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: 563
Страна: Россия


Врио ректора АГАУ Владимир Плешаков принял участие в работе 9-ой международной выставки ЭКСПО «Китай- Евразия», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 15:37, 03.07.2025, Россия173
С 25 по 29 июня в городе Урумчи Синьцзян-Уйгурского автономного района (СУАР КНР) врио ректора Алтайского государственного аграрного университета Владимир Плешаков в составе делегации Алтайского края принимал участие в работе 9-ой международной выставки ЭКСПО «Китай- Евразия».


Автопарк Алтайского ГАУ пополнился сразу новыми 2 автобусами, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 15:05, 03.07.2025, Россия169
В Алтайский государственный аграрный университет прибыли 2 новых автобуса «Газель Next» A65R52, приобретенных вузом в рамках федеральной программы «Профессионалитет»


Алтайский ГАУ принял участие во Всероссийской ярмарке трудоустройства «Работа России. Время возможностей», Алтайский государственный аграрный университет, 10:44, 03.07.2025, Россия149
В Алтайском крае прошел федеральный этап Всероссийской ярмарки трудоустройства «Работа России. Время возможностей».


В ТГУ выводят на новый уровень создание «умных покрытий», ТГУ, 22:14, 30.06.2025, Россия184
Учёные Тольяттинского государственного университета совершенствуют технологию плазменно-электролитического оксидирования для получения принципиально новых многофункциональных smart-покрытий, применяемых в медицине и технике.


Алтайский ГАУ поднялся на 9 позиций в «Национальном рейтинге университетов» от «Интерфакс», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 11:24, 26.06.2025, Россия157
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, Россия134
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, Россия99
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, Россия239
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, Россия114
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, Россия130
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, Россия128
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, Россия205
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, Россия119
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, Россия335
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, Россия178
ТГУ займётся разработкой комплексного гидрологического зонда «Питон»


  © 2003-2025 inthepress.ru