Спосіб діагностування переддефектного стану технічного об’єкта

Реферат: Спосіб діагностування переддефектного стану технічного об'єкта акустичною емісією полягає у підготовці об'єкта до операції контролю на спеціальному стенді, перевірці працездатності приладів та обробці результатів. Крім того генерують емісійну послідовність, яку співвідносять із фрактальним алгоритмом наробітку на відмову, потім виявляють хаотичний компонент, про присутність якого свідчить наявність областей підвищеної швидкості зародження дефектів. UA 69847 U (54) СПОСІБ ДІАГНОСТУВАННЯ ПЕРЕДДЕФЕКТНОГО СТАНУ ТЕХНІЧНОГО ОБ'ЄКТА UA 69847 U UA 69847 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до залізничного транспорту і може бути використана у системах діагностування стану складних технічних об'єктів. Відомо спосіб діагностування переддефектного стану технічного об'єкта акустичною емісією, який полягає у підготовці об'єкта до операції контролю на спеціальному стенді, перевірці працездатності приладів та обробці результатів [див. "Настанови щодо проведення акустикоемісійного діагностування об'єктів підвищеної небезпеки" - ДСТУ 4227-2003]. Даний спосіб вибраний за прототип. Недоліком відомого способу є велика трудомісткість підготовчих робіт та контролю, неможливість розпізнавання дефектів, які розвиваються під впливом експлуатаційних навантажень, для проведення контролю потрібно повне припинення експлуатації об'єкта. В основу корисної моделі поставлено задачу скорочення трудомісткості і підвищення точності діагностування та вдосконалення способу діагностування переддефектного стану технічного об'єкта шляхом того, що генерують емісійну послідовність, яку співвідносять із фрактальним алгоритмом наробітку на відмову. Поставлена задача вирішується тим, що у способі діагностування переддефектного стану технічного об'єкта акустичною емісією, який полягає у підготовці об'єкта до операції контролю на спеціальному стенді, перевірці працездатності приладів та обробці результатів, відповідно до корисної моделі, генерують емісійну послідовність, яку співвідносять із фрактальним алгоритмом наробітку на відмову, потім виявляють хаотичний компонент, на присутність якого свідчить наявність областей підвищеної швидкості зародження дефектів. Спосіб діагностування переддефектного стану технічного об'єкта реалізується наступним чином. Одним з основних заходів щодо забезпечення безпеки експлуатації технічного об'єкта є спосіб діагностування його переддефектного стану, у якому після підготовки об'єкта до операції контролю та перевірки працездатності приладів, на функціонуючому технічному об'єкті, проводять його дослідження для визначення зони підвищеного ризику появи дефекту, заснованого на акустичних ефектах. Далі, отримані результати співвідносять із фрактальним алгоритмом наробітку на відмову, який представлений нижче. Вплив нерівномірності (неоднорідності) зміни закономірної складової х(t) у випадковому процесі (t) враховують її середньоквадратичним відхиленням t   Dt  . Час релаксації системи на збурювання Δ(t) пропорційно відношенню 35 40 t  . Швидкість релаксації t  t пропорційна зворотній величині t  t і характеризує інтенсивність збурюючих впливів на t  систему (t). Збурюючи впливи Δ(t), нагромадження яких врешті-решт веде до збільшення ймовірності руйнування системи, зв'язані із середньоквадратичним відхиленням Δ(t)=z(t). Якщо є можливість статистичного аналізу сукупності з N реалізацій випадкового процесу (t), то аналіз вибіркових даних по кожному перетині t=const дає статистичну оцінку для збурюючого впливу у формі Δ(t)=z(t), де коефіцієнт при середньоквадратичному відхиленні дорівнює квантилю розподілу Ст′юдента зі N-1 ступенями волі і рівнем значимості 1-/2. При цьому вірогідність відповідає рівню Р=1-. Тобто z=t1-α/2 зі N-1 ступенями волі.  t  У підсумку для інтенсивності збурюючих впливів одержують залежність  t   . t1  / 2  Dt  Імовірність неруйнування протягом часу, що не перевершує t, для системи з рівнем v функціональної надмірності v дорівнює P t   1  e t t . Кумулятивні руйнуючі впливи  нр  пропорційні часу функціонування системи в нормальному режимі. У підсумку надійність дорівнює:     t  (1) Ft   Pнр t   1  exp   t  .  t    1  / 2    У околиці нуля (t→0) залежність імовірності неруйнування за час t лінійна від часу і має порядок:  t  v v , F ~ vt   v   (2)  x t1  / 2  V t1  / 2  t v 45 1 UA 69847 U Dt  . Mt  Це сходиться з фізичним змістом отриманого рівняння. Чим менше коефіцієнт варіації, тим більший у системи рівень функціональної надмірності, тим менший ризик відмови. Динамічний моніторинг стану системи повинен забезпечити можливість фіксації критичного стану системи, при якому:    t  t  t  Mt  . t     (3) t1  / 2  Dt  t1  / 2  Mt   V t  t1  / 2  V t  де V - коефіцієнт варіації зміни ознаки : V  5 10 15 20 Це дає можливість при змінному значенні інтенсивності збурюючих впливів r(t) (параметра потоку відмов, інтенсивності зношування і т.д.) одержати залежність:  1 t  1 . (4) r t     t1  / 2 Mt  V t  1-D Порівнюючи значення для коефіцієнта варіації з останнього рівняння і V=v , одержують:  1 t  1 . (5) v1D    t1  / 2 Mt  r t  1-D Таким чином, доведено, що величина добутку v ·r постійна і залежить тільки від характеристик динамічної системи. При цьому:  1 t  . (6) v1D  r   t1  / 2 Mt  У реальному часі за спостереженням випадкової величини діагностичного параметра, отриманий алгоритм оцінки критерію, що характеризує зміну функціональної надмірності системи, що дозволить контролювати безпеку цієї системи. 1-D Отриманий ступневий закон V=v є джерелом самоподоби (фрактальності) механізму нагромадження дефектності у системі у критичному стані у переддень відмови, що може служити базою (відправною точкою) побудови схеми, що демонструє універсальні закономірності процесів, властивим системам з кумулятивним розвитком пошкоджуваності. Таке двоетапне діагностування дозволить виявити хаотичний компонент, на присутність якого свідчить наявність областей підвищеної швидкості зародження дефектів у технічному об'єкті. Таким чином, застосування запропонованого способу діагностування переддефектного стану технічного об'єкта дозволить виявити переддефектний стан технічного об'єкта на основі емісійних ефектів, що виникають задовго до появи дефекту, несумісного з експлуатацією та суттєво скоротити трудомісткість підготовчих робіт. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб діагностування переддефектного стану технічного об'єкта акустичною емісією, який полягає у підготовці об'єкта до операції контролю на спеціальному стенді, перевірці працездатності приладів та обробці результатів, який відрізняється тим, що генерують емісійну послідовність, яку співвідносять із фрактальним алгоритмом наробітку на відмову, потім виявляють хаотичний компонент, про присутність якого свідчить наявність областей підвищеної швидкості зародження дефектів. Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2