Акустико-эмиссионная локация дефектов аналитическим и табличным способами при статическом нагружении композиционного кессона крыла самолета

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты акустико-эмиссионного контроля кессона крыла самолета, выполненного из композиционного материала АСМ 102 130 С UD. Нагрузка изменялась ступенями с шагом, составляющим 10 % от ее максимального значения. Перед нагружением осуществлялась калибровка зон контроля, состоявших из четырех пьезоэлектрических преобразователей акустической эмиссии. С целью уменьшения влияния анизотропии и конструктивных особенностей кессона крыла на погрешности локации дефектов разработана новая методика, состоящая из аналитического и табличного способов. При аналитическом способе расчет координат дефектов выполнялся по трем датчикам пьезоантенны, а погрешность локации включала случайную и систематическую составляющие. Неточное определение разности времен прихода сигналов на датчики пьезоантенны являлось основным источником случайной составляющей погрешности. На появление систематической погрешности оказывала влияние сложность конструкции. При этом особенности объекта контроля затрудняли прямолинейное распространение звуковой волны. При использовании табличного способа конструкция кессона разбивалась на ряд зон и вычислялась матрица соответствия разности времен прихода сигналов координатам выбранных ячеек. Показано, что число сигналов, локализованных табличным способом, больше, чем аналитическим. Практическое применение разработанной методики локации показало, что среднее значение приведенной погрешности уменьшилось в два раза при расчете координаты Х и в шесть раз при расчете координаты Y. Это позволило снизить погрешности локации, связанные с местом расположения калибровочных точек на конструкции. При превышении погрешности локации сигналов допустимого значения, определяемого размером ячеек, они исключались из дальнейшего рассмотрения, как не локализованные.

Об авторах

Людмила Николаевна Степановна

ФАУ «Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени С.А. Чаплыгина»

Email: akustika2063@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1073-8394
SPIN-код: 5729-8175
Scopus Author ID: 494819
Россия, 630051 Новосибирск, ул. Ползунова, 21

Илья Сергеевич Рамазанов

ФАУ «Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени С.А. Чаплыгина»

Email: akustika2063@yandex.ru
Scopus Author ID: 143416
Россия, 630051 Новосибирск, ул. Ползунова, 21

Сергей Иванович Кабанов

ФАУ «Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени С.А. Чаплыгина»

Email: akustika2063@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6842-5772
SPIN-код: 3495-0596
Scopus Author ID: 333642
Россия, 630051 Новосибирск, ул. Ползунова, 21

Валентина Викторовна Чернова

«Сибирский государственный университет путей сообщения»

Автор, ответственный за переписку.
Email: akustika2063@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2701-1522
SPIN-код: 6035-3730
Scopus Author ID: 753280
Россия, 630049 Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191

Список литературы

  1. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Лебедев Е.Ю., Кабанов С.И. Использование микропроцессорных акустико-эмиссионных систем при ресурсных испытаниях самолетов // Дефектоскопия. 2013. № 8. С. 35—42.
  2. Савин С.П. Применение современных полимерных композиционных материалов в конструкции планера самолета семейства МС-21// Известия Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14. № 4 (2). С. 686—693.
  3. Тимошков П.Н., Гончаров В.А., Усачева М.Н., Хрульков А.В. Особенности технологии и полимерные композиционные материалы для изготовления крыльев перспективных самолетов (обзор) // Труды ВИАМ. 2022. № 1 (107). С. 66—75. doi: 10.18577/2307-6046-2022-0-1-66-75
  4. Попов А.В., Самуйлов А.О., Черепанов И.С. Применение и оценка технического состояния композиционных материалов в летательных аппаратах и беспилотных летательных аппаратах акустико-эмиссионным методом неразрушающего контроля // Advanced Engineering Research. 2021. Т. 21. № 4. С. 328—336. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-4-328-336
  5. Колобков А.С. Полимерные композиционные материалы для различных конструкций авиационной техники // Труды ВИАМ. 2020. № 6—7 (89). С. 38—44. doi: 10.18577/2307-6046-2020-0-67-38-44
  6. Старцев В.О., Антипов В.В., Славин А.В., Горбовец М.А. Современные отечественные полимерные композиционные материалы для авиастроения (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2023. № 2 (71). С. 122—144. doi: 10.18577/2713-0193-2023-0-2-122-144
  7. Каленов В.В., Савицкий Р.С., Баранников А.А. Исследование механических свойств трехслойных панелей с различными типами соединения сотового заполнителя// Труды ВИАМ. 2024. № 9 (139). С. 33—41. doi: 10.18577/2307-6046-2024-0-9-33-41
  8. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И., Рамазанов И.С., Чернова В.В. Акустико-эмиссионный контроль авиационных материалов и конструкций из углепластиков. Новосибирск: Наука, 2024. 288 с.
  9. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И., Чернова В.В., Кузнецов А.Б. Акустико-эмиссионный контроль дефектов зоны крепления крыла самолета в условиях полета // Контроль. Диагностика. 2024. Т. 27. № 6 (312). С. 18—27. doi: 10.14489/td.2024.06.pp.018-027
  10. Lehmann M., Bueter A., Schwarzaupt O. Structural health monitoring of composite aero-space structures with acoustic emission // Journal of Acoustic Emission. 2018. V. 35. P. 172—193.
  11. Барсук В.Е., Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Чернова В.В. Акустико-эмиссионный контроль дефектов кессона крыла самолета из углепластика в процессе статического и ударного нагружений // Полет. 2019. № 5. С. 17—24.
  12. Лещукова И.В. Принципиальные технологии изготовления авиационных конструкций из композиционных материалов: RTM и автоклавное формование // Международный научный журнал «Инновационная наука». 2018. № 1. С. 14—16.
  13. Вешкин Е.А., Семенычев В.В., Кириллин С.Г., Истягин С.Е. Исследование сигналов акустической эмиссии и микротвердости матрицы в образцах из однонаправленного углепластика // Труды ВИАМ. 2023. № 6. С. 63—71. doi: 10.18577/2307-6046-2023-0-6-63-71
  14. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И., Кареев А.Е., Лебедев Е.Ю., Кожемякин В.Л., Рамазанов И.С., Харламов Б.М. Акустико-эмиссионный контроль авиационных конструкций. М.: Машиностроение / Машиностроение—Полет, 2008. 440 с.
  15. Матвиенко Ю.Г., Иванов В.И., Васильев И.Е., Чернов Д.В., Мищенко И.В. Определение скорости распространения волнового пакета в композитных материалах // Приборы и техника эксперимента. 2020. № 1. С. 115—120. doi: 10.31857/S0032816220010231
  16. Holroyd T.J., Meisuria H.M., Lin Holroyd T.J. Development of practical acoustic emission — based structural monitoring system // Insight. 2003. V. 45. № 2. P. 127—129.
  17. Sause Markus G.R. On use of signal features for acoustic emission souse identification in fibre-reinforced composites // J. Acoustic Emission. 2018. V. 35. P. 125—136.
  18. Степанова Л.Н., Чернова В.В., Кабанов С.И. Анализ процессов разрушения образцов из углепластиков с использованием акустической эмиссии и тензометрии // Дефектоскопия. 2023. № 7. С. 3—13. doi: 10.31857/S0130308223070011
  19. Sudha J., Sampathkumar S., Kumar R. Condition monitoring of delamination during drilling of GFRP composites using acoustic emission technique — a neural model // Insight. 2011. V. 53. № 8. P. 445—449.
  20. Madaras E.I., Prosser W.H., Studor G., Gorman M.R., Ziola S.M. Structural Health Monitoring of the Space Shuttle's Wing Leading Edge // AIP Conf. Proc. 6 March 2006. V. 820 (1). P. 1756—1763. https://doi.org/10.1063/1.2184733
  21. Walles J.M., Saulsberry R.L., Andrade E. Use of Acoustic Emission to monitor progressive damage accumulation in Kevlar 49 composites / NASA. Johnson Space Center. Houston. JSC-CN-18563. 2009.
  22. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Чернов Д.В., Иванов В.И., Елизаров С.В. Проблемы локации источников акустической эмиссии // Дефектоскопия. 2021. № 9. С. 35—44. doi: 10.31857/S0130308221090049
  23. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Баландин Т.Д., Чернов Д.В. Особенности построения планарной локации источников акустической эмиссии с помощью триангуляционного алгоритма INGLADA// Дефектоскопия. 2024. № 12. С. 3—13.
  24. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Муравьев В.В., Комаров К.Л., Кабанов С.И., Лебедев Е.Ю., Кожемякин В.Л., Паньков А.Ф. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций. М.: Радио и связь, 2000. 280 с.
  25. Степанова Л.Н., Чернова В.В., Кабанов С.И. Анализ модового сигнала акустической эмиссии при одновременном тепловом и статическом нагружении образцов из углепластика Т800 // Контроль. Диагностика. 2018. № 11. С. 4—13. doi: 10.14489/td.2018.11.pp.004–013
  26. Aljets D. Acoustic emission source location in composite aircraft structures using modal analysis. University of Glamorgan, 2011. 163 p.
  27. Степанова Л.Н., Тенитилов Е.С. Локализация источников акустической эмиссии в объектах с малыми геометрическими размерами // Дефектоскопия. 2012. № 8. С. 47—51.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025