автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка и реализация алгоритмов метода фотометрического анализа изображений структуры материалов

Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)

РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ МЕТОДА ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05 13 01 - «Системный анализ, управление и обработка информации»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

Мурат Дмитрий Павлович

□□3171641

Москва-2008

003171641

Работа выполнена в Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете)

Научный руководитель Научный консультант

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Подбельский В В

доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Ермишкин В А

доктор технических наук, профессор Шанявский А А

доктор технических наук, доцент Никольский С Н

ОАО «ВПК «НПО машиностроения»

Защита состоится 24 июня 2008 г в 12 00 на заседании Диссертационного Совета Д 212 133 01 при Московском государственном институте электроники и математики (МИЭМ) (технический университет) по адресу 109028, Москва, Большой Трехсвятительский пер, д 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электроники и математики

Автореферат разослан «2Ъ> _2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 133 01, кандидат технических наук, доцент

¿S

Бузников С Е.

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Исследования, проведенные в рамках данной работы, посвящены вопросам алгоритмизации и построения вычислительных процедур для реализации метода фотометрического анализа изображений структуры материалов. Данный метод предназначен для анализа реального состояния конструкционных материалов на основе изучения их отражающей способности Разработка метода была начата в тот момент, когда стало ясно, что ни один из существующих на сегодняшний день металловедческих методов исследования материалов не позволяют решить ряд ключевых вопросов, которые связаны с задачей анализа усталостного разрушения материалов Указанная задача носит комплексный характер и отдельные аспекты, существенные для ее целостного понимания, являются предметами исследования наук разного профиля, а именно, механики, физики твердого тела и материаловедения. В предшествующих работах по данной тематике были выявлены основные факторы, снижающие сопротивление усталостному разрушению материалов Однако до сих пор не удавалось создать единую расчетную схему для оценки усталостной повреждаемости из-за многочисленности этих факторов, их качественного разнообразия и невозможности количественного представления нескольких наиболее важных факторов К тому же, все существующие методы анализа напряженно-деформированного состояния материала построены на представлениях механики сплошных сред и не учитывают возможность деградации конструкционных материалов в процессе эксплуатации

Таким образом можно констатировать, что до настоящего времени отсутствовали способы точной оценки реального состояния конструкционных материалов, что существенно осложняло принятие решений о возможности дальнейшей эксплуатации оцениваемых металлоконструкций Исходя из вышесказанного, разработка алгоритмов и аналитических процедур нового метода анализа напряженно-деформированного состояния материала, который учитывал бы изменения состояния конструкционных материалов, является актуальной задачей

Проблема анализа изменения состояния конструкционных материалов с течением времени представляет собой крайне важный технический вопрос, который обладает как теоретической, так и практической значимостью Соответственно, в данной предметной области выполнено достаточно большое количество научных работ, среди которых особый интерес для данного исследования представляют следующие В первую очередь нужно упомянуть работы Майне-ра, который заложил базу для большинства дальнейших работ в области изучения общей усталостной повреждаемости материалов Основой для алгоритма определения усталостной повреждаемости, созданного в рамках настоящей работы, послужил ряд научных работ коллектива специалистов, работающих в ИМЕТ РАН им А А Байкова Среди них нужно отметить И И Новикова, В А

Ермишкина, Ю Д Лепешкина и работающего вместе с ними сотрудника МГТУ им Баумана И Н Овчинникова В области анализа напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов следует указать работы С П Тимошенко, В И Феодосьева, М М Филоненко-Бродича, В С Ивановой, В А Ермишкина, С Коцаньды

Цели и задачи диссертационного исследования. Основной целью настоящей диссертационной работы была разработка аналитических процедур и вычислительных алгоритмов метода фотометрического анализа изображений структуры материалов В связи с намеченной целью были поставлены следующие ключевые задачи исследования

• проведение системного анализа предметной области и существующих методов анализа напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов,

• реализация, апробация и модификация алгоритма предварительного исследования поверхности металлоконструкций на основе метода фотометрического анализа изображений структуры материалов,

• разработка алгоритма для получения количественной оценки степени поврежденности материала после циклической нагрузки, который предоставил бы всю необходимую информацию для определения долговечности исследуемого материала,

• разработка алгоритма построения кривой усталости исследуемого образца материала Создаваемый алгоритм должен заменить стандартные механические испытания на усталость и при этом существенно уменьшить финансовые и временные затраты на испытания,

• разработка метода неразрушающего анализа локального напряженно-деформированного состояния материала Одним из требований к создаваемому методу является возможность его использования независимо от технологической или эксплуатационной предыстории формирования материала,

• разработка архитектуры информационно-аналитического комплекса для реализации вычислительных алгоритмов и аналитических процедур на основе метода фотометрического анализа изображений структуры материалов,

• создание программно-аппаратного комплекса, реализующего как базовые алгоритмы метода фотометрического анализа изображений структуры материалов, так и новые алгоритмы, разработанные в рамках данного исследования

Методика исследования. В рамках создания данной диссертационной работы использовались элементы системного анализа, математической статистики, теории вероятностей, функционального анализа, а также ряд численных методов

Научная новизна исследования. Научная новизна проведенного исследования следует из новизны разработки метода фотометрического анализа изображений структуры материалов как нового метода оценки структурной по-врежденности конструкционных материалов и состоит в следующем

• проведен системный анализ предметной области и предложены новые схемы получения и обработки информации о реальном состоянии конструкционных материалов,

• реализован, апробирован и модифицирован алгоритм предварительного исследования поверхности металлоконструкций на основе метода фотометрического анализа изображений структуры материалов,

• разработана процедура получения количественной оценки степени поврежденности материала после циклической нагрузки,

• разработан алгоритм построения кривой усталости по данным исследования ограниченной серии образцов материала (3-4 образца),

• разработан метод неразрушающего анализа локального напряженно-деформированного состояния материала, позволяющий определить пластические деформации, локальные остаточные напряжения и главные действующие напряжения в исследуемом образце материала

Практическая значимость работы. Практическая значимость диссертации заключается в разработке архитектуры специализированного программно-аппаратного комплекса и реализации вычислительных алгоритмов и аналитических процедур метода фотометрического анализа изображений структуры материалов в виде программной части данного комплекса Количественные оценки степени технологической и эксплуатационной деградации материала, полученные в результате применения созданного комплекса, были подтверждены соответствующими экспериментами На созданную программу получено свидетельство Отраслевого Фонда Алгоритмов и Программ (ОФАП) №9380 об отраслевой регистрации разработки под названием «Фотометрический анализатор структурных изображений», которое было зарегистрировано в ОФАП 26 октября 2007 года

Основные достижения разработанного программно-аппаратного комплекса можно сформулировать следующим образом

• универсальность применения разработанных алгоритмов Данные алгоритмы могут использоваться для исследования деградации структурного состояния конструкционных материалов, независимо от природы внешних воздействий, которые применялись к исследуемым материалам,

• отсутствие необходимости в разрушении исследуемого объекта Все предложенные процедуры обработки данных являются поверхностными и не-разрушающими, т е их можно применять для исследования реально эксплуатируемых объектов, например, для анализа состояния поверхности обшивки действующих самолетов,

• независимость от источника получения изображений поверхности материалов Разработанные алгоритмы реализованы в виде отдельного программного комплекса, который не привязан к специализированному устройству для ввода информации, а значит позволяет обрабатывать произвольные изображения поверхности металлоконструкций,

• значительное снижение финансовых и временных затрат На основе проведенных предварительных подсчетов можно говорить о снижении затрат в 8-12 раз в результате использования предложенных алгоритмов для проведения исследований образцов конструкционных материалов,

• возможность в ряде случаев заменить специализированные физические приборы В процессе разработки алгоритмов метода фотометрического анализа был реализован набор вспомогательных процедур, позволяющие в отдельных ситуациях отказаться от использования некоторых специализированных приборов Среди таких приборов можно, например, назвать квантимет и денситометр

Результаты, выносимые на защиту На защиту выносятся следующие ключевые результаты диссертационной работы

• алгоритм предварительного исследования поверхности металлоконструкций на основе метода фотометрического анализа изображений структуры материалов,

• алгоритм построения кривой усталости по данным исследования ограниченной серии образцов материала,

• метод неразрушающего анализа локального напряженно-деформированного состояния материала, включающий в себя алгоритмы определения пластических деформаций, остаточных напряжений и действующих напряжений в материале исследуемых металлоконструкций,

• информационно-аналитический комплекс, реализующий аналитические процедуры и вычислительные алгоритмы метода фотометрического анализа изображений структуры материалов

Апробация результатов исследования. Основные теоретические положения представляемого исследования и результаты, полученные с использованием созданного программно-аппаратного комплекса, были доложены на следующих форумах и конференциях

1 Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ - 3 доклада (Москва, 2006-2008),

2 XV Международная студенческая школа-семинар «Новые информационные технологии» (Москва, 2007),

3 Конференция «V Курчатовская молодежная научная школа» (Москва,

2007),

4 7-я Международная научно-техническая конференция «Инженерия поверхности и реновация изделий» (Ялта, 2007),

5 Международная конференция «Физика конденсированных систем и прикладное материаловедение» - 2 доклада (Львов, 2007),

6 XIV Международная научно-техническая конференция «Машиностроение и техносфера XXI века» (Севастополь, 2007),

7 XIII International conference on Liquid and Amorphous Metals - «LAM-XIII» (Екатеринбург, 2007),

8 IX Международный научно-технический симпозиум «Новые рубежи авиационной техники» ASTEC'07 - 2 доклада (Жуковский, 2007),

9. 2-я Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» DFMN2007 - 2 доклада (Москва, 2007),

10 IV-я Евразийская научно-практическая конференция «Прочность неоднородных структур» ПРОСТ-2008 (Москва, 2008)

Публикации по теме диссертации. Результаты проведенного исследования опубликованы в 20 печатных работах, в том числе свидетельство об официальной регистрации программы «Фотометрический анализатор структурных изображений» Список печатных работ приведен в конце автореферата

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений и списка литературы, включающего 88 наименований. Работа изложена на 151 странице, содержит 1 таблицу и 63 рисунка

Содержание работы

Введение. Во введении диссертации приводится краткое описание метода фотометрического анализа изображений структуры материалов, объясняется необходимость разработки данного метода, описывается его суть и формулируются цели и задачи диссертационной работы Также в этой части диссертации обосновываются ее актуальность и научная новизна, приведено краткое содержание данной работы и перечислены форумы и конференции, на которых были представлены основные положения работы

Глава 1. Первая глава диссертации описывает современное положение дел в области исследования и формулирует задачи и цели исследования

• в первом параграфе приведено краткое описание предметной области и перечислены основные методы испытаний конструкционных материалов, применяемые в настоящее время,

• во втором параграфе рассматриваются наиболее часто используемые методы, которые используются для выбора подходящего для дальнейшей обработки структурного состояния материала,

• третий параграф первой главы посвящен ситуации, которая сложилась на сегодняшний день в области изучения процессов деформирования, упрочнения и разрушения материалов. Также в этом параграфе описываются преимущества использования техники экспериментов in situ, представляющей собой изучение структуры материала при физическом воздействии на исследуемый образец,

• четвертый параграф содержит анализ процесса развития и применения компьютерных технологий для изучения структурного состояния материалов Здесь перечисляется широкий круг задач, для решения которых в последнее время используются компьютерные технологии,

• в пятом параграфе рассматривается проблема определения и анализа параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) материалов и обосновывается необходимость разработки нового неразрушающего метода оценки локального НДС конструкционных материалов,

• шестой параграф заключает в себе краткий обзор существующих в текущий момент программных продуктов, которые применяются для решения различных задач оценки и пропнозирования прочности конструкционных материалов Все рассматриваемые в данном параграфе программные продукты можно разделить на четыре группы

о специализированные инженерные пакеты,

о программные компоненты программно-аппаратных комплексов, о дополнения к универсальным математическим пакетам, о дополнения к универсальным CAD-системам

• в седьмом параграфе подводятся итоги анализа положения дел в предметной области, подчеркивается необходимость и важность разработки новых методов учета структурного состояния конструкционных материалов и формулируется постановка задачи настоящей диссертационной работы

Глава 2. Вторая глава диссертации содержит подробное описание разработанных алгоритмов и аналитических процедур, базирующихся на методе фотометрического анализа изображений структуры материалов

• в первом параграфе главы предлагается процедура предварительного структурного анализа изображений поверхности образца материала, который предшествует всем остальным алгоритмам и процедурам Суть данной процедуры состоит в следующем Изображение поверхности исследуемого образца материала, полученное с 200- или 400-кратным увеличением, разбивается на несколько фрагментов одинакового размера Таким образом, под термином «фрагмент образца» в данной работе будет пониматься фрагмент изображения

поверхности исследуемого образца материала. Пример такого фрагмента образца приведен на рис. 1.

Рис. 1. Фрагмент изображения поверхности образца стали 08КП до и после приложения циклической нагрузки

Для каждого из полученных фрагментов образца строится свой спектр яркости отражения, представляющий собой вариационный ряд, построенный в следующих координатах: по оси абсцисс откладывается шкала яркости в диапазоне от 0.0 до 1.0, а по оси ординат - относительное количество пикселей изображения, имеющих соответствующую интенсивность отражения. На построенном спектре выделяются интересующие исследователя части, которые в данной работе получили название «диапазоны яркости». Полученное разбиение спектра яркости изображения поверхности фрагмента образца материала на диапазоны лежит в основе всех алгоритмов, разработанных в процессе выполнения данного исследования (рис. 2).

0.02

Рис. 2. Спектр яркости изображения фрагмента образца стали 08КП, на котором отмечены диапазоны повышенного поглощения света (крайняя левая часть спектра) и повышенного отражения (крайняя правая часть спектра). По оси абсцисс отложена шкала яркости от 0.0 до 1.0, по оси ординат - относительное количество пикселей анализируемого изображения, имеющих соответствующую интенсивность отражения

Также в данном параграфе выводится основная формула для определения показателя количественной поврежденности исследуемого образца материала по изображению его поверхности:

/к к \ £>й = - О0 = 1 (£пГ(0 -£*ГОО

4 = 1 1=1 /

где:

о - показатель количественной поврежденности поверхности образца материала, наведенная внешним воздействием;

о Э0, — показатели количественной поврежденности изображения поверхности образца материала до и после применения внешнего воздействия;

о N - общее количество пикселей в анализируемом изображении;

о к- количество анализируемых диапазонов яркости, о п'ГЮ, П(°"(7) - количество пикселей изображений поверхности с яркостью I, принадлежащей диапазонам с повышенным поглощением падающего света, до и после применения внешнего воздействия Поврежденность в данном случае обозначает меру потери материалом первоначального сопротивления усталостному разрушению под действием напряжения

• второй параграф посвящен анализу эффектов группирования пикселей изображения поверхности исследуемого образца материала по диапазонам яркости Распределение пикселей, соответствующих поврежденным элементам поверхности, сравнивается в данном пункте с наиболее широко используемыми распределениями, среди которых были выбраны два непрерывных распределения - нормальное и логнормальное - и дискретное распределение Пуассона Дополнительно для исследования эффекта группирования пикселей использовалось пустое изображение, имеющее такие же размеры, что и исходное, на котором случайным образом было распределено такое же количество пикселей, соответствующих поврежденным элементам поверхности, которое присутствовало на исходном изображении,

• в третьем параграфе анализируются эффекты смежной избирательности пикселей изображения поверхности фрагмента образца материала Под анализом эффектов смежной избирательности пикселей в данном контексте понимается исследование наличия соседства между пикселями, относящимися к разным диапазонам яркости. Анализ указанных эффектов производится с помощью приведенного в данном пункте алгоритма, исследующего процесс развития повреждаемости материала,

• в четвертом параграфе проводится анализ сопротивления конструкционных материалов процессу усталостного разрушения В этом параграфе работы получен один из важных теоретических результатов настоящего исследования - формула, описывающая кривую усталости исследуемого образца материала Кривая усталости материала представляет собой зависимость напряжения от числа циклов нагружения, которое испытываемый материал выдерживает до разрушения при заданной амплитуде напряжений Основная цель практически любого анализа сопротивления конструкционных материалов процессу усталостного разрушения заключается в построении соответствующей кривой усталости Полученная формула выглядит следующим образом

^(ЛЦ = + В X (к х ЛГГ х "—¿У 7°) 2 \ <*(№) - а0 )

где

о а^Ыг) - напряжение разрушения г-го фрагмента образца,

о предел усталости материала, из которого сделан образец, о В - константа, определяющая зависящую от числа циклов долю сопротивления усталостному разрушению,

о к5 — коэффициент соответствия между двумя видами выражения для описания поврежденности материала, его значение может быть получено в результате регрессионного анализа,

о Мг - количество циклов колебаний нагрузки до разрушения при заданной амплитуде напряжения,

о а1 (Ыг) - средняя по текущему фрагменту спектральная плотность отражения на участке спектра с повышенным поглощением после испы-

о а0 - средняя по образцу спектральная плотность отражения на участке спектра с повышенным поглощением до испытаний,

о атах(Мг) - средняя по разрушенному фрагменту образца спектральная плотность отражения в диапазоне яркости, соответствующей повышенному поглощению

Спектральная плотность отражения - вероятность того, что данная яркость отражения (интенсивность отраженного света I) занимает долю исследуемой поверхности, равную п(/)/УУ, где п(/) - количество пикселей, имеющих в анализируемом изображении заданную интенсивность отражения общее количество пикселей в анализируемом изображении

• в пятом параграфе данный главы приводится пошаговое описание разработанного алгоритма вычисления матрицы пластических деформаций в материале металлоконструкций Под пластической деформацией в металловедении понимают деформацию (изменение относительного положения частиц тела, связанное с их перемещением), которая полностью не исчезает после снятия вызвавшей ее нагрузки В результате использования этого алгоритма все элементы матрицы пластических деформаций определяются на основе анализа распределения по размерам групп пикселей исследуемого изображения поверхности, которые ориентированы вдоль выбранных соответствующим образом осей х и у Термин «группа пикселей» используется для обозначения серии последовательно идущих вдоль выбранного направления пикселей, обладающих яркостью отражения из одного и того же диапазона яркости

• в шестом параграфе содержится описание разработанного в рамках данного исследования алгоритма расчета локальных остаточных напряжений в материале металлоконструкций Результирующее выражение предложенного алгоритма, позволяющее вычислить верхний левый элемент матрицы остаточных напряжений, выглядит следующим образом

тания.

где

о - искомый элемент матрицы остаточных напряжений, о Е- модуль Юнга для материала, из которого сделан образец, о 5( - относительная величина, определяемая как Sl/S(pp, о 5, - площадь, занятая пикселями из г-го диапазона яркости, о Бфр - общая площадь фрагмента исследуемого образца, о £ХХ1, £ХХ ] - соответствующие по расположению элементы матрицы пластических деформаций для пикселей, составляющих 5„ 5; • в седьмом параграфе второй главы приводится разработанный алгоритм расчета главных действующих (приложенных к изделию) напряжений в материале металлоконструкций Данный алгоритм состоит из двух этапов Сначала вычисляются элементы матрицы средних действующих напряжений по формуле

п 1=1

где

о er^J - искомый элемент матрицы средних напряжений, о 5, - относительная величина, определяется как SJS(jjp, о SL - площадь, занятая пикселями из г-го диапазона яркости, о Бфр - общая площадь фрагмента исследуемого образца, о о0- напряжение течения (напряжение, начиная с которого в образце идет процесс пластической деформации),

о к- коэффициент параболического упрочнения, о £ххл - соответствующий аХХ1 по расположению элемент матрицы пластических деформаций для пикселей, составляющих Sl Второй этап вычисления матрицы главных действующих напряжений представляет собой приведение матрицы средних напряжений к диагональному виду, т е представление матрицы средних напряжений в такой системе координат, в которой на трех взаимно перпендикулярных площадках останутся только нормальные напряжения Искомые главные напряжения представляют собой решения следующего уравнения третьего порядка

О"3 ~ (Рхх + °уу + Ozz) Xcr2 + (PxxGyy + ахxazz + VyyVzz ~ ~ Tlz ~ Tyz) х ~ (?хх&уу&гг ~~ ^xx^yz ~ ffyyTxz ~ "t" ^xyTxzTyz) ~ ^

Решением записанного уравнения будут три действительных корня -ахх, <Ууу, af2 Необходимо подчеркнуть, что для полученных корней - из-за спе-

цифики предметной области и вида проводимых усталостных испытаний -должно выполняться условие

> Ку\ > Ш

Глава 3. В третьей главе работы описывается специализированный информационно-аналитический комплекс, реализующий процедуры и алгоритмы метода фотометрического анализа изображений структуры материалов

• первый параграф главы содержит архитектуру созданного программно-аппаратного комплекса, также здесь приводится схематическое изображение процесса работы комплекса (рис 3)

Рис 3 Схематическое изображение процесса работы комплекса (серым цветом на схеме выделены элементы, не входящие в комплекс)

Также в данном параграфе описывается спектр возможностей комплекса и перечисляются воплощенные в созданном комплексе аналитические и измерительные возможности ряда металловедческих приборов,

• второй параграф посвящен детальному описанию аппаратной части комплекса, которая включает в себя три компонента

о персональный компьютер,

о устройство для цифрового кодирования изображений, о стандартное специализированное испытательное оборудование

• третий параграф содержит описание пользовательского интерфейса созданного комплекса Также в этом параграфе перечислены основные модули, составляющие программную часть комплекса

о модуль построения спектральных гистограмм, о модуль обработки изображений поверхности фрагментов, о модуль ключевых настроек комплекса, о блок независимых сканирующих модулей, о модуль отображения яркости вдоль заданных направлений, о модуль построения кривых усталости, о модуль анализа локального НДС материалов

Глава 4. В четвертой главе диссертации приведены результаты применения разработанных алгоритмов для решения практических задач оценки изменений структурного состояния материала при различных видах воздействий

• первый параграф содержит результаты оценки эффекта группирования пикселей изображений поверхности Полученные результаты наглядно подтверждают, что с повышением амплитуды напряжения характер спектра циклических напряжений эволюционирует от распределения, близкого к нормальному, к асимметричному распределению, напоминающему логарифмически нормальное,

• во втором параграфе излагаются результаты применения алгоритмов комплекса для анализа образцов стали 08КП Здесь проводится обработка ограниченной серии образцов указанного материала На основе полученных результатов строится кривая усталости и выявляются зависимости параметров построенной кривой от размеров выделенной для анализа области образца материала,

• в третьем параграфе анализируется процесс выбора размеров фрагментов исследуемого образца, при которых разработанные алгоритмы дают наименьшие среднеквадратические отклонения экспериментальных данных от прогнозной кривой усталости В качестве критерия для выбора размера фрагмента предлагается использовать произведение погрешностей оценки локальных напряжений и соответствующих этим напряжениям оценок локальных спектральных плотностей, которые используются для вычисления локальных усталостных повреждений поверхности фрагментов образцов Тогда наилучшим разбиением считается такое разбиение исследуемого образца на фрагменты, которое обеспечит минимизацию произведения указанных оценок Основная цель проведенного анализа заключается в установлении адекватной согласованности между экспериментальными данными и результатами работы комплекса,

• в четвертом параграфе приводится описание процесса статистической проверки достоверности прогнозирования кривой усталости по данным метода фотометрического анализа изображений структуры материалов. Для этого используется критерий согласия х2 -Пирсона, позволяющий подобрать наилучшие параметры кривой усталости,

• пятый параграф включает в себя результаты анализа локального напряженно-деформированного состояния материала Основное внимание в нем уделено определению параметров кривых циклического деформирования Эти кривые представляют собой зависимости напряжения от деформации при постоянной скорости нагружения Кривые деформирования используются металловедами для определения стандартных механических характеристик исследуемого материала, которые потом будут использоваться специалистами по прочности конструкций Такие кривые дают наиболее полную информацию о механическом поведении материала при активном нагружении,

• в шестом параграфе проводится экспериментальная проверка результатов определения остаточных напряжений по данным фотометрических измерений, которые сравнивались с результатами аналогичных измерений, полученными с помощью разрушающего метода Феодосьева Также в этом параграфе продемонстрировано использование разработанного комплекса для исследования закономерностей структурной эволюции материалов, которые прежде были доступны только при использовании микроскопии сверхвысокого разрешения

Заключение. В заключении диссертации подводятся итоги проделанной работы, формулируются теоретические и практические результаты работы и констатируется соответствие между достигнутыми результатами и поставленными целями Также здесь предлагается путь дальнейшего развития метода фотометрического анализа изображений структуры материалов и очерчен круг задач, которые можно исследовать с использованием данного метода либо для получения новых результатов, либо для существенного снижения затрат при достижении результатов, аналогичных уже полученным

Приложение 1. В этом приложении описаны независимые сканирующие модули, включенные в программную часть комплекса Каждый такой модуль представляет собой приложение, решающее одну конкретную задачу Все эти модули создавались в процессе разработки метода для решения локальных задач, результаты которых использовались в реализованных алгоритмах и процедурах

Приложение 2. В этом приложении приведена краткая структура классов программной части комплекса, которая была реализована на языке программирования Microsoft С# NET

Результаты диссертационной работы

Основные результаты работы. Основным результатом диссертационной работы являются разработанные алгоритмы и аналитические процедуры метода фотометрического анализа изображений структуры материалов Предложенные алгоритмы реализованы в виде специализированного информационно-аналитического комплекса, который получил название «Фотометрический анализатор структурных изображений» (ФАСИ) Для исследуемого образца материала разработанный комплекс дает возможность

• построить кривую усталости материала по результатам испытаний ограниченной серии образцов (3-4 образца), которая дает более достоверные данные, чем аналогичная кривая усталости, полученная для того же материала в результате стандартных механических испытаний на усталость полноценной серии образцов, принятой в металловедении (25-50 образцов),

• вычислить значения действующих напряжений и достигнутых пластических деформаций на основе разработанного метода анализа локального напряженно-деформированного состояния материала, который можно применять в любом месте исследуемого объекта,

• найти локальные остаточные напряжения в исследуемом объекте независимо от технологической или эксплуатационной предыстории формирования объекта,

• определить на основе разработанных алгоритмов определения локальных напряжений и пластических деформаций полный набор данных, необходимых для построения кривой деформирования исследуемого материала при циклических нагрузках,

• количественно оценить степень поврежденности материала после циклической нагрузки вплоть до оценки ее критического значения, характерного для стадии разрушения,

• дать прогноз долговечности исследуемого материала в виде количества циклов или времени до разрушения материала по данным оценок степени усталостной поврежденности данного материала

Практические результаты работы. Практическое применение построенного программно-аппаратного комплекса можно проиллюстрировать следующим образом

• использование разработанных алгоритмов и процедур ФАСИ для анализа и оценки результатов выбора режимов упрочняющей обработки стали 08КП по способу, ранее предложенному специалистами ГВЭМ ИМЕТ РАН, позволило увеличить временное сопротивление разрыву с 35% до 320% и повысить предел прочности материала с 420 МПа до 1362 МПа,

• применение предложенных алгоритмов для прогнозирования кривых усталости этой же стали дало возможность построить кривую усталости по

данным усталостных испытаний единственного образца, причем в процессе работы специально использовался образец, значение долговечности которого обладало наибольшим отклонением от среднего значения по всем исследованным образцам,

• разработанный метод определения действующих напряжений был использован для определения средних напряжений, приложенных к образцу стали 08КП Полученные расчетные значения напряжений совпали с известным из эксперимента значением приложенных напряжений с разницей в 0 4%

• предложенный высокоточный неразрушающий метод определения остаточных напряжений был успешно апробирован на образце из технически чистого алюминия (сплав АД-1) Расхождение между полученными результатами и результатами разрушающего метода Феодосьева, чаще всего применяемого для аналогичных целей в настоящее время, оказалось порядка 5%, что является очень хорошим показателем для данной предметной области,

• на основе разработанных алгоритмов получена температурная зависимость повреждаемости аморфного сплава ZrMNb5Cu29Fe1, которую прежде можно было получить только при использовании атомных силовых микроскопов, обладающих сверхвысоким разрешением

Список публикаций по теме диссертации

Публикации в журналах, входящих в список ВАК. Теоретические аспекты и результаты проведенных исследований опубликованы в научных журналах, входящих в список ВАК по выбранной специальности

1. Ермишкин В А, Мурат Д П, Подбельский В В Информационная технология фотометрического анализа усталостной повреждаемости материалов // Информационные технологии - 2007 - № 11 - С 65-70

2 Ермишкин В А, Мурат Д П, Подбельский В В Применение фотометрического анализа структурных изображений для оценки сопротивления усталостному разрушению // Автоматизация и современные технологии - 2008 -№2 -С 11-21

Прочие публикации по теме диссертации. Помимо перечисленных выше статей в процессе выполнения диссертационной работы был опубликован ряд статей в различных научных сборниках, а также в сборниках докладов конференций и семинаров

1 Мурат Д П Система цифровой обработки данных фотометрического анализа материалов // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ Тезисы докладов - М Изд-во МИЭМ, 2006 -С 150

2 Мурат Д П Разработка системы оценки уровня усталостной повреждаемости по данным фотометрического анализа // Проектирование телекомму-

никационных и информационных средств и систем / Под ред Л H Кечиева -M Изд-воМИЭМ, 2006 -С 179-180

3 Мурат ДП Автоматизация фотометрического анализа усталостной повреждаемости материалов Н Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ Тезисы докладов - M Изд-во МИЭМ, 2007 - С 178

4 Мурат Д П, Подбельский В В Программная реализация построения кривой усталости материалов // Проектирование телекоммуникационных и информационных средств и систем / Под ред JIH Кечиева - M Изд-во МИЭМ, 2007 - С 164-165

5 Мурат Д П Автоматизация построения кривой усталости материалов // «Новые информационные технологии» Тезисы докладов XV Международной студенческой школы-семинара - M Изд-во МИЭМ, 2007 - С 256

6 Ермишкин В А , Мурат Д П, Овчинников И H Определение ресурса материала при циклическом нагружении по данным фотометрической диагностики // «Машиностроение и техносфера XXI века» Сборник трудов XIV Международной научно-технической конференции в г Севастополе 17-22 сентября 2007 г. - Донецк ДонНТУ, 2007 - Т 2 - С 33-38

7 Ермишкин В А , Мурат Д П, Овчинников И H Определение ресурса материала при циклическом нагружении по данным фотометрической диагностики // IX Международный научно-технический симпозиум ASTEC'07 Сборник тезисов -Жуковский Изд-во ЦАГИ, 2007 — С 59-60

8 V Yermishkm, D Murât, I. Ovchinnikov A method of determining the life time of material with the cyclic load to the data of photometric diagnostics // The IX International Scientific Symposium ASTEC'07 Workbook - Zhukovsky TsAGI Publishing Group, 2007 -p 186-187

9 Ермишкин В A, Лепешкин Ю Д, Минина H А, Мурат Д П, Федотова H Л Влияние изотермических отжигов на структурное состояние аморфного сплава на основе Zr-Nb-Cu-Fe // Материалы 7-й Международной научно-технической конференции «Инженерия поверхности и реновация изделий» -Киев ATM Украины, 2007 - С 62-63

10 Ермишкин В А, Лепешкин Ю Д, Мурат Д П, Федотова H Л , Фролов С H Исследование температурной прочности аморфного сплава Zr-Nb-Cu-Fe ниже температуры кристаллизации // Международная конференция «Физика конденсированных систем и прикладное материаловедение» - Львов Изд-во НУ «Львовская политехника», 2007 - С 82

11 Ермишкин В А, Лепешкин Ю Д, Мурат Д П, Минина H Л, Федотова H Л Исследование температурной прочности аморфного сплава Zr-Nb-Cu-Fe при нагреве ниже температуры кристаллизации // Международная конференция «Физика конденсированных систем и прикладное материаловедение» -Львов Изд-во НУ «Львовская политехника», 2007 - С 83

12 Ермишкин В.А., Мурат Д.П, Лепешкин Ю Д, Овчинников И H Фотометрическая диагностика усталостного разрушения металлических материалов // 2-я Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» DFMN2007 Сборник трудов - M Наука и технологии, 2007.-С 558

13 Ермишкин В.А., Мурат Д П, Лепешкин Ю Д, Овчинников И H Расчетная оценка остаточного ресурса материала при циклических нагрузках // 2-я Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» DFMN2007 Сборник трудов - M Наука и технологии, 2007 — С 605

14 Ermishkin VA, Murât DP, Lepeshkin YuD, Fedotova NL, Frolov S N, Minina N A Comparative analysis of biaxial-stress damaging of Zr-Nb-Cu-Fe alloys m amorphous and crystalline states // XIII International conference on Liquid and Amorphous Metals LAM-XIII Book of abstracts - Ekaterinburg, 2007 - p 160.

15 Мурат ДП Реализация метода фотометрического анализа структурных изображений материалов // V Курчатовская молодежная научная школа Сборник аннотаций работ - M Изд-во РНЦ «Курчатовский институт», 2007 -С 109

16 Мурат Д.П Применение метода фотометрического анализа структурных изображений для расчета остаточных напряжений в материале металлоконструкций // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ Тезисы докладов. - M Изд-во МИЭМ, 2008 - С 147-149

17 Ермишкин В А , Минина H А, Мурат Д П, Федотова H Д, Тамайо П Влияние термообработок в интервале температур стеклования на прочность и структуру аморфного сплава системы Zr-Nb-Cu-Fe // IV Евразийская научно-практическая конференция «Прочность неоднородных структур» ПРОСТ-2008 Тезисы докладов -М Изд-во МИСиС, 208 - С 150

18 Мурат ДП, Ермишкин В.А Свидетельство об отраслевой регистрации разработки №9380 «Фотометрический анализатор структурных изображений» от 26 10 2007

Подписано к печати 19 05 08 Заказ № 308 Объем 1,0 печ л Тираж 100 экз Типография МГТУ им Н Э Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул , д 5 263-62-01

Введение.

1. Описание исследуемой проблемы и постановка задачи.

1.1. Описание предметной области и краткое перечисление текущих методов испытаний конструкционных материалов.

1.2. Существующие методы изучения структуры материалов.

1.3. Положение дел в области изучения процессов деформирования, упрочнения и разрушения материалов.

1.4. Развитие и применение новых методов изучения структурного состояния материалов.

1.5. Определение и анализ значений параметров напряженно-деформированного состояния материалов.

1.6. Существующие программные продукты, используемые для решения задач прочности материалов.

1.7. Постановка задачи диссертационной работы.

2. Разработка алгоритмов и процедур.

2.1. Предварительный структурный анализ изображений поверхности образца материала.

2.2. Анализ эффектов группирования точек поверхности.

2.3. Анализ эффекта смежной избирательности.

2.4. Алгоритм построения кривой усталости для конструкционных материалов

2.5. Алгоритм расчета пластических деформаций в материале металлоконструкций.

2.6. Алгоритм расчета локальных остаточных напряжений в материале металлоконструкций.

2.7. Алгоритм расчета главных действующих напряжений в материале металлоконструкций.:.

3. Описание программно-аппаратного комплекса.

3.1. Общее описание комплекса.

3.2. Аппаратная часть комплекса.

3.3. Программная часть комплекса.

3.3.1. Спектральные гистограммы.

3.3.2. Изображения поверхности фрагментов.

3.3.3. Ключевые настройки программного комплекса.

3.3.4. Блок сканирующих модулей.

3.3.5. Изучение яркости вдоль заданных направлений.

3.3.6. Построение кривой усталости.

3.3.7. Получение матриц деформаций и напряжений.

4. Результаты применения описанных алгоритмов и процедур.

4.1. Результаты оценки эффекта группирования точек.

4.2. Результаты применения разработанных процедур и алгоритмов для анализа образцов стали 08КП.

4.3. Выбор подходящих параметров образцов материала.

4.4. Статистическая проверка достоверности прогнозирования кривой усталости по данным фотометрического анализа.

4.5. Результаты анализа локального напряженно-деформированного состояния материала.

4.6. Сравнение результатов предложенного метода анализа локального напряженно-деформированного состояния с результатами методов сходной направленности.

Исследования, проведенные в рамках данной работы, посвящены вопросам алгоритмизации и построения вычислительных процедур для реализации метода фотометрического анализа изображений структуры материалов. Данный метод предназначен для анализа реального состояния конструкционных материалов на основе изучения их отражающей способности. Разработка метода была начата в тот момент, когда стало ясно, что ни один из существующих на сегодняшний день металловедческих методов исследования материалов не позволяют решить ряд ключевых вопросов, которые связаны с задачей анализа усталостного разрушения материалов. Дело в том, что указанная задача носит комплексный характер и отдельные аспекты, существенные для ее целостного понимания, являются предметами исследования наук разного профиля, а именно, механики, физики твердого тела и материаловедения. В предшествующих работах по данной тематике были выявлены рсновные факторы, снижающие сопротивление усталостному разрушению материалов. Однако до сих пор не удавалось создать, единую расчетную схему для оценки,усталостной поврежс даемости из-за многочисленности этих факторов, их качественного разнообразия и невозможности количественного представления нескольких наиболее важных факторов. К тому же, все существующие методы анализа напряженно-деформированного состояния материала построены на представлениях механики сплошных сред и не учитывают возможность деградации конструкционных материалов в процессе эксплуатации. Между тем, было неоднократно и бесспорно установлено, что В! процессе эксплуатации объектов снижается их сопротивление усталостным нагрузкам.

Таким образом можно констатировать, что до настоящего времени отсутствовали способы точной оценки реального состояния конструкционных материалов, что существенно осложняло принятие решений о возможности дальнейшей эксплуатации оцениваемых металлоконструкций. Исходя из вышесказанного, разработка нового метода анализа напряженно-деформированного состояния материала, который учитывал бы изменения срстояния конструкционных материалов, является актуальной задачей.

Основной целью настоящей диссертационной работы была разработка аналитических процедур и вычислительных алгоритмов на основе метода фотометрического анализа изображений структуры материалов. В связи с намеченной целью были поставлены следующие ключевые задачи исследования:

• проведение системного анализа предметной области и существующих методов анализа напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов;

• реализация, апробация и модификация алгоритма предварительного исследования поверхности металлоконструкций на основе метода фотометрического анализа изображений структуры материалов;

• разработка алгоритма для получения количественной оценки степени поврежденности материала после циклической нагрузки, который предоставил бы всю необходимую информацию для определения долговечности исследуемого материала;

• разработка алгоритма построения кривой усталости исследуемого образца материала. Создаваемый алгоритм должен заменить стандартные механические испытания на усталость и при этом существенно уменьшить финансовые и временные затраты на испытания;

• разработка метода неразрушающего анализа локального напряженно-деформированного состояния материала. Одним из требований к создаваемому методу является возможность его использования независимо от технологической или эксплуатационной предыстории формирования материала;

• разработка архитектуры информационно-аналитического комплекса для реализации вычислительных алгоритмов и аналитических процедур на основе метода фотометрического анализа изображений структуры материалов;

• создание программно-аппаратного комплекса, реализующего как базовые алгоритмы метода фотометрического анализа изображений структуры материалов, так и новые алгоритмы, разработанные в рамках данного исследования.

Научная новизна данного исследования следует изг новизны разработки метода фотометрического анализа изображений структуры материалов ,как нового метода оценки структурной, поврежденности конструкционных материалов и состоит в следующем:

•* проведен системный анализ предметной области и предложены новые схемы получения-и обработки > информации о реальном состоянии конструкционных материалов;

• реализован, апробирован и модифицирован алгоритм предварительного исследования поверхности-металлоконструкций на основе метода фотометрического анализа изображений структуры материалов;

• > разработана- процедура получения* количественной оценки степени поврежденности материала после циклической нагрузки;

• разработан алгоритм построения кривой-усталости по данным исследования ограниченной серии образцов материала (3-4 образца); • разработан метод неразрушающего анализа* локального напряженно-деформированного состояния материала,, позволяющий определить пластические деформации, локальные остаточные напряжения и главные действующие напряжения в исследуемом- образце материала.

Данная.диссертационная работа включает в себя введение, четыре главы, заключение, библиографический список и два«приложения. Краткая аннотация частей работы выглядит следующим образом.

Заключение

Основным результатом диссертационной работы являются разработанные алгоритмы и аналитические процедуры метода фотометрического анализа изображений структуры материалов. Предложенные алгоритмы реализованы в виде специализированного информационно-аналитического комплекса, который получил название «Фотометрический анализатор структурных изображений» (ФАСИ). Для исследуемого образца материала разработанный комплекс дает возможность:

• построить кривую усталости материала по результатам испытаний ограниченной серии образцов (3-4 образца), которая дает более достоверные данные, чем аналогичная кривая, полученная для того же материала в результате стандартных механических испытаний на усталость полноценной серии образцов, принятой в металловедении (25-50 образцов);

• вычислить значения действующих напряжений и достигнутых пластических деформаций на основе разработанного алгоритма анализа локального напряженно-деформированного состояния материала, который можно применять в любом месте исследуемого объекта;

• найти локальные остаточные напряжения в исследуемом объекте независимо от технологической или эксплуатационной предыстории формирования объекта;

• определить на основе разработанных алгоритмов определения локальных напряжений и пластических деформаций полный набор данных, необходимых для построения кривой деформирования исследуемого материала при циклических нагрузках;

• количественно оценить степень поврежденности материала после циклической нагрузки вплоть до оценки ее критического значения, характерного для стадии разрушения;

• дать прогноз долговечности исследуемого материала в виде количества циклов или времени до его разрушения по данным оценок степени усталостной поврежденности данного материала.

Практическое применение построенного программно-аппаратного комплекса можно проиллюстрировать следующим образом:

• использование разработанных алгоритмов и процедур ФАСИ для анализа и оценки результатов выбора режимов упрочняющей обработки стали 08КП по способу, ранее предложенному специалистами ГВЭМ ИМЕТ РАН, позволило увеличить временное сопротивление разрыву с 35% до 320%и повысить предел прочности материала с 420 МПа до 1362 МПа;

• применение предложенных алгоритмов для прогнозирования кривых усталости этой же стали дало возможность построить кривую усталости по данным усталостных испытаний единственного образца, причем в процессе работы специально использовался образец, значение долговечности которого обладало наибольшим отклонением от среднего значения по всем исследованным образцам;

• разработанный метод определения действующих напряжений был использован для определения средних напряжений, приложенных к образцу стали 08КП. Полученные расчетные значения напряжений совпали с известным из эксперимента значением приложенных напряжений с разницей в 0.4%.

• предложенный высокоточный неразрушающий метод определения остаточных напряжений был успешно апробирован на образце из технически чистого алюминия (сплав АД-1). Расхождение между полученными результатами и результатами разрушающего метода Феодосьева, чаще всего применяемого для аналогичных целей в настоящее время, оказалось порядка 5%, что является очень хорошим показателем для данной предметной области;

• на основе разработанных алгоритмов получена температурная зависимость повреждаемости аморфного сплава Ег6^ЬБСи2<^Ре1, которую прежде можно было получить только при использовании атомных силовых микроскопов, обладающих сверхвысоким разрешением.

Основные достижения разработанного программно-аппаратного комплекса можно сформулировать следующим образом:

• универсальность применения разработанных алгоритмов. Данные алгоритмы могут использоваться для исследования деградации структурного состояния конструкционных материалов, независимо от природы внешних воздействий, которые применялись к исследуемым материалам;

• отсутствие необходимости в разрушении исследуемого объекта. Все предложенные процедуры обработки данных являются поверхностными и не-разрушающими, т.е. их можно применять для исследования реально эксплуатируемых объектов, например, для анализа состояния поверхности обшивки действующих самолетов;

• независимость от источника изображений поверхности материалов. Разработанные алгоритмы реализованы в виде отдельного программного комплекса, который не привязан к специализированному устройству для ввода информации, а значит позволяет обрабатывать произвольные изображения п о-верхности металлоконструкций;

• значительное снижение финансовых и временных затрат. На основе проведенных предварительных подсчетов можно говорить о снижении затрат в 8-12 раз в результате использования предложенных алгоритмов для проведения исследований образцов конструкционных материалов;

• возможность в ряде случаев заменить специализированные физические приборы. В процессе разработки алгоритмов метода фотометрического анализа был реализован набор вспомогательных процедур, которые повторяют аналитические и измерительные возможности различных приборов. Среди таких приборов можно, например, назвать квантимет и денситометр.

При рассмотрении возможностей дальнейшего развития данной работы нужно, в первую очередь, использовать преимущества метода конечных элементов. Применение данного метода позволит достаточно сильно ускорить процессы исследования составных металлоконструкций за счет возможности совместного анализа граничных условий для соседних элементов этих конструкций.

Также имеет смысл более подробно исследовать вопрос совместного анализа целой серии изображений образца материала, полученных в одном и том же месте металлоконструкции через определенные промежутки времени. Скорее всего, переход от двух изображений, которые подвергаются анализу в настоящий момент, к серии последовательных изображений даст возможность получить более подробную картину динамического изменения свойств исследуемого материала.

1. Бонни Е., Цукров М.Д., Бессерер К.У. Аэродинамика. Теория реактивных двигателей. Конструкции и практика проектирования. М. : Воениздат, 1959.-520 с.

2. Хилл П. Наука и искусство проектирования. : Пер. с англ. / Под ред. В.Ф. Венды. М. : Мир, 1973. - 264 с.

3. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. М. : Машиностроение, 1974.-Ч. 1.-471 с.

4. Лейбфрид Г. Микроскопическая теория механических и тепловых свойств кристаллов. : Пер. с немецк. — М.: Физматгиз, 1963. — 312 с.

5. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. М. : Машиностроение, 1974.-Ч. 1.-470 с; 4.2.-367 с.

6. Коттрелл А.Х. Дислокации и пластическое течение в кристаллах. — М. : Металлургиздат, 1958. 267 с.

7. Халл Д. Введение в дислокации. М. : Атомиздат, 1968. - 277 с.

8. Хирт Д., Лоте И. Теория дислокаций. М. : Атомиздат, 1972. - 599 с.

9. Неразрушающий контроль : Справочник : в 8 т. / Под общ. ред. В.В. Клюева. 2-е изд., испр. - М. : Машиностроение, 2006.

10. Приборы и методы физического металловедения : в 2 т. / Под ред. Ф. Вейнберга. -М. : Мир, 1973.-Т. 1; 1974.-Т. 2.

11. П.Пономарев С.Д., Малинин H.H., Феодосьев В.И. и др. Расчеты на прочность в машиностроении. М. : Машиностроение, 1958. — Т. 1; 1959. — Т. 2; 1960. - Т. 3.

12. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. — М. : Машиностроение, 1975. -399 с.

13. Физическое металловедение: в 3 т. / Под ред. Р. Кана. М. : Мир, 1988.-Т. 1,2; 1989. - Т. 3.

14. Гуляев А.П. Металловедение. М. : Металлургия, 1981. - 648 с.

15. Косевич A.M. Физическая механика реальных кристаллов. Киев. : Наукова думка, 1981. — 328 с.

16. Введение в микромеханику : Пер. с яп. / Под ред. М. Онами. — М. : Металлургия, 1987. 280 с.

17. Фридман Я.Б. Современные представления о механических свойствах металлов. М. : ГНТИМЛ, 1949. - Вып. 5. - 38 с.

18. Пратон В.З. Механика разрушения. От теории к практике. — М. : Наука, 1990.-239 с.

19. Зубченко A.C., Колосков М.М., Каширский Ю.В. и др. Марочник сталей и сплавов. М. : Машиностроение, 2003. - 784 с.

20. Байнхауэр X., Шмакке Э. Мир в 2000 году. М. : Прогресс, 1973.239 с.

21. Новиков И.И., Ермишкин В.А. Микромеханизмы разрушения металлов. М. : Наука, 1991. - 3 66 с.

22. Нотт Д.Ф. Основы механики разрушения. М. : Металлургия, 1978.256 с.

23. V Международная конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». Сборник тезисов. М.: Машиностроение, 2006. -193 с.

24. IPMM'99 : Proceedings of the Second International Conference on Intelligent Processing and Manufacturing of Materials. Honolulu. 1999. - V. 1 - 709 p.

25. Новиков И.И., Ермишкин В.А. Физическая механика реальных материалов. М. : Наука, 2004. - 323 с.

26. Оден Дж. Конечные элементы в механике сплошных сред. М. : Мир, 1976.-464 с.

27. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. — М. : Мир, 1984. —428 с.

28. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. — М. : Мир, 1986.-318 с.

29. Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости конструкций. М. : Изд-во АСВ, 2004. — 248 с.

30. Трушин С.И. Метод конечных элементов. Теория и задачи. — М. : Изд-во АСВ, 2008.-256 с.

31. Хакен Г. Синергетика. М. : Мир, 1985. - 420 с.

32. Пригожин И.Р., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. — М.: Прогресс, 1986. 432 с.

33. Пригожин И.Р. Конец определенности. Время, хаос и новые законы природы. Ижевск : НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2000. — 207 с.

34. Аршинов В.И. Синергетика как феномен постнеклассической науки. — М. : Ин-т философии РАН, 1999. 203 с.

35. Эбелинг Д. Образование структур при необратимых процессах. — М. : Мир, 1979-279 с.

36. Хакен Г. Информация и самоорганизация. М. : Мир, 1991. - 240 с.

37. Федер Е. Фракталы. М. : Мир, 1991. - 260 с. 1

38. Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы. Москва-Ижевск : R&C Dynamics, 2001. - 527 с.

39. Николис Г., Пригожин И.Р. Самоорганизация в неравновесных системах. От дискретно-диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации.-М. : Мир, 1979.-512 с.

40. Иванова B.C., Баланкин A.C., Бунин И.Ж., Оксогоев А.Г. Синергетика и фракталы в материаловедении. -М. : Наука, 1994. 385 с.

41. Встовский Г.В. Фрактальные модели усталостного разрушения. : дис. канд. физ.-мат. наук. : 01.04.07 : / Встовский Г.В. -М., 1990. 130 с.

42. Бунин И.Ж. Структурно-синергетический анализ усталостного разрушения. : дис. канд. физ.-мат. наук. : 01.04.07 / Бунин И.Ж. — М., 1992. — 196 с.

43. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск : Наука. 1985. — 236 с.

44. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск : Наука. — 1990. — 255 с.

45. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. / Под ред. В. Е. Панина. Новосибирск : Наука, 1995. — Т. 1. — 298 е., Т.2 -320 с.

46. Панин В.Е., Панин A.B., Сергеев В.П., Шугуров А.Р. Эффекты скей-линга в структурно-фазовой самоорганизации на интерфейсе «тонкая пленка-подложка». // Физическая мезомеханика. 2007. - Т. 10. - № 3. - С. 9-21.

47. Панин В.Е. Егорушкин В.Е., Панин A.B. Физическая мезомеханика деформируемого твердого тела как многоуровневой системы. I. Физические основы многоуровневого подхода. // Физическая мезомеханика. 2006. — Т. 9. — № 3. - С. 9-22.

48. Панин В.Е., Панин A.B. Эффект поверхностного слоя в деформируемом твердом теле. // Физическая мезомеханика. 2005. - Т. 8. - № 5. - С. 7-15.

49. Панин В.Е., Панин A.B. Масштабные уровни гомеостаза в деформируемом твердом теле. // Физическая мезомеханика. 2004. - Т. 7. - № 4. - С. 423.

50. Туманов Н.В., Лаврентьева М.А., Черкасова С.А. Реконструкция и прогнозирование развития усталостных трещин в дисках газотурбинных двигателей. // Конверсия машиностроения. 2005. - № 4-5. - С. 98-106.

51. Иванова B.C., Шанявский A.A. Количественная фрактография усталостного разрушения. Челябинск: Металлургия., 1988. - 399 с.

52. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Елсукова Т.Ф., Иванчин А.Г. Структурные уровни деформации твердых тел // Известия вузов. Физика. 1982. — Т. 25. — № 6. - С. 5-27.

53. Панин В.Е. Физические основы мезомеханики среды со структурой // Известия вузов. Физика. 1992. - Т. 35. -№ 4. - С. 5-18.

54. Тимошенко С.П. Курс теории упругости. Киев : Наукова думка, 1972.-501 с.

55. Арнольд Э.Э., Бакман М.Е., Баранов Н.З. и др. Напряжения и деформации в деталях и узлах машин. — М. : Машгиз, 1961. — 563 с.

56. Шанявский A.A. Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций. — Уфа : Изд-во «Монография», 2003. — 803 с.

57. Смитлз К. Дж. Металлы. Справочник. М. : Металлургия, 1980. — 446с.

58. Дриц М.Е., Будберг П.Б., Бурханов Г.С. и др. Свойства элементов. Справочник. -М. : Металлургия, 1983. —671 с.

59. Лихтман В.И., Щукин Е.Д., Ребиндер П.А. Физико-химическая механика металлов. -М. : Изд-во Академии Наук СССР, 1962. 303 с.

60. Кудряшов В.Г., Смоленцев В.И. Вязкость разрушения алюминиевых сплавов. М. : Металлургия, 1976. — 294 с.

61. Орир Дж. Физика. М. : Мир, 1981. - Т. 2 - с. 342-622.

62. Шеннон К.Э. Математическая теория связи. Работы по теории информации и кибернетики. М. : Мир, 1963. - С. 243-332.

63. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов. М. : Металлургия, 1976.-456 с.

64. Ермишкин В.А., Мурат Д.П., Подбельский В.В. Информационная технология фотометрического анализа усталостной повреждаемости материалов. // Информационные технологии. 2007. - № 11. - С. 65-70.

65. Ермишкин В.А., Мурат Д.П., Подбельский В.В. Применение фотометрического анализа структурных изображений для оценки сопротивления усталостному разрушению. // Автоматизация и современные технологии. 2008. — №2.-С. 11-21.

66. Коллинз. Дж. Повреждение материалов в конструкциях, анализ, предсказание, предотвращение. М. : Мир, 1984 - 624 с.

67. Miner M.A. Cumulative damage in fatigue. // Jour, of Appl. Mech. 1945. -V. 12.-№9.-P. 159-164.

68. Гнеденко Б.В., Хинчин А .Я. Элементарное введение в теорию вероятностей.-M. : Наука, 1964.-С. 141.

69. Колмогоров А.Н. О логарифмически-нормальном распределении частиц при дроблении. // Доклады АН СССР, 1941 Т. 31 - № 2. - С. 99-101.

70. Новиков И.И., Ермишкин В.А., Гребнева B.C. и др. О функции распределения размеров чашечек на поверхности вязких изломов. //Доклады АН СССР, 1984. Т. 274. - № 2. - С. 318-320.

71. Худсон Д. Статистика для физиков. М. : Мир, 1967. - 242 с.

72. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999. - 589 с.

73. Овчинников И.Н. Виброиспытания, диагностика и прогнозирование усталостного разрушения. -М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. 128 с.

74. Ермишкин В.А., Лепешкин Ю.Д. Метрологические аспекты аналитического описания кривых усталости металлов и сплавов. // Перспективные материалы.-2001.-№ 5.-С. 90-97.

75. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций. М. : Высшая школа, 1971. - 759 с.

76. Филоненко-Бродич М.М. Теория упругости. М. : Физматгиз, 1959. —364 с.

77. Иванова B.C., Ермишкин В.А. Прочность и пластичность металлов и монокристаллов. М. : Металлургия, 1976. — 90 с.

78. Справочник по авиационным материалам. Цветные сплавы. / Под ред. С.И. Кишкина, И.Н. Фридляндер. М. : Машиностроение, 1965. - Ч. 1 — 455 с.

79. Трощенко В.Т. Усталость и неупругость металлов. — Киев : Наукова Думка, 1971.-267 с.

80. Николаев Г.А., Фридляндер И.Н., Арбузов Ю.П. Свариваемые алюминиевые сплавы. -М. : Металлургия, 1990. — 296 с.

81. Кольер Р., Беркхарт К., Лин JI. Оптическая голография. М. : Мир, 1973.-686 с.

82. Островский Ю.И., Бутусов М.М., Островская Г.В. Голографическая интерферометрия. -М. : Наука, 1977. 339 с.

83. Денисюк Ю.Н. Принципы голографии. JI. : ГОИ, 1978. - 125 с.

84. Патент №2300758. Способ дифференциального дилатометрического анализа образцов исследуемых материалов в контрастных структурных состояниях. / Ермишкин В.А., Минина H.A., Федотова H.JI. Бюллетень изобретений. -№ 1.-2007.

85. Авторское свидетельство №1786132. Способ механико-термической обработки конструкционных сплавов. / Новиков И.И., Ермишкин В.А., Кулагин С.П. и др. Бюллетень изобретений. - № 1. - 1993.