Дослідження обчислювальної ресурсоємності математичних моделей рухомих накладних вихрострумових перетворювачів для задач синтезу

Автор(и)

  • Ruslana Trembovetska Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006, Україна https://orcid.org/0000-0002-2308-6690
  • Volodymyr Halchenko Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006, Україна https://orcid.org/0000-0003-0304-372X
  • Volodymyr Tychkov Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006, Україна https://orcid.org/0000-0001-9997-307X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.143309

Ключові слова:

оптимальний синтез, вихрострумовий перетворювач, розподіл щільності вихрових струмів, обчислювальна ресурсоємність

Анотація

Виконано розрахунок розподілу щільності вихрових струмів для трьох типів котушок збудження рухомих накладних вихрострумових перетворювачів, зокрема кругової, прямокутної, ортогонально-прямокутної форм, за формулами «точних» електродинамічних математичних моделей із врахуванням ефекту швидкості.

Встановлено час розрахунку для котушки збудження кругової форми із площею зони контролю 50´50 мм при швидкості ux=40 м/с, який складає від 8 до 20 годин. Час розрахунку для котушки збудження прямокутної форми при швидкості по двом складовим ux, uy=20 м/с із площею зони контролю 40´20 мм складає від 8 до 9 годин. Для котушки збудження ортогонально-прямокутної форми час розрахунку із площею зони контролю 12´12 мм при швидкості по двом складовим ux, uy=40 м/с складає понад 7 годин; а для зони контролю 12´24 мм при ux, uy=40 м/с – складає понад 9 годин. Виявлено, що обчислювальна складність розрахунку розподілу щільності вихрових струмів за «точними» математичними моделями при зміні навіть двох просторових координат у зоні контролю є досить великою. Тобто використовувати «точні» математичні моделі безпосередньо, розраховуючи значення розподілу щільності вихрових струмів в точках контрольованої зони, недоцільно з огляду на значну ресурсоємність обчислювального процесу.

Обґрунтовано необхідність використання для проектування вихрострумових перетворювачів з однорідним розподілом щільності вихрових струмів в зоні контролю математичного апарату сурогатної оптимізації.

Дане дослідження є корисним для спеціалістів з неруйнівного контролю в галузі машинобудування. Результати досліджень можна застосовувати для вдосконалення конструкцій вихрострумових перетворювачів з покращеними метрологічними характеристиками, зокрема однорідна чутливість, локалізація зондуючого поля збудження, підвищена завадозахищеність, можливість позбутися проявів крайового ефекту при контролі

Біографії авторів

Ruslana Trembovetska, Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра приладобудування, мехатроніки і комп'ютеризованих технологій

Volodymyr Halchenko, Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006

Доктор технічних наук, професор

Кафедра приладобудування, мехатроніки і комп'ютеризованих технологій

Volodymyr Tychkov, Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра приладобудування, мехатроніки і комп'ютеризованих технологій

Посилання

  1. Steblev, Yu. I. (1986). Sintez vihretokovyh preobrazovateley s zadannoy strukturoy vozbuzhdayushchego polya v zone kontrolya. Defektoskopiya, 4, 58–64.
  2. Halchenko, V. Ya., Pavlov, O. K., Vorobiov, M. O. (2002). Neliniynyi syntez mahnitnykh poliv zbudzhennia vykhrostrumovykh peretvoriuvachiv defektoskopiv. Metody i prylady kontroliu yakosti, 8, 3–5.
  3. Galchenko, V. Y., Vorobev, M. A. (2005). Structural synthesis of attachable eddy-current probes with a given distribution of the probing field in the test zone. Russian Journal of Nondestructive Testing, 41 (1), 29–33. doi: https://doi.org/10.1007/s11181-005-0124-7
  4. Su, Z., Ye, C., Tamburrino, A., Udpa, L., Udpa, S. (2016). Optimization of coil design for eddy current testing of multi-layer structures. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 52 (1-2), 315–322. doi: https://doi.org/10.3233/jae-162030
  5. Su, Z., Efremov, A., Safdarnejad, M., Tamburrino, A., Udpa, L., Udpa, S. S. (2015). Optimization of coil design for near uniform interrogating field generation. AIP Conference Proceedings, 1650. doi: https://doi.org/10.1063/1.4914636
  6. Stawicki, K., Gratkowski, S. (2006). Optimization of Exciter Coils in Eddy Current Transducer for Testing Thick Conducting Plates. Electromagnetic Fields in Mechatronics Electrical and Electronic Engineering. Proceedings of ISEF’05, 497–502.
  7. Janoušek, L. (2013). Effect of exciting system configuration on eddy currents distribution in non-destructive evaluation of materials. Przegląd elektrotechniczny, 89 (3a), 256–258.
  8. Ye, C., Udpa, L., Udpa, S. (2016). Optimization and Validation of Rotating Current Excitation with GMR Array Sensors for Riveted Structures Inspection. Sensors, 16 (9), 1512. doi: https://doi.org/10.3390/s16091512
  9. Itaya, T., Ishida, K., Kubota, Y., Tanaka, A., Takehira, N. (2016). Visualization of Eddy Current Distributions for Arbitrarily Shaped Coils Parallel to a Moving Conductor Slab. Progress In Electromagnetics Research M, 47, 1–12. doi: https://doi.org/10.2528/pierm16011204
  10. Ishida, K., Itaya, T., Tanaka, A., Takehira, N. (2009). Magnetic Field Analysis of an Arbitrary Shaped Coil Using Shape Functions. IEEE Transactions on Magnetics, 45 (1), 104–112. doi: https://doi.org/10.1109/tmag.2008.2005119
  11. Panas, S., Kriezis, E. E. (1986). Eddy current distribution due to a rectangular current frame moving above a conducting slab. Archiv für Elektrotechnik, 69 (3), 185–191. doi: https://doi.org/10.1007/bf01574623
  12. Thollon, F., Lebrun, B., Burais, N., Jayet, Y. (1995). Numerical and experimental study of eddy current probes in NDT of structures with deep flaws. NDT & E International, 28 (2), 97–102. doi: https://doi.org/10.1016/0963-8695(94)00010-h
  13. Theodoulidis, T., Bowler, J. R. (2010). Interaction of an eddy-current coil with a right-angled conductive wedge. IEEE Transactions on Magnetics, 46 (4), 1034–1042.
  14. Itaya, T., Ishida, K., Tanaka, A., Takehira, N., Miki, T. (2011). A New Analytical Method for Calculation of the Eddy Current Distribution and its Application to a System of Conductor-Stab and Rectangular Coil. PIERS Online, 7 (8), 766–770.
  15. Itaya, T., Ishida, K., Tanaka, A., Takehira, N., Miki, T. (2012). Eddy Current Distribution for a Rectangular Coil Arranged Parallel to a Moving Conductor Stab. IET Science, Measurement & Technology, 6 (2), 43–51.
  16. Trembovetska, R. V., Halchenko, V. Ya., Tychkov, V. V. (2018). Metamodeliuvannia yak metod proektuvannia vykhrostrumovykh peretvoriuvachiv z apriori vyznachenymy vlastyvostiamy. Vymiriuvalna ta obchysliuvalna tekhnika v tekhnolohichnykh protsesakh: Materialy XVIII mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsiyi. Odessa, 105–107.
  17. Halchenko, V. Ya., Trembovetska, R. V., Tychkov, V. V. (2018). Neiromerezheva metamodel tsylindrychnoho nakladnoho vykhrostrumovoho peretvoriuvacha yak skladova surohatnoho optymalnoho syntezu. Visnyk Khersonskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu, 1 (3 (66)), 32–38.
  18. Halchenko, V. Ya., Trembovetska, R. V., Tychkov, V. V. (2018). Zastosuvannia metamodelei dlia vyrishennia zadach syntezu vykhrostrumovykh peretvoriuvachiv z odnoridnym rozpodilom shchilnosti strumu v zoni kontroliu. Pryladobuduvannia: stan i perspektyvy: materialy XVII Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsiyi. Kyiv: PBF, NTUU “KPI”, 146–147.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-09-28

Як цитувати

Trembovetska, R., Halchenko, V., & Tychkov, V. (2018). Дослідження обчислювальної ресурсоємності математичних моделей рухомих накладних вихрострумових перетворювачів для задач синтезу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(5 (95), 39–46. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.143309

Номер

Том 5 № 5 (95) (2018): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Ruslana Trembovetska, Volodymyr Halchenko, Volodymyr Tychkov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.