активного теплового контролю зразка із багатошарового вуглепластику зі штучними внутрішніми дефектами. За результатами досліджень ефективності обробки отриманих послідовностей термограм різними методами встановлено, що розроблена нейромережева система забезпечує найвищі показники якості класифікації дефектів та точності дефектометрії серед розглянутих методів. Досліджено вплив архітектури нейронних мереж на результати роботи нейромережевих модулів розробленої системи у випадку обробки даних комп’ютерного моделювання. Дослідження показали, що найбільш оптимальним є використання двох прихованих прошарків з 12 нейронами в першому та 4 нейронами в другому прошарках. Встановлено, що із доступних алгоритмів навчання найбільш ефективним за показником середньоквадратичної помилки мережі є оптимізатор Левенберга-Маркарда. Проведено дослідження впливу обсягу та якості навчальної вибірки на результати роботи нейромережевих модулів. Встановлено кількісні значення погіршення показників ефективності роботи системи. У випадку зменшення кількості навчальних зразків в чотири рази, на 7,55 % знижується значення критерію Танімото та на 14,74 % зростає відносна похибка визначення глибини залягання дефектів. Водночас, в чотири рази зменшується час навчання. Аналогічні результати отримано і для випадку зменшення репрезентативності вибірки. Розроблено та виготовлено 2 тестових та 5 навчальних зразків у вигляді пластин із багатошарових композиційних матеріалів, які містять штучні внутрішні дефекти з відомими параметрами. Зразки використовувались для проведення експериментальних досліджень ефективності роботи розробленої автоматизованої системи. Для проведення експериментів було виготовлено стенд для проведення активного теплового контролю за схемою з двостороннім доступом до об’єкту. За результатами експериментальних досліджень встановлено, що в реальних умовах архітектура нейронних мереж відповідних модулів має бути ускладнена до 35 нейронів в першому та 15 нейронів в другому прихованому прошарках. Дослідження показали, що розроблена система дозволяє проводити безпомилкове виявлення та класифікацію дефектів за типом. Оцінка глибини залягання та розкриву дефектів із використанням розробленої системи відбувається з максимальною похибкою ±3,19 % та 3,50 % відповідно. Доведено, що розроблена система має підвищену достовірність контролю та точність дефектометрії у порівнянні з традиційними алгоритмами навіть в умовах нерівномірного нагріву. На основі результатів досліджень сформульовано рекомендації щодо методики контролю із використанням розробленої автоматизованої системи. Ключові слова: неруйнівний контроль, тепловий контроль, теплова дефектометрія, теплова томографія, теплове поле, композиційні матеріали, нейронні мережі, нейромережевий класифікатор, мережа прямого розповсюдження, зворотне поширення помилки, машинне навчання.

Tese de doutoramento em Engenharia Civil - Área de Conhecimento de Estruturas.
In the last decades the number of bridges increased considerably due to the significant expansion of the roadway and railway networks. Nowadays some of those structures evidence a varied range of defects. To ensure the continuous safety and functionality of those bridges, condition and safety assessments, followed by adequate maintenance and rehabilitation actions, which requires gathering an extensive amount of data related with the bridge characteristics and condition, must be carried out frequently. In this context, Non-Destructive Testing (NDT) techniques are becoming increasingly popular and indispensable to collect reliable and valuable information without damaging the structure. In the particular case of concrete bridges, which is addressed in this thesis, the location of the tendon ducts and ordinary reinforcement is fundamental in rehabilitation design. In addition, the verification of the quality of work during the execution of the works and initial life is fundamental in order to prevent the occurrence of early deterioration, such as reinforcement corrosion. Ground penetrating radar (GPR) is one of the leading techniques that are specially prepared for these purposes. The thesis aims to give answers to the real problems raised by design offices and bridge owners concerning verification of the structural geometry of reinforced and prestressed concrete elements and verification of the structural integrity of concrete bridges. The innovations in non-destructive testing technology include application and combination of 2D and 3D radar investigations with new and cost-effective methods for regular and accurate acquisitions with software for 3D reconstruction for the verification of structural geometry and integrity of concrete bridges In addition, improvement, validation and application of radar tomography technique for the verification of structural geometry and integrity of concrete bridges is presented. The intention of the author is to focus the attention of civil engineering society that non-destructive testing is not only used as a tool itself, but can be an integral part of structural assessment process.
Nas últimas décadas o número de pontes aumentou consideravelmente devido à significativa expansão das redes rodoviárias e ferroviárias. Actualmente algumas dessas estruturas evidenciam diversas anomalias. Para assegurar a segurança e funcionalidade dessas pontes, é imprescindível avaliar periodicamente o estado de conservação e aplicar acções de conservação e reabilitação, o que requer a aquisição de um vasto conjunto de dados relacionados com as características e com o estado de conservação da ponte. Neste contexto, as técnicas de ensaio não destrutivas (NDT), têm-se tornado, gradualmente, mais populares e indispensáveis para conseguir dados fiáveis, sem ter de danificar a estrutura. No caso particular de pontes de betão, que são objecto desta tese, a localização das bainhas de pré-esforço e da armadura passiva é fundamental para o projecto de reabilitação. Adicionalmente, a aferição da qualidade do betão é fundamental para prevenir a deterioração precoce, como por exemplo a devida à corrosão das armaduras. O radar de prospecção geotécnica (GPR) é uma das técnicas especialmente vocacionadas para estes propósitos. Esta tese tem por objectivo dar uma resposta a alguns dos problemas reais sentidos pela administração, construtores e projectistas, relacionados com a verificação da geometria de alguns elementos estruturais de pontes de betão armado e pré-esforçado, bem como com a aferição da integridade dessas estruturas. O contributo desta investigação, inclui a aplicação desta técnica de ensaio não destrutiva e a combinação de análises 2D e 3D com novos, económicos e precisos métodos de reconstrução de imagem, para além de se centrar na melhoria, validação e aplicação da técnica de tomografia à resolução dos problemas em epígrafe. A principal intenção do autor com este trabalho foi tornar evidente que esta técnica de ensaio não destrutiva é mais do que uma mera ferramenta, mas que pode e deve ser uma parte integrante do processo de diagnóstico.
“Sustainable Bridges” European Project - FP6-PLT-01653.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica
Esta dissertação de mestrado tem como principal finalidade a análise e otimização do processo de fundição em estruturas finas – estruturas celulares metálicas. Partindo de uma análise bio mimética inspirada no funcionamento dos elementos constituintes da natureza pretende-se desenvolver conceitos e aplicar esses mesmos princípios na área da tecnologia de fabrico. O principal objeto de estudo é o efeito que estruturas rugosas podem ter no comportamento de escoamento de fluidos, bem como a otimização da sua morfologia. Pretende-se estudar e compreender o efeito que as superfícies rugosas das cavidades moldantes possam apresentar, no processo de transferência de calor e consequentemente na sua fluidez. O processo de fundição por cera perdida é o indicado para este tipo de estruturas, pois é dotado de boa qualidade dimensional e geométrica. São realizados alguns ensaios práticos de forma a analisar as fases de enchimento e respetivas taxas de solidificação durante a solidificação e enchimento do metal. Estes ensaios experimentais complementam diferentes níveis de rugosidade, para se compreender melhor a influencia deste fator. Utilizando como ligas de vazamento, respetivamente o alumínio (Al) e o bronze (CuSn), submetendo sempre o fluido a condições ideais de pressão e vácuo. São também apresentados alguns estudos relacionados com a transferência de calor e fundamentos teóricos que devem ser mencionados para que se possa adquirir uma maior sensibilidade na abordagem deste projeto. No final pretende-se determinar se a rugosidade pode influenciar, direta ou indiretamente este tipo de fundição, com o objetivo de otimizar o processo de fabrico de estruturas finas e detalhadas.
This dissertation has as main purpose the analysis and optimization of the casting process for thin structures - metal foams. From bio mimetic analysis inspired by the development of the constituent elements of nature is intended to develop concepts and apply these same principles in the manufacturing technology area. The effect it may have, rough structures on the behavior of fluid flow, as well as the optimization of their morphology, is the subject of this study. Aims to study and understand the effect that the rough surfaces of the cavities molding can be in the process of heat transfer and consequently in its fluidity. The process of lost wax casting is suitable for this type of structures, it is endowed with good quality and geometric dimensional. Some practical tests are performed in order to analyze the respective stages of filling and solidification rates during filling and solidification of the metal. These experimental complement different levels of roughness, to better understand the influence of this factor. Using as a casting alloys respectively the aluminum (Al) and bronze (CuSn) subjecting the fluid to always ideal conditions of pressure and vacuum. Also featured are some studies related to heat transfer and theoretical foundations that should be mentioned so that you can acquire a greater sensitivity in tackling this project. In the end it is intended to determine whether the roughness can influence, directly or indirectly such casting, in order to optimize the manufacturing process of fine structures and detailed.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica
O presente trabalho destina-se à obtenção do Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica da Universidade do Minho. Este trabalho levado a cabo no laboratório de fundição do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade do Minho, tem como objectivo o estudo da tecnologia de vibração por ultra-sons, e a avaliação da sua influência na morfologia microestrutural para a liga A356. O processo de fundição é uma técnica de fabrico de grande importância porque permite a produção de peças com grande variedade de formas e tamanho. A utilização de ultra-sons na fundição é um método inovador e em constante desenvolvimento. A utilização de energia acústica permite, obter na fundição estruturas globulares nas ligas de Al-Si, promovendo uma melhoria nas propriedades mecânicas da peça vazada, devido ao seu mecanismo de afinação de grão por cavitação acústica e fragmentação dendrítica. Neste trabalho foi analisada a afinação de grão através do tratamento por ultra-som através da aplicação de energia acústica por imersão do radiador de ultra-sons no metal líquido na moldação em areia verde, tendo sido feitos três ensaios, com moldes de diâmetro igual a 30 mm, 45 mm e 60 mm e com comprimento de 130 mm. Também foram feitos três ensaios para os mesmos diâmetros e comprimento, mas que não foram sujeitas ao uso de ultra-sons. Foi também feita a análise térmica em três pontos do fundido, inicio, meio e fim. Os resultados evidenciam que o processamento por vibração acústica promove a afinação de grão, pois, garante a redução do tamanho médio de grão e também promove a fragmentação dendrítica.
This work is intended to obtain the master degree in Mechanical Engineering from the Minho University. This work carried out in the foundry laboratory, on the Department of Mechanical Engineering, Minho University, aims to study the technology of ultrasonic vibration, and the evolution of their influence on the microstructural morphology for the alloy A356. The foundry process is a technique of production of great importance allowing the production of parts with great variety of forms and sizes. The use of ultrasounds in foundry is an innovative method and in constant development and in foundry, the use of acoustic cavitation allows obtaining globular structures in Al-Si alloys, promoting an improvement of the mechanical properties of casting, due to the mechanism of grain refinement by cavitation and dendritical fragmentation. In this work the grain refinement was analyzed through ultrasound treatment on as follows: application of acoustic energy by immersing the radiator in an ultrasonic liquid metal on a casting of green sand, having been made three castings, with casts of 30 mm, 45 mm, 60 mm of diameter and 130 mm of length. It was also made three castings for the same diameter and length, but ultrasounds weren’t used. Also, it was made a thermal analysis on three points, in the beginning, middle and on the end of the cast. The results show that the processing of acoustic vibration promotes the refinement of grain, therefore, guarantees the reduction of grain size and the dendritical fragmentation.

СОДЕРЖАНИЕ ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ РАЗДЕЛ 1. ПРОБЛЕМА МНОГООЧАГОВОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. Проблема многоочагового повреждения стареющего парка самолётов 1.2. Методы и модели для определения ресурсных характеристик авиационных конструкций при многоочаговом повреждении 1.3. Подходы к прогнозированию наработки до образования усталостных трещин в авиационных конструкциях с множественными отверстиями 1.4. Рост усталостных трещин при многоочаговом повреждении авиационных конструкций 1.5. Цель и задачи настоящего исследования РАЗДЕЛ 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОБРАЗЦОВ ИЗ СПЛАВА Д16АТ 2.1. Лабораторные образцы и модельные элементы конструкции с множественными концентраторами напряжений 2.1.1. Материалы и образцы для исследования многоочагового усталостного повреждения 2.1.2. Методика подготовки образцов для исследования 2.2. Оборудование для испытаний на усталость 2.3. Программа экспериментальных исследований 2.4. Методика регистрации и измерения длины усталостных трещин 2.5. Методика представления экспериментальных данных по кинетике роста усталостных трещин Выводы по Разделу 2 РАЗДЕЛ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МНОГООЧАГОВОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ И МОДЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ 3.1. Статистические показатели циклической наработки до образования начальных усталостных трещин 3.2. Стадии многоочагового повреждения лабораторных и модельных образцов 3.3. Кинетические диаграммы усталостного разрушения при многоочаговом повреждении сплава Д16АТ Выводы по Разделу 3 РАЗДЕЛ 4. МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕСУРСА АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ МНОГООЧАГОВОМ ПОВРЕЖДЕНИИ НА ОСНОВАНИИ ЧИСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 4.1. Эмпирическая модель кинетики роста усталостных трещин для алюминиевых сплавов 4.1.1. Обобщённая зависимость между коэффициентами С и m уравнения Пэриса для авиационных алюминиевых сплавов 4.1.2. Точка фокуса для кинетических диаграмм усталостного разрушения. Модифицированное уравнение Пэриса 4.1.3. Статистическое распределение параметра m кинетической диаграммы усталостного разрушения алюминиевых сплавов 4.2. Исходные предпосылки для построения математической модели многоочагового повреждения на основании метода Монте-Карло 4.3. Интерфейс программы и методика проведения численного эксперимента 4.4. Результаты численного моделирования множественного повреждения и их трактовка Выводы по Разделу 4 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЕ
Каран Е.В. «Прогнозирование ресурса авиационных конструкций с многоочаговым повреждением» – Рукопись. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 – проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов. – Национальный авиационный университет, г. Киев, 2016. Диссертация посвящена разработке метода прогнозирования ресурса авиационных конструкций с многоочаговым повреждением на основе численного моделирования методом Монте-Карло. Многоочаговое повреждение авиационных конструкций проявляется, как правило, в рядах заклёпочных соединений и характеризуется образованием усталостных трещин у отверстий под заклёпки, их распространением вдоль соединения, а также объединением трещин, растущих навстречу друг другу из соседних отверстий. Проблема многоочагового повреждения особенно актуальна при оценке работоспособности, назначении периодичности осмотров и прогнозировании остаточной прочности стареющего парка самолётов. Случайная природа многоочагового повреждения обусловлена стохастическим рассеянием времени до образования трещин в заклёпочном соединении, случайным характером их распространения и объединения. Большинство из этих факторов учитывается при численном моделировании данного вида повреждения методом Монте-Карло. Для реализации численного эксперимента необходимо располагать математическими моделями процессов образования и роста усталостных трещин, числовые характеристики которых можно получить только экспериментальным путём. Результатом численного эксперимента являются статистические оценки ресурсных показателей конструкции. Разработана методика циклических испытаний плоских образцов с множественными концентраторами напряжения в виде отверстий и методика непрерывной регистрации и измерения размеров усталостных трещин на образце в процессе его нагружения. Проведены экспериментальные исследования на усталость образцов с множественными концентраторами и модельных образцов с заклёпочным соединением внахлёст, получено данные о сопротивлении алюминиевого сплава Д16АТ многоочаговому повреждению. На основании экспериментальных исследований определены статистическое распределение и числовые характеристики циклической наработки до образования усталостных трещин в испытуемых образцах в зависимости от действующего напряжения. Определено влияние заклёпочных соединения на усталостную прочность образцов с множественными концентраторами. На основании экспериментальных исследований получены обобщённые кинетические диаграммы усталостного разрушения алюминиевого сплава Д16АТ для образцов с отверстиями и с заклёпочным соединением. Определены коэффициенты С и m уравнения Пэриса для усталостных трещин в испытуемых образцах и установлена взаимосвязь между данными коэффициентами. Определены статистические показатели для распределения значений коэффициента m. Разработана эмпирическая модель кинетики роста усталостных трещин, которая базируется на модифицированном уравнении Пэриса и с использованием которой можно моделировать случайный рост трещины в алюминиевых сплавах. На основании полученных экспериментальных данных разработано соответствующее алгоритмическое и программное обеспечение для численного моделирования многоочагового повреждения заклёпочных соединений авиационных конструкций из алюминиевых сплавов. Проведена проверка работоспособности и оценка точности разработанного метода прогнозирования ресурса при многоочаговом повреждении авиационных конструкций.