Рассмотрены алгоритмы автоматической идентификации вихревых структур, возникающих в деформируемом твердом теле. Исходные векторные поля смешений, характеризующие формоизменение твердого тела, регистрируются методом корреляции цифровых изображений. В качестве критериев идентификации вихрей предложено использовать циркуляцию и функционал, связанный с ортогональностью вектора и его радиус-вектора. Рассмотрено их применение на примере модельных векторных полей с вихрями ротационного и безротационного типов. Работа алгоритмов показана на примере поля смещений, характеризующего течение материала сварного соединения стали 10Г2С. Продемонстрирована роль конечных размеров скользящего окна. Предложены дополнительные критерии, помогающие выделить вихревые структуры.

The paper considers algorithms of automatic identification of vortex structures arising in a deformed solid. The initial vector fields characterizing the deformation of a solid are obtained by the digital image correlation method. Circulation and a functional related to vector and radius vector orthogonality are proposed for use as vortex identification criteria. The application of these criteria is considered on the example of model vector fields with rotational and irrotational vortices. The operation of the algorithms is exemplified by displacement fields for material flow in a silicon-manganese steel weld. The role of finite sizes of a sliding window is demonstrated. Additional criteria to assist vortex structure identification are proposed.

Исследовано влияние величины шага сетки векторного поля перемещений на оценку деформации в методе корреляции цифровых изображений. Проанализированы причины возникновения и величина погрешности оценки деформации при обработке оптических изображений поверхности материала с различной текстурой. Изучена зависимость величины шага сетки при оценке деформации от величины перемещений, а также от наличия и размера области разрыва в поле деформаций. Предложен адаптированный алгоритм выбора шага сетки, позволяющий уменьшить погрешность вычисления деформации в 1,9 раза, при этом вычислительные затраты уменьшаются в 2,1 раза.

Цель работы - увеличение области исследуемой поверхности материала при измерении полей смещений и деформации методом корреляции цифровых изображений. Показана принципиальная возможность нахождения координат перекрытия (сдвига) векторных полей. Предложен алгоритм согласования векторных полей при их объединении. Выполнено численное моделирование влияние аддитивной погрешности с нормальным и равномерным законами распределения на точность определения координат сдвига. Рассмотрена возможность сшивки векторных полей при сканировании методом "скользящего окна". На примере многоцикловой усталости сварного соединения показана принципиальная возможность оценки текущего механического состояния путем измерения необратимой деформации в масштабе образца.

Проведено исследование деформации и разрушения образцов из углерод-углеродного композиционного материала с различным размером концентратора напряжений в форме центрального отверстия диаметром 7,10 и 13 мм с использованием разработанного комбинированного метода. Результаты численного анализа экспериментальных данных представлены в виде диаграмм (зависимостей) интенсивности деформации сдвига и активности акустической эмиссии как функций от времени нагружения. Обсуждаются и трактуются причины подобия и различия результатов исследований. Полученные данные предложено использовать для неразрушающего контроля композиционных материалов путем выделения характерных стадий развития деформации и момента, предшествующего разрушению.

Для исследования структуры и динамики полей температуры разного пространственного и временного масштаба был применен метод выделения структур и привлечены средние месячные температуры воздуха 249 станций на территории северной части Евразии за период 1955-2010 гг. Проведена классификация поля средней месячной температуры в годовом ходе. Выделены структуры с большими площадями, внутри которых формируются очаги воздушных масс различного происхождения. Уточные очаги зарождения воздушных масс, однородные поля температуры и переходные контрастные зоны между ними.

Представлена динамика гидротермических коэффициентов, характеризующих агроклиматические ресурсы на территории Сибири, в пределах координат 50-65 град с.ш., 60-120 град в.д. в период современных климатических изменений. Проанализированы интенсивность, повторяемость, продолжительность неблагоприятных для сельского хозяйства метеорологических явлений (атмосферных засух и условий переувлажнения). В качестве индикатора использованы индекс засушливости Педя ( S) и стандартизированный индекс осадков и испарения ( SPEI ), рассчитанные по данным 134 метеостанций и реанализа ERA5. В Восточной Сибири и на западе рассматриваемой территории наблюдается увеличение засушливости ( тренд 0,2 - 0,5 ед. за 10 лет). Северные районы Казахстана, Саяны и Западно-Сибирская низменность в 1950 - 2020 гг. характеризуются относительной стабильностью гидротермических условий ( статистически значимые изменения не выявлены ). Прямая линейная зависимость гидротермических условий от крупномасштабных циркуляционных процессов в большинстве случаев не обнаружена. Наибольшее число статистически значимых коэффициентов корреляции получено для индекса засушливости S и индекса скандинавского колебания SCAND.

Получены оценки пространственно-временной изменчивости климатических характеристик на территории Западной Сибири за 1976-2014 гг. Установлено влияние на эту изменчивость параметров циркуляции атмосферы, таких как составляющие скорости ветра, относительная завихренность, индексы крупномасштабной циркуляции. Выявлено, что в зимние месяцы процесс потепления сменился процессом похолодания, что связано, в первую очередь, с изменением процессов атмосферной циркуляции, описываемых индексом SCAND.

С использованием оптической и растровой электронной микроскопии, а также микро- и наноиндентирования исследованы особенности модификации структуры по поперечному сечению, а также свойства стали 12Х1МФ, подвергнутой ионно-лучевой обработке пучком ионов циркония. Показано, что модификация происходит по всему поперечному сечению облученного образца толщиной 1 мм. Данные о структурных изменениях использованы при исследовании изменения механических свойств при статическом и циклическом нагружении образцов после облучения. Особое внимание уделяется анализу результатов оценки деформации методом корреляции цифровых изображений.The peculiarities of structural modification and properties of 12Cr1MoV steel subjected to zirconium ion beam treatment were studied by optical microscopy, scanning electron microscopy, and micro- and nanoindentation. It is shown that the modification covers the entire cross-section of the irradiated specimens to a depth of 1 mm. The data on irradiation-induced structural changes are used to interpret the changes in mechanical properties of the irradiated specimens under static and cyclic loading. Particular attention is given to analysis of strain estimation by the digital image correlation method.

The structure and properties of 12Cr1MoV steel irradiated with a zirconium ion beam were studied by optical microscopy, scanning electron microscopy, and micro- and nanoindentation. It is shown that the modification covers the entire cross-section of the irradiated specimens to a depth of 1 mm. The data on irradiation-induced structural changes are used to interpret the changes in mechanical properties of the irradiated specimens under static and cyclic loading. Particular attention is given to analysis of strain estimation by the digital image correlation method.