Разработка теоретико-экспериментальных и интеллектуальных методов идентификации поврежденного состояния конструкций на основе анализа деформационных откликов

Проект направлен на проведение ряда исследований, основанных на теоретических и модельных экспериментальных подходах в области неразрушающего контроля различных структур. Целью проекта является разработка неразрушающих методов экспресс оценки свойств и структурных параметров поврежденных конструкций и их отдельных элементов, и применения искусственных нейронных сетей. Исследования проводятся на основе анализа динамических откликов конструкций при импульсном либо стационарном воздействии на ее определенной части. Оценка свойств и параметров поврежденной конструкции основывается на обработке амплитудных, спектральных, фазовых и дисперсионных характеристик деформационных откликов конструкций. Производится восстановление информации о физических и прочностных свойствах материала, повреждениях в виде дефектов в структуре и технического состояния конструкции. В качестве базовой конструкций могут быть рассмотрены строительные линейно протяженные конструкции. Примером таких конструкций могут являться металлические и ж/б балочные элементы, опоры ЛЭП, конструкции мостового или ферменного типа с наличием неоднородной структуры и дефектов. Данные исследования приобретают особую актуальность при разработке ж/б конструкций из новых материалов, структура которых обладает вариатропностью, и имеет вероятность наличия повреждений, а также для конструкций, имеющих критические элементы в их текущей эксплуатации, либо истекший срок службы. Базовые методы исследований позиционируются на применении упрощенных корреляционных функциональных зависимостях одного из параметров динамического отклика конструкции при ее возбуждении, и могут применятся локально. При рассмотрении в конструкции отдельных ее элементов требуется применение модельного подхода с множеством входных параметров и использования кусочно-линейных моделей, что увеличивает трудоемкость постановки задачи исследований и требует наличие цифровых моделей и их дальнейшей оптимизации. В качестве эффективного инструмента для идентификации физических и прочностных свойств материала, оценки параметров повреждений, дефектов структуры и технического состояния в неоднородных элементах строительных конструкций и средах могут применятся интеллектуальные методы исследований с использованием искусственных нейронных сетей различных топологий. Исследования основаны на модельных подходах решения прямых и обратных задач динамики тержневых и слоистых структур с повреждениями и дефектами, и анализе входных данных в виде деформационных откликов и их параметризации при различных вибрационных воздействиях. Построенные методики будут включать алгоритмы идентификации, основанные на численно-аналитическом и экспериментальном подходах и совместном применении ИНС. Научная значимость исследований вытекает из построения методик решения ряда прямых и обратных задач коэффициентных задач при аналитическом и численном моделировании конструкции, определении их эффективности при экспериментальной апробации, построения критериев отбора элементов динамических откликов и совместного использования ИНС. Тем самым будет оценена скорость идентификации искомых параметров конструкции в рамках поставленной задачи. Актуальность исследований основана на применении разработанных методик для экспресс оценки свойств, структуры и дефектов при проведении натурной верификации и паспортизации конструкций как при текущей эксплуатации так и для конструкций с истекающим или критическим сроком службы. Научная новизна исследований состоит в поиске подходов и алгоритмов к решению ряда прямых и обратных задач реконструкции свойств, параметров, повреждений и структуры конструкции простой конфигурации на основе выявленных признаков переходных критериальных состояний с применением интеллектуальных алгоритмов экспресс обработки входной информации.