Composition of topological and fractal invariants in the identification of structure
Keywords:
topology, fractal theory, the metal, structure of the class, the forecast propertiesAbstract
Formulation of the problem. The processes of formal representation of the metal structure, according to the well-known hypothesis of S. Wolffrem, are described only by numerically irreducible algorithms, the results of which can not be predicted without completely completing them. In material science, such a singularity manifests itself in the identification of the structure of a metal and is explained by its sensitivity to even relatively small changes in thermodynamic characteristics. The search for a more accurate forecast of steel quality indicators led the authors to take into account the above-mentioned topological characteristics of structures, dimensional (fractal) characteristics. Results and discussion. It is proposed an efficacious method of estimation of properties of a metal using a composition of the topological and fractal approaches for the honeycomb, lamellar, granular and acicular class structures. The method is based on four new criteria for the structure estimation that are obtained by combining the above-mentioned approaches. Using this method, the metal strength estimation error is reduced by a factor 1,24…2,16 depending on the metal class. These approaches mutually complement each other, as they provide additional information on the influence of metal processing regimes on the structure, and, accordingly, on the properties. Conclusions. It is shown that the composition of topological and fractal methods gives a more accurate prediction than each of these approaches separately from each other.
References
Practical Stereology : monograph / [J. C. Russ, R. T. Dehoff]. - New York : McGraw-Hill Book Company, 2000. - 381 p.
Underwood E. E. Quantitative Stereology : monograph / [E. E. Underwood]. - Boston : Addision-Wesley, Reading, Pennsylvania, 1970. - 274 p.
Большаков В. И. Микроструктура стали как определяющий параметр при прогнозе ее механических характеристик / В. И. Большаков, Ю. И. Дубров, О. С. Касьян // Доповіді НАН України. - 2010. - № 6. - С. 89−96. - Режим доступу : http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/29839
Mandelbrot B. B. The Fractal Geometry of Nature : monograph / [B. B. Mandelbrot]. - New-York, San Francisco : Freeman, 1982. - 480 p. – Режим доступу : http://www.amazon.com/Fractal-Geometry-Nature-Benoit-Mandelbrot/dp/0716711869
Большаков В. И. Об оценке применимости языка фрактальной геометрии для описания качественных трансформаций материалов / В. И. Большаков, Ю. И. Дубров // Доповіді НАН України. - № 4. - 2002. - С. 116-121. – Режим доступу : http://www.dopovidi.nas.gov.ua/
Большаков В. И. Особенности применения мультифрактального формализма в материаловедении / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Доповіді НАН України. - 2008. - № 11. - С. 99-107. – Режим доступу : http://www.dopovidi.nas.gov.ua/2008-11/08-11-17.pdf
Большаков В. И. Фрактальный подход при идентификации сложных систем / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Доповіді НАН України. - 2017. - № 6. - С. 46-50. - Режим доступу : https://doi.org/10.15407/dopovidi2017.06.00
Большаков Вад. І. Часткова компенсація неповноти формальної аксіоматики при ідентифікації структури металу / Вад. І. Большаков В. І. Большаков, В. М. Волчук, Ю. І. Дубров // Вісник НАН України. - 2014. - № 12. - С. 45-48. – Режим доступу : http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/73434
Большаков В. И. Топологические и фрактальные инварианты структуры для оценки качества металла / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Доповіді НАН України. - 2017. - № 4. - С. 42-48. - Режим доступу : https://doi.org/10.15407/dopovidi2017.04.00
Большаков В. И. Материаловедческие аспекты применения вейвлетно-мультифрактального подхода для оценки структуры и свойств малоуглеродистой стали / В. И. Большаков, В. Н. Волчук // Металлофизика и новейшие технологии. - 2011. - Т. 33. - № 3. - С. 347–360.
Fractals and properties of materials : monograph / [V. Bol’shakov, V. Volchuk, Yu. Dubrov] - Saarbrucken: Lambert Academic Publishing, 2016. - 140 p. – Режим доступу : https://www.lap-publishing.com/catalog/details/store/tr/book/978-3-330-01812-9/fractals-and-properties-of-materials?search=Fractals
Пути индентификации периодических многокритериальных технологий : монография / [Ю. Дубров, В. Большаков, В. Волчук]. – Саарбрюккен : Palmarium Academic Publishing, 2015. - 236 с. - Режим доступу : https://www.palmarium-publishing.ru/extern/listprojects
Пути применения теории фракталов : монография / [В. Большаков, В. Волчук, Ю. Дубров]. – Саарбрюккен : Palmarium Academic Publishing, 2016. - 146 с. - Режим доступу : https://www.palmarium-publishing.ru/extern/listprojects
Волчук В. Н. К вопросу о применении теории мультифракталов для оценки механических свойств металла / В. Н. Волчук // Металознавство та термічна обробка металів. – 2014. - № 3. – С. 12–19. - Режим доступу : http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/12-19
Большаков В. И. Фракталы в материаловедении : учебное пособие / [В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров] − Днепропетровск : ПГАСА, 2006. - 253 с.
Большаков В. И. Материаловедческие аспекты применения частичной компенсации неполноты формальной аксиоматики / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2015. - № 5. – С. 10–16. - Режим доступу : http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/47385/43497
Большаков В. И. Разработка и исследование метода определения механических свойств металла на основе анализа фрактальной размерности его микроструктуры / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Металознавство та термічна обробка металів. – 2004. - № 1. - С. 43-54.
Большаков В. И. Исследование микроструктурной однородности стали У8 с применением мультифрактального анализа / В. И. Большаков, В. Н. Волчук // Металознавство та термічна обробка металів. – 2010. - № 4. - С. 31–38.
Большаков В. И. К вопросу о постановке задачи идентификации фрактальной структуры металла / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2016. - № 5. – С. 35–39. - Режим доступу : http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/68905/63995
Hausdorff G. Dimension und auberes Mab / G. Hausdorff //Math. Ann. − 1919. − Vol. 79. − Pр. 157-179. – Режим доступу: http://gdz.sub.uni-goettingen.de/dms/load/img/?PID=GDZPPN002266989
Downloads
Published
Issue
Section
License
Authors that are published in this journal agree to follow the conditions:
Authors reserve the right to the authorship of his work and cede the right to the journal of first publication of this work on conditions of the license under the Creative Commons Attribution License, which allows others to distribute it freely with the obligatory reference to the author of the original work and the first publication of the work in this journal.