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: 559
Страна: Россия


Ученые Алтайского ГАУ прокомментировали цветение каштанов в Барнауле, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 08:36, 29.05.2025, Россия275
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, Россия84
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, Россия198
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, Россия287
Учёные и студенты Тольяттинского государственного университета разрабатывают технологию, которая позволит «печатать» сложные детали для авиации, машиностроения и судостроения.


В Алтайском ГАУ подвели итоги регионального этапа конкурса «АгроНТРИ-2025», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:26, 27.05.2025, Россия184
16 и 17 мая на базе Алтайского государственного аграрного университета прошел региональный этап Всероссийского конкурса для учащихся общеобразовательных учреждений сельских поселений и малых городов «АгроНРТИ-2025» по направлениям «АгроБио», «АгроКоптеры», «АгроКосмос», «АгроРоботы», «АгроМетео», «ДоброПчел», «АгроВет», «АгроСмарт», «АгроСити».


Генетика и социальная роль собаководства: Ведущие эксперты регионов России обсуждают актуальные вопросы кинологии на научно-практической конференции в Алтайском ГАУ, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:40, 21.05.2025, Россия151
Сегодня в Алтайском государственном аграрном университете стартовала IV Всероссийская (национальная) научно-практическая конференция «Актуальные вопросы кинологии»


В Алтайском ГАУ прошел региональный этап Всероссийского конкурса для школьников «АгроНТРИ-2025», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:59, 19.05.2025, Россия80
На базе Алтайского государственного аграрного университета состоялся очный региональный этап Всероссийского конкурса для школьников сельских поселений и малых городов «АгроНТРИ-2025»


Рынок биотехнологий в АПК вырастет до 190 млрд руб. к 2028 году – РСХБ, Калужский РФ АО «Россельхозбанк», 12:04, 17.05.2025, Россия299
Биотехнологии в АПК являются инструментом для роста эффективности производства продуктов питания. Промышленное использование биологических процессов поможет аграриям увеличивать урожайность, получать функциональные продукты с новыми свойствами и качествами и снижать себестоимость продукции.


Ученый Алтайского ГАУ представит свою площадку «Ночи музеев-2025» в рамках «Программы партнеров Краеведческого музея», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 12:02, 17.05.2025, Россия297
17 мая в Алтайском крае уже в 20-ый раз пройдет всероссийская акция «Ночь музеев-2025», активное участие в которой принимает Алтайский государственный аграрный университет


Алтайский бренд, получивший сертификат при помощи Центра компетенций развития органической и «зеленой» продукции Роскачества на базе АГАУ, стал победителем Национального органического конкурса, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:57, 14.05.2025, Россия84
В Москве подвели итоги четвертого Национального органического конкурса. О результатах сообщил ТГ канал Губернатора Алтайского края


Более 300 школьников из 4 регионов России примут участие в очном региональном этапе Всероссийского конкурса АгроНТРИ-2025 в Алтайском ГАУ, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:46, 14.05.2025, Россия82
16 и 17 мая на базе Алтайского государственного аграрного университета пройдет очный региональный этап Всероссийского конкурса для школьников сельских поселений и малых городов АгроНТРИ-2025


12 локаций предлагает посетить барнаульцам и гостям города Алтайский ГАУ в рамках всероссийской акции «Ночь музеев-2025», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:11, 12.05.2025, Россия112
17 мая в Алтайском крае уже в 20-ый раз пройдет всероссийская акция «Ночь музеев-2025», активное участие в которой принимает Алтайский государственный аграрный университет


Молодые ученые Алтайского ГАУ провели закладку полевого опыта в рамках гранта «Влияние технологий и доз внутрипочвенного внесения жидких минеральных удобрений на формирование урожая яровой пшеницы», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 07:15, 11.05.2025, Россия96
Научный коллектив молодых ученых Алтайского государственного аграрного университета, ставший обладателем гранта Ученого совета вуза в 2025 г., приступил к его реализации


Ведущие эксперты из 8 регионов России обсудят актуальные вопросы кинологии на научно-практической конференции в Алтайском ГАУ, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 16:49, 06.05.2025, Россия142
21-22 мая в Алтайском государственном аграрном университете пройдет IV Всероссийская (национальная) научно-практическая конференция «Актуальные вопросы кинологии»


Ученые Алтайского ГАУ и СО РАН раскрыли роль России в развитии мегацивилизаций Востока и Запада, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:21, 30.04.2025, Россия120
Вышла из печати новая монография, подготовленная при участии ученых Алтайского государственного аграрного университета: Иванов А.В. Россия в средокрестии пространств и времен (опыт синтетического цивилизационного подхода). Барнаул: Новый формат, 2025. 303 с.


  © 2003-2025 inthepress.ru