Введение
Глава 1. Анализ проблемы оценки усталостных разрушений металлоконструкций в процессе их эксплуатации 13
1.1 Описание объекта исследования 13
1.1.1 Анализ и классификация элементов сплава 14
1.1.2 Накопление повреждений в нагруженных материалах 20
1.1.3 Элементы дефектной структуры поверхности металлов и сплавов при циклическом нагружении 25
1.2 Оценка долговечности материала на основе анализа микроструктуры 27
1.3 Описание исходных данных для формирования модели накопления повреждений на микроструктуре поверхности 32
1.4 Методы классификации изображений 35
1.5 Результаты анализа существующих подходов к оценке поврежденности микроструктур 37
1.6 Постановка задач и цели исследования 39
Глава 2. Построение модели накопления повреждений на микроструктуре поверхности металлов и сплавов 41
2.1 Анализ проблемы моделирования процесса накопления повреждений микроструктуры поверхности металлов и сплавов 42
2.2 Разработка модели накопления повреждений на микроструктуре поверхности металлов и сплавов с использованием клеточного автомата 46
2.2.1 Структура клеточного автомата, применяемого для формирования модели накопления повреждений на микроструктуре поверхности 47
2.2.2 Начальная инициализация расчетного поля клеточного автомата 48
2.2.3 Методика расчета нового состояния клетки 50
2.3 Модель накопления повреждений на микроструктуре поверхности с
учетом механизма наращивания грубых полос скольжения и образования
трещин 58
2.3.1 Формирование списка параметров ГПС 59
2.3.2 Формирование правил образования ГПС 60
2.3.3 Формирование правил развития ГПС 62 2.3.4 Формирование правил образования трещины 68
2.3.5 Параметры модели клеточного автомата, характеризующие ГПС и трещины на изображении микроструктуры поверхности 71
2.3.6 Моделирование накопления повреждений на микроструктуре поверхности 77
2.4 Выводы 78
Глава 3. Разработка классификаторов изображений микроструктуры поверхности на основе модели накопления повреждений 80
3.1 Разработка алгоритма классификации по параметрам изображений металлов и сплавов на основе модели накопления повреждений на микроструктуре поверхности 80
3.2 Разработка алгоритма нейросетевой классификации изображений металлов и сплавов на основе модели накопления повреждений на микроструктуре поверхности 83
3.3 Алгоритм совместного использования классификаторов изображений микроструктуры поверхности металлов и сплавов 92
3.4 Методика оценки точности работы классификатора изображений микроструктуры поверхности металлов и сплавов 93
3.5 Выводы 95
Глава 4. Практическая реализация и вычислительные эксперименты 97
4.1 Описание программной реализации 97
4.2 Моделирование процесса накопления повреждений микроструктуры поверхности на базе разработанного программного обеспечения 99
4.2.1 Описание тестовых множеств изображений 100
4.2.2 Моделирование процесса накопления повреждений микроструктуры поверхности металлов и сплавов 103
4.2.3 Анализ результатов моделирования процесса накопления повреждений микроструктуры поверхности 106
4.3 Оценка работы классификатора по параметрам (величине относительной поврежденности) изображений микроструктуры поверхности металлов и сплавов 119
4.4 Оценка работы классификатора по параметрам (относительному изменению затемнения образца) изображений микроструктуры поверхности металлов и сплавов 124
4.5 Оценка работы нейросетевого классификатора изображений микроструктуры поверхности металлов и сплавов 126
4.6 Использование модели накопления повреждений для выявления изменений в условиях проведения испытаний на циклические нагрузки 128
4.7 Использование модели накопления повреждений для оценки остаточного ресурса объекта по изображениям микроструктуры поверхности 131
4.8. Анализ результатов практического применения разработанной модели накопления повреждений на микроструктуре поверхности и алгоритмов работы классификаторов изображений микроструктуры поверхности металлов и сплавов 132
4.9 Выводы 135
Заключение 137
Основные обозначения и термины 140
