КРАТНОМАСШТАБНЫЙ ВЕЙВЛЕТ-АНАЛИЗ ПРОФИЛОГРАММЫ

На функциональные свойства поверхности существенно влияет её микрогеометрия, поэтому необходима оптимизация параметров микрогеометрии поверхности металлических конструкций. Анализ и оценка микрогеометрии поверхности позволяют провести оценку усталостной прочности металлических конструкций. С целью исследования зависимости долговечности тонколистовых конструкций от степени коррозионного разрушения проведён анализ микрогеометрии поверхности при помощи профилометра 130 в соответствии с ГОСТ 25142-82. В качестве исследуемого материала использовалась малоуглеродистая холоднокатаная сталь 08кп. Шероховатость поверхности образцов составила Ra = 0,22 мкм. Параметры шероховатости вычислялись согласно ГОСТ 2789-73. Исследовалась профилограмма, представляющая собой дискретный ряд значений пиков и впадин рельефа поверхности металлической пластины. Для оценки микрогеометрии поверхности применён вейвлет-анализ, позволяющий проводить обработку нестационарных во времени или неоднородных в пространстве сигналов. Сигнал в виде последовательных приближений имеет тренд, циклические компоненты и локальные особенности (флуктуации) вокруг составляющих сигнала. Свойство локальности вейвлетов даёт преимущества перед тригонометрическим преобразованием Фурье: синусы и косинусы определены на всей числовой оси, а вейвлеты имеют компактный носитель. Для кратномасштабного анализа разработан быстрый каскадный алгоритм вычислений по аналогии с быстрым преобразованием Фурье. В исследовании проведено разложение сигнала до 9-го уровня. Восстановленные детализирующие коэффициенты представляют высокочастотные и низкочастотные флуктуации. Показана целесообразность применения кратномасштабного вейвлет-анализа Хаара для оценки микрогеометрии металлических поверхностей.

шероховатость, вейвлет-анализ, ортонормированный базис Хаара, профилограмма, профилометр

1. Мусалимов В.М., Заморуев Г.Б., Калапышина И.И., Перечесова А.Д., Нуждин К.А. Моделирование мехатронных систем в среде MATLAB (Simulink/Simmechanics). СПб.: НИУ ИТМО, 2013. 114 с. EDN: VLVDAN.

2. Мусалимов В.М., Валетов В.А. Динамика фрикционного взаимодействия. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. 191 с. EDN: VBZFVL.

3. Нефедкин А.И., Одинокова И.В., Гаевский В.В. Исследование влияния геометрических параметров абразивных зерен хонинговальных брусков на микрогеометрию поверхности деталей // Агроинженерия. 2022. Т. 24, № 3. С. 56-63. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2022-3-56-63

4. Erokhin M.N., Gaidar S.M., Naji najm A.F., Alipichev A.Yu., Pikina A.M. Use of the selective transfer mechanism in movable couplings used in power transmissions of agricultural machines. Agricultural Engineering (Moscow). 2022; 24 (2): 52-58. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2022-2-52-58

5. Пучин Е.А., Гайдар С.М. Применение молекулярной инженерии для повышения ресурса сельскохозяйственной техники // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2010. № 2 (41). С. 101-106. EDN: NGFBGD.

6. Чуи К. Введение в вейвлеты. М.: Мир, 2001. 412 с.

7. Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. Ижевск: НИЦ «Хаотическая и регулярная динамика», 2001. 461 с.

8. Астафьева Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // Успехи физических наук. 1996. Т. 166, № 11. С. 1145-1170. https://doi.org/10.3367/UFNr.0166.199611a.1145

9. Фрик П.Г., Соколов Д.Д., Степанов Р.А. Вейвлет-анализ пространственно-временной структуры физических полей // Успехи физических наук. 2022. Т. 192, № 1. C. 69-99. https://doi.org/10.3367/UFNr.2020.10.038859

10. Дремин И.М., Иванов О.В., Нечитайло В.А. Вейвлеты и их использование // Успехи физических наук. 2001. Т. 171, № 5. С. 465-501. https://doi.org/10.3367/UFNr.0171.200105a.0465

11. Павлов А.Н., Храмов А.Е., Короновский А.А., Ситникова Е.Ю., Макаров В.А., Овчинников А.А. Вейвлет-анализ в нейродинамике // Успехи физических наук. 2012. Т. 182, № 9. С. 905-939. https://doi.org/10.3367/UFNr.0182.201209a.0905

12. Смоленцев Н.К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в MATLAB. Издательство «ДМК Пресс», 2014. 628 с.

13. Малла С. Вейвлеты в обработке сигналов. М.: Мир, 2005. 671 с.