Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса
Представлена модель учета влияния сопутствующих факторов на точность акустических измерений, обработка данных в которой осуществляется байесовской сетью. Разработана база данных, на основании которой определяется структура взаимосвязей сети Байеса и априорное вычисление вероятностей значений взаим...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2009
|
| Назва видання: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103364 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса / А.С. Бабичев, С.А. Бабичев, А.В. Шарко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2009. — № 2. — С. 15-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-103364 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1033642025-02-23T18:14:52Z Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса Model of allowing for the influence of concurrent factors on the accuracy of determination of mechanical characteristics of metals based on Bayesian network Бабичев, А.С. Бабичев, С.А. Шарко, А.В. Техническая диагностика Представлена модель учета влияния сопутствующих факторов на точность акустических измерений, обработка данных в которой осуществляется байесовской сетью. Разработана база данных, на основании которой определяется структура взаимосвязей сети Байеса и априорное вычисление вероятностей значений взаимодействующих факторов. В результате компьютерного моделирования получены вероятностные характеристики сопутствующих факторов при различных значениях относительного изменения скорости ультразвука, что позволяет предсказать характер влияния каждого фактора в отдельности и их совокупного влияния на скорость распространения ультразвука в металле. The paper presents a model of allowing for the influence of concurrent factors on the accuracy of acoustic measurements, in which data processing is performed by Bayesian network. A data base was developed from which the correlation structure of the Bayesian network is established and a priori calculation of the probabilities of interacting factor values is performed. Computer simulation allowed derivation of probability characteristics of the concurrent factors at different values of relative change of ultrasound velocity, this allowing prediction of the nature of the influence of each factor separately and of their totality on the velocity of ultrasound propagation in the metal. 2009 Article Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса / А.С. Бабичев, С.А. Бабичев, А.В. Шарко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2009. — № 2. — С. 15-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0235-3474 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103364 620.179.16 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Техническая диагностика Техническая диагностика |
| spellingShingle |
Техническая диагностика Техническая диагностика Бабичев, А.С. Бабичев, С.А. Шарко, А.В. Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description |
Представлена модель учета влияния сопутствующих факторов на точность акустических измерений, обработка
данных в которой осуществляется байесовской сетью. Разработана база данных, на основании которой определяется
структура взаимосвязей сети Байеса и априорное вычисление вероятностей значений взаимодействующих факторов.
В результате компьютерного моделирования получены вероятностные характеристики сопутствующих факторов
при различных значениях относительного изменения скорости ультразвука, что позволяет предсказать характер
влияния каждого фактора в отдельности и их совокупного влияния на скорость распространения ультразвука в
металле. |
| format |
Article |
| author |
Бабичев, А.С. Бабичев, С.А. Шарко, А.В. |
| author_facet |
Бабичев, А.С. Бабичев, С.А. Шарко, А.В. |
| author_sort |
Бабичев, А.С. |
| title |
Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса |
| title_short |
Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса |
| title_full |
Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса |
| title_fullStr |
Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса |
| title_full_unstemmed |
Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса |
| title_sort |
модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети байеса |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Техническая диагностика |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103364 |
| citation_txt |
Модель учета влияния сопутствующих факторов на точность определения механических характеристик металлов на основе сети Байеса / А.С. Бабичев, С.А. Бабичев, А.В. Шарко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2009. — № 2. — С. 15-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| work_keys_str_mv |
AT babičevas modelʹučetavliâniâsoputstvuûŝihfaktorovnatočnostʹopredeleniâmehaničeskihharakteristikmetallovnaosnovesetibajesa AT babičevsa modelʹučetavliâniâsoputstvuûŝihfaktorovnatočnostʹopredeleniâmehaničeskihharakteristikmetallovnaosnovesetibajesa AT šarkoav modelʹučetavliâniâsoputstvuûŝihfaktorovnatočnostʹopredeleniâmehaničeskihharakteristikmetallovnaosnovesetibajesa AT babičevas modelofallowingfortheinfluenceofconcurrentfactorsontheaccuracyofdeterminationofmechanicalcharacteristicsofmetalsbasedonbayesiannetwork AT babičevsa modelofallowingfortheinfluenceofconcurrentfactorsontheaccuracyofdeterminationofmechanicalcharacteristicsofmetalsbasedonbayesiannetwork AT šarkoav modelofallowingfortheinfluenceofconcurrentfactorsontheaccuracyofdeterminationofmechanicalcharacteristicsofmetalsbasedonbayesiannetwork |
| first_indexed |
2025-11-24T06:05:25Z |
| last_indexed |
2025-11-24T06:05:25Z |
| _version_ |
1849650656755843072 |
| fulltext |
УДК 620.179.16
МОДЕЛЬ УЧЕТА ВЛИЯНИЯ СОПУТСТВУЮЩИХ ФАКТОРОВ
НА ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛОВ
НА ОСНОВЕ СЕТИ БАЙЕСА
А. С. БАБИЧЕВ, С. А. БАБИЧЕВ, А. В. ШАРКО
Представлена модель учета влияния сопутствующих факторов на точность акустических измерений, обработка
данных в которой осуществляется байесовской сетью. Разработана база данных, на основании которой определяется
структура взаимосвязей сети Байеса и априорное вычисление вероятностей значений взаимодействующих факторов.
В результате компьютерного моделирования получены вероятностные характеристики сопутствующих факторов
при различных значениях относительного изменения скорости ультразвука, что позволяет предсказать характер
влияния каждого фактора в отдельности и их совокупного влияния на скорость распространения ультразвука в
металле.
The paper presents a model of allowing for the influence of concurrent factors on the accuracy of acoustic measurements,
in which data processing is performed by Bayesian network. A data base was developed from which the correlation structure
of the Bayesian network is established and a priori calculation of the probabilities of interacting factor values is performed.
Computer simulation allowed derivation of probability characteristics of the concurrent factors at different values of relative
change of ultrasound velocity, this allowing prediction of the nature of the influence of each factor separately and of their
totality on the velocity of ultrasound propagation in the metal.
В настоящее время в различных областях промыш-
ленного производства особую актуальность при-
обретает повышение точности определения меха-
нических характеристик металлов методами
неразрушающего контроля (НК), что связано с
увеличением требований, предъявляемых к дей-
ствующему промышленному оборудованию. Ме-
ханические свойства металлов определяются, в
первую очередь, технологическими процессами
воздействия на металл, а точность их определе-
ния — погрешностью измерений, в качестве ос-
новных источников которой являются условия
контроля, колебания химического состава, колеба-
ния размеров изделий, непараллельность повер-
хностей. Отдельную группу причин, обуслов-
ливающих погрешность измерений методами НК,
составляют технологические факторы, часто
встречающиеся на производстве повторные за-
калки, закалка и разный отпуск, различное время
закалки и отпуска и т. д. Выделение из комплекса
таких определяющих факторов и разработка ме-
роприятий по их учету и стабилизации при исполь-
зовании различных методов контроля составляет
одну из основных задач измерительной техники.
Вопросам повышения точности определения
механических характеристик металлов посвящено
достаточно много работ. В работе [1] авторами
определены закономерности влияния структур-
ных факторов на скорость распространения уль-
тразвука в металлах при акустическом методе НК,
представлены результаты экспериментальных
исследований по определению изменения ско-
рости ультразвука при различных режимах тер-
мической обработки. В работе [2] рассмотрена
возможность использования нескольких методов
контроля для определения физико-механических
характеристик нефтегазового оборудования, про-
веден сравнительный анализ эффективности ис-
пользования различных комбинаций методов. В
работах [3–5] предложены методы автоматизации
процесса контроля состояния исследуемых объек-
тов. Основным недостатком существующих сис-
тем технической диагностики является ограничен-
ное использование системного подхода, что спо-
собствует повышению погрешности решения пос-
тавленной задачи. Учет влияния всех мешающих
или воздействующих факторов существенно по-
вышает трудоемкость обработки данных, однако
использование современных компьютерных и
информационных технологий позволяет получить
требуемый результат при минимальных времен-
ных затратах на обработку информации.
Целью работы является разработка системы
учета влияния технологических факторов на точ-
ность определения механических характеристик
металлов при использовании акустического мето-
да НК, обработка данных в которой осуществля-
ется сетью Байеса. Выбор сети Байеса определя-
ется вероятностным характером эмпирических
данных, получаемых в результате контроля сос-
тояния объекта, поэтому установление причинно-
следственных закономерностей между техно-© А. С. Бабичев, С. А. Бабичев, А. В. Шарко, 2009
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2009 15
логическими и физико-механическими харак-
теристиками металлов позволит повысить точ-
ность определения требуемых механических и
прочностных характеристик, что уменьшит веро-
ятность возникновения аварийной ситуации на
промышленных предприятиях.
Пусть Ω — выборочное пространство случай-
ных событий, а E и H — две переменные, которые
каким-либо образом взаимосвязаны между собой.
Если переменная H принимает конкретное зна-
чение, то условная вероятность события E, т. е.
вероятность, с которой переменная E примет кон-
кретное значение, определяется из выражения:
p(E | Hk) =
p(E ∩ Hk)
p(Hk)
. (1)
Взаимоисключающие события формируют ис-
черпывающее множество, если
∪i = 1
n E1 = Ω. (2)
Две переменные не пересекаются, если они не
имеют одинаковых значений. Теория построения
сетей Байеса основывается на предположении, что
события являются исчерпывающими и не пере-
секаются. В этом случае вероятность события E
можно вычислить при помощи условных вероят-
ностей:
p(E) = ∑
i = 1
n
p(E ∪ Hi) = ∑
i = 1
n
p(E | Hi)p(Hi).
(3)
Используя формулу (1), вероятность пересе-
чения событий E и H можно выразить следующим
образом:
p(E ∩ Hk) = p(E | Hk)p(Hk) = p(Hk | E)p(E), (4)
откуда получаем:
p(Hk | E) =
p(E | Hk)p(Hk)
p(E)
. (5)
С учетом (3) формулу (5) можно представить так:
p(Hk | E) =
p(E | Hk)p(Hk)
∑
i = 1
n
p(E | Hi)p(Hi)
. (6)
Полученная формула называется формулой
Байеса.
Сеть Байеса, формируемая на основании фор-
мулы (6), представляет собой направленный ацик-
лический граф, где каждый узел представляет
собой переменную, а каждая дуга — вероятнос-
тную зависимость, определяемую количественно
использованием условного распределения вероят-
ностей для каждого узла. В состав сети Байеса
входят следующие компоненты:
– множество узлов, определяющих компонен-
ты системы;
– множество направленных связей между ком-
понентами системы.
Для адекватной работы сети необходимо вы-
полнение следующих условий:
– каждая переменная может принимать только
одно из конечного множества взаимоисключа-
ющих значений;
– переменные вместе со связями образуют
ориентированный граф без циклов;
– каждой переменной потомка A с переменны-
ми предками B1, …, Bi приписывается таблица ус-
ловных вероятностей P(A/B1, …, Bi).
Для проведения исследований использовали
следующие факторы, определяющие точность
контроля прочностных характеристик
акустическим методом технической диагностики:
А. Условия контроля
S — аппаратурная погрешность;
KS — толщина контактного слоя;
T — температура окружающей среды.
Б. Размер и материал контролируемого изделия
Q — добротность колебательной системы;
NP — непараллельность поверхностей ввода
и приема ультразвуковых колебаний;
HS — химический состав контролируемого ме-
талла.
В. Технологические факторы
Tз — температура закалки;
Tо — температура отпуска;
Tау — температура аустенизации.
В качестве выходной переменной использо-
вали относительную скорость распространения
продольной ультразвуковой волны Δv/v.
Оценка погрешностей условий контроля дана
в работе [6]. Аппаратурная погрешность изме-
рения акустических параметров характеризуется
среднеквадратичной ошибкой, которую называют
среднеквадратичной ошибкой воспроизводимости
и определяют по независимым измерениям на
одном и том же образце. Общая аппаратурная пог-
решность является результатом совместного
действия ошибки измерений, проведенных на раз-
ных установках Sуст и ошибки воспроизводимости
Sв:
S2 = Sв
2 + njSуст
2 , (7)
где nj — количество параллельных измерений
одной и той же величины на j-й установке.
В эксперименте использовали шесть экспери-
ментальных установок, на каждой из которых
было проведено по шесть измерений резонансной
частоты одного из пиков амплитудно-частотной
зависимости ультразвукового сигнала, прошедше-
16 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2009
го через образец из стали 40Х. Расчеты показали,
что Sуст = 0,13 кГц, Sв = 0,13 кГц, S = 0,34 кГц.
Относительное изменение скорости ультразвука
составило при этом приблизительно 0,09 %. Ана-
лиз результатов эксперимента позволяет дискре-
тизировать диапазон изменений аппаратурной
погрешности следующим образом:
ΔC
C ≤ 0,04 %, S — низкая (1);
0,04 % < ΔC
C ≤ 0,09 %, S — средняя (2);
ΔC
C > 0,09 %, S — высокая (3).
(8)
В работе [6] показано, что в случае бесконечно
протяженной пластины при небольших коле-
баниях толщины пластины Δl, вызванных из-
менением температуры Δt, происходит изменение
частоты на величину
Δf = –f ⎡⎢
⎣
Δl
l + (α + β) Δt⎤⎥
⎦
, (9)
где α — коэффициент линейного теплового расши-
рения; β — температурный коэффициент скорости
распространения ультразвука материала. Первое
слагаемое в квадратных скобках уравнения (9)
описывает поправку к частоте, возникающую
вследствие отклонения размера изделия от пер-
воначального значения, второе учитывает влияние
температуры на изменение размеров изделия и на
скорость распространения упругих волн в мате-
риале. Согласно теоретическим расчетам по фор-
муле (9) для стали 40Х при изменении темпера-
туры на 20 °С резонансная частота должна
уменьшаться на 5…6 кГц, что составляет прибли-
зительно 3 %. Следует отметить, что теоре-
тические расчеты в пределах допустимой ошибки
совпали с результатами экспериментальных иссле-
дований.
В работе [7] авторами проведены исследования
по оценке влияния нестабильности слоя контак-
тной жидкости в трехслойной системе: пьезопре-
образователь, контактная жидкость, изделие. По-
казано, что наличие контактной жидкости
приводит к уменьшению резонансной частоты
системы из-за эффекта присоединенной массы пь-
езоэлемента и прослойки и дополнительного на-
бега фазы в них. Эксперимент проводили на сталь-
ном образце толщиной 90 мм, толщина слоев
воды с двух сторон одинаковая и изменяется от
0,1 до 1 мм. Анализ результатов эксперимента
показал, что в исследуемом диапазоне толщин
частота резонанса отклоняется от среднего не
более, чем 0,1 кГц, что составляет приблизитель-
но 0,06 %.
Добротность колебательной системы — это
отношение энергии, запасенной в системе, к
энергии, теряемой системой за один период ко-
лебаний. Величина добротности связана с
шириной резонансного пика соотношением
Q = f
2Δf
,
(10)
где 2Δf — ширина резонансного пика на уровне
0,7.
Расчеты показали, что отклонение частоты от
резонансной на уровне 0,7 вычисляется по формуле:
Δf = f 2
nπ
|R|
μ √⎯⎯⎯⎯⎯⎯1 – |R|2
. (11)
Здесь n — количество длин волн, укладывающихся
на толщине изделия; R — коэффициент отражения
плоской монохроматической ультразвуковой
волны от плоского слоя в отсутствии поглощения;
μ — отношение волновых сопротивлений образца
и контактной жидкости:
μ = ρC
ρ0C0
, (12)
где ρ, C и ρ0, C0 — плотность и скорость ульт-
развука в образце и контактной жидкости соот-
ветственно.
Из формулы (11) следует, что чем больше n,
тем больше влияние изменения частоты на вели-
чину R, т. е. тем острее будет резонансный пик,
и, следовательно, тем достовернее можно будет
зафиксировать его положение и точнее опре-
делить величину резонансной частоты и соответ-
ственно скорости ультразвука. Эксперименталь-
ные исследования показали, что для образцов
длиной 50 мм погрешность резонансной частоты
составила 0,1 кГц или 0,06 %, а для образцов
длиной 15 мм ошибка определения резонансной
частоты не превышала 0,5 кГц или 0,3 %. Исходя
из изложенных выше соображений, была принята
следующая градация добротности колебательной
системы:
ΔC
C ≤ 0,4 %, Q — высокая (3);
0,4 % < ΔC
C ≤ 1 %, Q — средняя (2);
ΔC
C > 1 %, Q — низкая (1).
(13)
Оценка погрешности, возникающей вследст-
вие непараллельности поверхностей ввода и
приема ультразвуковых колебаний, проведена ав-
торами в работе [7]. В качестве модели исполь-
зовали цилиндрический резонатор, стенками ко-
торого служат две дуги больших радиусов ρ1 и
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2009 17
ρ2 = ρ1 + b, а боковые торцы образованы отрез-
ками двух радиусов, образующих друг с другом
малый угол α (рис. 1). Расчеты показали, что при
l = 25 мм, b = 50 мм, Δl = 0,1 мм и f = 2000 кГц
изменение резонансной частоты равно Δf = 2 кГц
или 0,1 %. Анализ экспериментальных данных
позволяет оценить качество обработки поверхнос-
тей ввода и приема ультразвука следующим обра-
зом:
ΔC
C ≤ 0,06 %, NP — высокая (3);
0,06 % < ΔC
C ≤ 0,12 %, NP — средняя (2);
ΔC
C > 0,12 %, NP — низкая (1).
(14)
Оценка влияния химического состава на точ-
ность определения механических характеристик
акустическим методом проведена в работе [8].
Авторы исследовали совместное влияние четырех
факторов: процентного содержания углерода, хро-
ма, кремния и марганца на величину резонансной
частоты образцов из стали 40Х. Методика прове-
дения эксперимента заключалась в следующем: у
десяти цилиндрических образцов разных плавок
диаметром 22 мм и длиной 90 мм были измерены
амплитудно-частотные характеристики, выполне-
на идентификация одного из характерных резо-
нансных пиков, присущего всем исследованным
образцам, и зарегистрирована его частота. Образ-
цы, предназначенные для измерений, подбирали
таким образом, чтобы их химический состав
максимально перекрывал диапазон возможного
для данной марки стали содержания компонентов.
Обработку результатов проводили методами ма-
тематической статистики. В результате эк-
спериментальных исследований было установле-
но, что максимальное отклонение содержания уг-
лерода от своего среднего значения вызывает
отклонение резонансной частоты на 0,225, мар-
ганца — на 0,235, кремния — на 0,62, хрома —
на 0,67 кГц. Величина максимального отклонения
резонансной частоты составила при этом
Δfmax = 1,52 кГц, что составляет приблизительно
0,9 %. На основании изложенного выше можно
предложить следующую градацию учета влияния
химического состава на точность акустических
измерений:
Рис. 1. Форма акустического резонатора, используемая в
теоретических расчетах
Рис. 2. Графики зависимости относительного изменения скорости ультразвука стали У8А от температуры закалки (отпуск
при 550 °С в течение 1 ч) (а), температуры отпуска (б) и температуры аустенизации (в)
18 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2009
ΔC
C ≤ 0,32 %, HS — маленький разброс (1);
0,32 % < ΔC
C ≤ 0,64 %, HS — средний разброс (2);
ΔC
C > 0,64 %, HS — высокий разброс (3). (15)
Экспериментальные исследования по учету
влияния технологических факторов на точность
акустических измерений представлены в работе
[1]. Влияние структур, полученных при различ-
ных температурах и времени выдержки под за-
калку, скорости охлаждения, режимах отпуска
исследовали на стали У8А. В экспериментах
использовали цилиндрические образцы диамет-
ром 14 мм и длиной 25 мм с шероховатостью
поверхности 2,5…6,3 мкм. Были выбраны следу-
ющие режимы термообработки: закалка от 753 до
953 °С с интервалом 40 °С в течение 0,3 ч с
охлаждением в воде комнатной температуры,
затем отпуск при 160, 200, 250, 350, 550 °С в
течение 1 ч. Измерение скорости ультразвука в
образцах определяли резонансным и импульсным
методами, при этом измеряли резонансную час-
тоту и рассчитывали относительное изменение
частоты, равное относительному изменению ско-
рости распространения ультразвуковых коле-
баний. За исходную частоту принимали резонан-
сную частоту отожженных образцов. Результаты
исследований представлены на рис. 2.
Решение задачи построения сети Байеса про-
водили с использованием программной среды
GeNIe 2.0. Дискретизация переменной — относи-
тельное изменение скорости ультразвука Δv/v —
была проведена следующим образом: s1 = 0…0,3;
s2 = 0,31…0,6; s3 = 0,61…0,9; s4 = 0,91…1,2;
s5 = 1,21…1,5. Дискретизацию температур внеш-
ней среды, закалки, отпуска и аустенизации про-
водили путем их разбиения на пять приблизитель-
но равных поддиапазонов.
Для построения структуры связей байесовской
сети использовали знания эксперта в данной пред-
метной области. Первоначально был построен
граф взаимного влияния размерных и технологи-
ческих факторов и относительного изменения ско-
рости ультразвука. Затем данный граф был рас-
ширен посредством введения экспертом визуаль-
ных связей между сопутствующими факторами и
относительным изменением скорости ультразву-
ка. Полученная структура байесовской сети пред-
ставлена на рис. 3.
Распределение вероятностей в построенной
сети Байеса при априори заданном значении отно-
сительного изменения скорости ультразвука 1 %
(s4) показано на рис. 4. Распределение вероятнос-
Рис. 3. Структура связей байесовской сети
Рис. 4. Распределение вероятностей при заданном значении относительного изменения скорости ультразвука
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2009 19
тей сопутствующих факторов при крайних зна-
чениях изменения скорости ультразвука предс-
тавлено в таблице. Анализ данных таблицы поз-
воляет сделать вывод, что наиболее существенное
влияние на относительное изменение скорости
ультразвука оказывает добротность колебательной
системы, а также режимы термообработки ме-
талла. Влияние добротности колебательной сис-
темы можно уменьшить за счет более тщательной
подготовки исследуемых образцов. Выбор режима
термообработки металла во многом определяет его
прочностные свойства, поэтому резкое изменение
скорости ультразвука при изменении режимов
термообработки свидетельствует о высокой чувст-
вительности акустического метода НК к изме-
нению прочностных характеристик металлов.
Выводы
Представлена модель учета влияния размерных и
технологических факторов на относительное изме-
нение скорости ультразвука на основе сети Байеса.
Создана база данных, включающая взаимосвязан-
ные размерные и технологические факторы и
относительное изменение скорости распростра-
нения ультразвука в стали У8А. Показана перс-
пективность использования байесовской сети при
оценке весового вклада каждого фактора в процесс
изменения акустических характеристик, что поз-
воляет определить пути повышения точности
измерения прочностных характеристик акус-
тическим методом НК. Рассмотрена методика пос-
троения байесовской сети на основе дискретных
данных. В результате компьютерного моделиро-
вания получены вероятностные характеристики
сопутствующих факторов при различных значе-
ниях относительного изменения скорости ультраз-
вука, что позволяет предсказать характер влияния
каждого фактора в отдельности и их совокупного
влияния на скорость распространения ультразвука
в металле.
В дальнейшем планируется исследование более
детальных соотношений физико-механических
характеристик металлов с использованием много-
критериального анализа и современных ком-
пьютерных методов обработки многомерной
информации.
1. Муравьев В. В., Зуев Л. Б., Комаров К. Л. Скорость звука
и структура сталей и сплавов. — Новосибирск: Наука,
1996. — 180 с.
2. Карпаш М. О., Кісіль І. С., Карпаш О. М., Молодецький
І. А. Застосування комплексного підходу до визначення
фізико-механічних характеристик нафтогазового облад-
нання // Техн. диагностика и неразруш. контроль. —
2006. — № 2. — С. 49–52.
3. Автоматизированная система диагностики промышлен-
ного оборудования / А. Ю. Варфоломеев, А. В. Мику-
лович, В. И. Микулович, В. Т. Шнитко // Там же. —
2006. — № 4. — С. 8–14.
4. Бабичев С. А. Разработка автоматизированной системы
технической диагностики прочностных характеристик
металлов // Вестн. Херсон. гос. техн. ун-та. — 2003. —
№ 18. — С. 154–162.
5. Бабичев С. А., Литвиненко В. И., Шарко А. В. Автома-
тизированная система технической диагностики
прочностных характеристик металлов на основе
гибридных нейронных сетей // Техн. диагностика и не-
разруш. контроль. — 2004. — № 4. — С. 5–10.
6. Левитан Л. Я., Храмцов Г. И., Шарко А. В. К вопросу о
погрешности измерений механических свойств металлов
ультразвуковым методом // ВИНИТИ, рег. № 1970–
76. — 1976. — 20 с.
7. Ботаки А. А., Ульянов В. Л., Шарко А. В. Ультра-
звуковой контроль прочностных свойств конст-
рукционных материалов. — М.: Машиностроение, 1983.
— 179 с.
8. Лебедев А. А., Левитан Л. Я., Шарко А. В. Оценка влия-
ния химического состава на результаты измерений
механических свойств стали 40Х акустическим мето-
дом // Дефектоскопия. — 1979. — № 3. — С. 107–109.
Херсон. нац. техн. ун-т Поступила в редакцию
07.12.2008
Распределения вероятностей влияния сопутствующих факторов на относительное изменение скорости ультразвука
Зна-
чения
Δv/v = 0…0,3 % Δv/v = 1,21…1,5 %
S Q NP T HS ТЗ TO TA S Q NP T HS ТЗ TO TA
s1 10 1 64 79 88 87 88 0 1 99 99 79 67 1 1 98
s2 17 1 18 20 10 10 9 0 1 1 1 21 23 1 1 0
s3 73 98 18 1 2 1 1 0 99 1 1 0 10 1 1 0
s4 – – – 0 – 1 1 1 – – – 0 – 1 1 0
s5 – – – 0 – 1 1 99 – – – 0 – 95 97 0
20 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2009
|