Численные методы для задач неразрушающего контроля биологических, технических и бионических конструкций

Получена численная методика получения тензора упругих параметров материала по данным вибрационных испытаний. Рассмотрены изотропные и анизотропные материалы, многослойные композиты полотняного плетения и из слоёв с однонаправленной укладкой волокон. Также рассмотрены постановки с частотными зависимостями параметров материала. Методика сформулирована для тонкого образца произвольной геометрии. Продемонстрировано успешное получение параметров материалов по экспериментальным АЧХ. Программная реализация позволяет решать обратную задачу на одном компьютере за единицы минут. Получены результаты моделирования задач медицинского ультразвукового исследования в полностью трёхмерной постановке с использованием матричного и линейного датчиков. Рассмотренные постановки характерны для транскраниального ультразвукового исследования тканей мозга через стенку черепа, также для УЗИ опорно-двигательного аппарата человека. Численно исследованы механизмы появления артефактов на УЗИ-изображениях. Получена архитектура свёрточной нейронной сети для обработки данных УЗИ в трёхмерной пространственной постановке. Рассмотрено совместное использование свёрточных нейронных сетей и классических градиентных методов. Получено решение задачи о восстановлении параметров гетерогенной среды сложной структуры на основании сканирования упругими волнами с поверхности. Получена численная методика корректировки аберраций на трёхмерном ультразвуковом изображении. Рассмотрены аберрации при наличии акустически контрастного слоя и расположении интересующего объекта за границей раздела сред. В роли целевого объекта были рассмотрены модельные яркие отражатели, которые могут быть легко штатно воспроизведены на медицинском фантоме в натурных испытаниях. Методика использует сочетание свёрточных нейронных сетей и классических подходов, типичных для ультразвуковой техники.