Пресс-релизы // » Добавить пресс-релиз

Информационная энтропия для предсказания разрушений

Фундаментальное исследование учёных Тольяттинского госуниверситета (ТГУ) может привести к появлению нового способа прогнозирования разрушений ответственных изделий на объектах повышенной опасности. Суть способа в объединении методов количественного рекуррентного анализа и акустической эмиссии. В перспективе для этого может быть создана новая интеллектуальная диагностическая система.
Ученые ТГУ установили взаимосвязь между изменением поведения материала на микроуровне при пластической деформации, которая неминуемо заканчивается макроскопической потерей устойчивости и разрушением, и увеличением количества информации, содержащейся в потоке сигналов акустической эмиссии (АЭ) – ультразвукового «крика», который издает материал при его деформировании. Количество информации – это в некотором смысле такая же измеряемая величина как объем или скорость, и она характеризуется информационной энтропией Шеннона. Исследования проводили на образцах серебра и меди, одновременно фиксируя диаграммы растяжения и записывая сигналы акустической эмиссии.
Материалы, в том числе металлические, из которых изготовлены все конструкции, при эксплуатации постепенно разрушаются. Это приводит к экономическим потерям, а иногда к техногенным катастрофам. Чтобы избежать этого, учёные всего мира пытаются спрогнозировать момент начала разрушений. В частности, используют метод акустической эмиссии: на металле закрепляют специальные высокочастотные датчики, которые «слышат» ультразвук, издаваемый металлом и фиксируют текущее состояние объекта.
Сотрудники научно-исследовательского института прогрессивных технологий (НИИПТ) ТГУ – младший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук Эйнар Аглетдинов и ведущий научный сотрудник, доктор физико-математических наук Игорь Ясников применили сравнительно новый метод статистической обработки сигналов АЭ – количественный рекуррентный анализ (КРА), вычислив как меняется энтропия Шеннона. Ее рост говорит о критическом изменении текущего состояния материала, связанном с резким увеличением количества мало предсказуемых, но масштабных событий. В обычной жизни таким событиям соответствует понятие сенсации – что-то из ряда вон.
– Метод КРА широко и успешно применяется для обработки самых разных сигналов не только в физике, но и в экономике, климатологии, океанологии, медицине. А вот применительно к акустической эмиссии метод КРА ранее практически не применялся, – рассказывает Эйнар Аглетдинов. – Ценность нашей работы в том, что мы, применяя эту связку, сначала вычислили критический момент, когда происходят необратимые процессы, приводящие к разрушению материала, а затем смогли подтвердить теорию экспериментально.
Запись непрерывного потока сигналов АЭ без специальных методов анализа не позволяет определить начало каких-то серьезных изменений. В описанной работе ученые научились выявлять из анализа потока сигналов АЭ момент взрывного роста энтропии Шеннона, что говорит о многократном усложнении процесса.
Также исследователи проанализировали экспериментальные кривые растяжения, одновременно с которыми была записана АЭ. По ним на основании представлений о физике процесса пластической деформации были определены точки, в которых кривые растяжения меняют свой характер. Первая такая точка совпала с моментом взрывного роста энтропии Шеннона. Именно этому моменту, предположительно, соответствует начало деструктивных изменений в материале как предвестниках полного разрушения образца.
Важно то, что для определения такой критической точки из кривой растяжения, образец надо довести до разрушения, а соответствующий ей момент резкого изменения энтропии Шеннона можно определить практически одновременно с этим изменением. То есть сочетая методы КРА и АЭ, образец не надо разрушать, чтобы определить момент, когда разрушение только начинается.
Пока это фундаментальная работа, но она имеет большой потенциал в будущем стать основой эффективной методики прогнозирования разрушения реальных изделий.
Статья учёных ТГУ с результатами экспериментов опубликована на английском языке в издании Physical Review. Самый престижный научный журнал по физике существует с 1893 года. За 130 лет в нём были опубликованы фундаментальные статьи, определившие развитие физической мысли: от измерения заряда электрона до предсказания существования бозона Хиггса за 50 лет до его обнаружения.
Исследование проведено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках реализации научного проекта № 22-72-00117.

Контактное лицо: Ольга Колпашникова
Компания: Тольяттинский государственный университет
Добавлен: 22:42, 12.01.2024 Количество просмотров: 561
Страна: Россия


Алтайский ГАУ поднялся на 9 позиций в «Национальном рейтинге университетов» от «Интерфакс», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 11:24, 26.06.2025, Россия84
Группа «Интерфакс» представила XVI ежегодный «Национальный рейтинг университетов» (НРУ) 2025 года, в котором Алтайский государственный аграрный университет продемонстрировал положительную динамику.


Самые актуальные вопросы развития молочной отрасли в Сибири обсудили в Алтайском ГАУ, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 11:10, 26.06.2025, Россия76
25 июня на базе Алтайского государственного аграрного университета состоялось Межрегиональное совещание представителей молочной отрасли Сибирского федерального округа


Молодой ученый Алтайского ГАУ принимает участие в Международной летней школе по селекции в Москве, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 10:39, 26.06.2025, Россия62
В Москве начала работу Международная летняя школа «Современные технологии селекции растений»


В Алтайском ГАУ стартовала приемная кампания-2025, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 20:50, 22.06.2025, Россия214
В этом году абитуриентов Алтайского государственного аграрного университета ждут почти 2000 мест по всем формам обучения


Алтайский ГАУ вошел в топ-10 Индекса читательской активности вузов, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 18:48, 22.06.2025, Россия91
Консорциум сетевых электронных библиотек (СЭБ) опубликовал первый Индекс читательской активности вузов за 2024-2025 учебный год, в котором приняли участие 417 вузов из различных регионов России.


В Алтайском ГАУ вспоминают труды и дни известного изобретателя Николая Капустина, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 19:19, 18.06.2025, Россия111
10 июня 2025 года ушел из жизни доцент кафедры механизации производства и переработки сельскохозяйственной продукции Алтайского государственного аграрного университета, известный изобретатель Николай Игнатьевич Капустин


Ученый Алтайского ГАУ отмечена Благодарственным письмом Совета Федерации в рамках форума «Труженики села», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 13:55, 10.06.2025, Россия112
В Москве состоялось награждение победителей «Национального органического конкурса 2025».


Директор Спб ФИЦ РАН Андрей Ронжин: «Роботизированные системы и технологии искусственного интеллекта скоро войдут во все сферы АПК!», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 13:54, 10.06.2025, Россия184
Директор Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра Российской академии наук, д.т.н., профессор РАН Андрей Ронжин в интервью рассказал о том, какие решения для отечественного АПК предлагают участники V международной конференции «Цифровизация сельского хозяйства и органическое производство ADOP 2025». Мероприятие прошло 3-6 июня на базе Алтайского государственного аграрного университета.


Разработана инновационная микробиологическая платформа для консервирования кормов, АО «СОЮЗСНАБ», 13:44, 10.06.2025, Россия100
Завершена разработка нового микробиологического препарата — биоконсерванта «Имба», предназначенного для эффективного силосования и консервирования кормов.


Алтайский ГАУ посетила делегация Синьцзянской Академии сельскохозяйственных наук, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:41, 05.06.2025, Россия320
Алтайский государственный аграрный университет с ознакомительным визитом посетила делегация Синцзянского исследовательского Института механизации сельского хозяйства Синцзянской Академии сельскохозяйственных наук (КНР)


ТГУ приступает к созданию «Питона», ТГУ, 21:55, 05.06.2025, Россия156
ТГУ займётся разработкой комплексного гидрологического зонда «Питон»


Ученые Алтайского ГАУ прокомментировали цветение каштанов в Барнауле, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 08:36, 29.05.2025, Россия365
Ученые-дендрологи Алтайского государственного аграрного университета считают преждевременным использовать Конский каштан для массового озеленения городских территорий в регионе, но рекомендуют его для точечной посадки в качестве декоративной древесной породы


В Алтайском ГАУ состоялась лекция Российского общества «Знание», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 08:34, 29.05.2025, Россия165
В рамках сотрудничества Министерства сельского хозяйства РФ и Российского общества «Знание» в Алтайском государственном аграрном университете состоялась лекция, посвященная духовным константам российской цивилизации


Более 80 ученых из 16 стран мира в Алтайском ГАУ обсудят актуальные вопросы цифровизации сельского хозяйства и органического производства, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:30, 27.05.2025, Россия241
3-6 июня в Алтайском государственном аграрном университете состоится Пятая международная конференция «Цифровизация сельского хозяйства и органическое производство ADOP 2025»


В ТГУ создают 3D-принтер для металлических изделий, ТГУ, 22:30, 27.05.2025, Россия342
Учёные и студенты Тольяттинского государственного университета разрабатывают технологию, которая позволит «печатать» сложные детали для авиации, машиностроения и судостроения.


  © 2003-2025 inthepress.ru