Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Выбор частоты дискретизации и оптимальный способ цифровой обработки сигналов в задачах рассмотрения случайного процесса нагружения для оценки долговечности

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-7-64-72

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрены теоретические и практические вопросы цифровой обработки информации в задачах оценки долговечности в процессе нагружения. В связи со спецификой задачи, в которой первостепенное значение имеет точное определение величин экстремумов и их последовательности, ряд общепринятых рекомендаций оказывается неприемлемым. Так, например, теорема Котельникова, которая первоначально была предложена применительно к задачам оценки частотного состава процесса, может привести к значительным погрешностям. Показано, что требования, предъявляемые к анализу случайных процессов нагружения для дальнейшей оценки долговечности, в силу своей специфики находятся в противоречии с указанными требованиями, а именно, при выборе частоты согласно этому правилу можно допустить ошибку, причем не в запас оценки прочности. Рассмотрен вопрос цифровой фильтрации аппаратных выбросов. Проанализированы альтернативные подходы к выделению экстремумов случайного процесса: 1) непосредственное аппаратное выделение экстремумов; 2) дискретизация по методу пересечений уровней. Последний подход обладает оптимальным алгоритмом для выделения экстремумов и дает возможность с меньшими затратами и большей точностью выделить экстремумы случайного процесса. Естественный переход к целочисленной арифметике позволяет провести дальнейшую оптимизацию данного алгоритма. На модельных и реальных примерах продемонстрирован выигрыш в терминах быстродействия и оперативной памяти, что в конечном счете будет способствовать увеличению достоверности информации, необходимой для оценки долговечности. Экономия на памяти и быстродействии позволит обрабатывать более длительные реализации, что в результате даст возможность уточнения долговечности на стадии промышленной эксплуатации и для оценки остаточного ресурса.

Об авторах

И. В. Гадолина
Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН
Россия
101000, Москва, Малый Харитоньевский переулок, 4


Н. Г. Лисаченко
АО «ОНПП «Технология» им. А. Г. Ромашина»
Россия
249031, г. Обнинск, Калужская область, Киевское шоссе, 15


Ю. А. Свирский
Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. Жуковского
Россия
140180, г. Жуковский, Московская область, улица Жуковского, 1


Д. А. Дубин
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана
Россия
105005, Москва, улица 2-я Бауманская, д. 5, стр. 1


Список литературы

1. Махутов Н. А., Гаденин М. М. Развитие фундаментальных и прикладных исследований в области машиноведения с использованием критериев прочности, ресурса, живучести и безопасности / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 10. С. 41 – 52.

2. Свирский Ю. А., Стерлин А. Я. Метод компактной регистрации напряжений при ресурсных испытаниях / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 4. С. 64 – 65.

3. Georgievskaia E. Justification of the hydraulic turbines lifetime from the standpoint of the fracture mechanics. Full bibliographic details / Procedia Structural Integrity. 2018. P. 971 – 975. DOI: 10.1016/j.prostr.2018.12.181.

4. Адлер Ю. П., Гадолина И. В., Ляндрес М. Н. Бутстреп-моделирование при построении доверительных интервалов по цензурированным выборкам / Заводская лаборатория. 1987. Т. 53. № 10. С. 90 – 94.

5. Гадолина И. В., Грызлова Т. П., Дубин Д. А., Петрова И. М., Филимонова Н. И. Исследование нагруженности транспортных машин во временной и частотной области / Сборник трудов 4-й Международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию ИМАШ РАН. Живучесть и конструкционное материаловедение ЖивКоМ. — М.: ИМАШ РАН, 2018. С. 84 – 86.

6. ГОСТ 25.101–83. Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов. — М.: Стандартинформ, 2005. — 25 с.

7. Dirlik T. Application of Computers in Fatigue Analysis. PhD thesis. — The University of Warwick, 1985.

8. Описание изобретения к авторскому свидетельству 1322161. Устройство для определения экстремумов электрического сигнала. Ин-т технической теплотехники НАН Украины. — Киев, 1986.

9. Никольский Л. Н., Коцубенко В. П., Игнатенко Ю. В. Применение классифицирующих устройств типа KLA-2 для исследования нагруженности рам вагонных тележек. — В сб.: Вопросы исследования надежности и динамики. — Брянск. Приокское книжное издательство, 1974. С. 5 – 11.

10. Gadolina I., Zaynetdinov R. The estimation of the sufficient random loading realization length in the problem of machine parts longevity / Proceedings of 2018 IEEE 9th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies, «DESSERT». 2018. P. 159 – 162. DOI: 10.1109/DESSERT.2018.8409119.

11. Котельников В. А. Теория потенциальной помехоустойчивости. — М.: Госэнергоиздат, 1956. — 152 с.

12. Yung-Li Lee at al. Fatigue Testing and Analysis (Theory and Practice). — Amsterdam: Elsevier, 2005. — 417 p.

13. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных / Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 540 с.

14. Гадолина И. В., Петрова И. М., Шашкова Е. В., Беневоленская Е. М. Анализ нагруженности и составление обобщенного спектра нагружения для оценки долговечности боковой рамы тележки / Живучесть и Конструкционное материаловедение. Труды конференции. Т. 1. — Москва, 2012. С. 67 – 72.

15. Фишер Р., Хайбах Э. Моделирование функций нагружения в опытах по оценке материалов. — В кн. Поведение стали при циклических нагрузках / Под ред. В. Даля; пер. с нем. — М.: Металлургия, 1983. С. 368 – 405.

16. Гадолина И. В. Оценка погрешности дискретизации процесса нагружения и ее влияние на расчетный ресурс / Труды IX научной конференции молодых ученых ИМАШ РАН. 1982. Деп. № 4787-83 С. 150 – 154.

17. Гитис Э. И. Преобразование информации для электронных цифровых устройств. — М.: Энергия, 1975. — 240 с.

18. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. — М.: Машиностроение. 1993. — 364 с.

19. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. — Vienna, Austria: R Foundation for Statistical Computing, 2017; https://www.R-project.org


Для цитирования:


Гадолина И.В., Лисаченко Н.Г., Свирский Ю.А., Дубин Д.А. Выбор частоты дискретизации и оптимальный способ цифровой обработки сигналов в задачах рассмотрения случайного процесса нагружения для оценки долговечности. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019;85(7):64-72. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-7-64-72

For citation:


Gadolina I.V., Lisachenko N.G., Svirskiy Y.A., Dubin D.A. The choice of the sampling frequency and optimal method of signal digital processing in the problems considering random loading process for assessing durability. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2019;85(7):64-72. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-7-64-72

Просмотров: 58


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)