Структурно-феноменологическая концепция и акустико-эмиссионная диагностика композитных стрингеров в условиях трехточечного изгиба

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Сущность предлагаемой методологии мониторинга кинетики повреждений деформированного материала заключается в установлении соответствия между микро-, мезо-, макро-повреждениями, и генерируемыми при этом импульсами акустической эмиссии. В процессе нагружения изделия регистрируемые импульсы разделяют на потоки импульсов низкого (Н), среднего (С) и верхнего (В) энергетического уровня, соответствующих энергии разрушения структурных связей. Вычисляя текущие значения парциального содержания импульсов акустической эмиссии в Н, С, В кластерах, генерируемых микро-, мезо-, макро-повреждениями, и сопоставляя их с пороговыми, установленными при его разрушении, определяют текущий уровень несущей способности изделия в процессе нагружения. Рассмотрено применение разработанной методологии для выявления зон развивающихся повреждений и оценки текущего состояния несущей способности стрингеров в режиме нагружения при испытаниях на межслойный сдвиг.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. Г. Матвиенко

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ygmatvienko@gmail.com
Россия, Москва

И. Е. Васильев

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Email: ygmatvienko@gmail.com
Россия, Москва

Д. В. Чернов

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Email: ygmatvienko@gmail.com
Россия, Москва

А. Г. Калинин

Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского

Email: ygmatvienko@gmail.com
Россия, Жуковский

А. В. Панков

Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского

Email: ygmatvienko@gmail.com
Россия, Жуковский

Список литературы

  1. Makhutov N., Gadenin M., Reznikov D., Nadein V. Risk and industrial safety // Reliability: Theory & Applications. 2022. V. 17. № S3 (66). P. 138.
  2. Лепихин А. М., Морозов Е. М., Махутов Н. А., Лещенко В. В. Возможности оценки вероятностей разрушения и допустимый размеров дефектов элементов конструкций по критериям механики разрушения // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 3. С. 41.
  3. Лепихин А. М., Махутов Н. А., Шокин Ю. И., Юрченко А. В. Концепция риск-анализа технических систем с использованием цифровых двойников // Вычислительные технологии. 2020. Т. 25. № 4. С. 99.
  4. Панов А. Н. Риск-ориентированное проектирование в машиностроении // Стандарты и качество. 2021. № 9. С. 106.
  5. Yoshimura S., Kanto Y. Probabilistic facture mechanics for risk-informed activities. Fundamentals and applications. Atomic Energy Research Committee, 2020. 380 p.
  6. Лепихин А. М. Риск-анализ конструкции потенциально опасных объектов на основе вероятностных моделей: Дисс. … докт. техн. наук. Новосибирск: ИТПМ СО РАН, 2000. 318 с.
  7. Махутов Н. А. Безопасность и риски: системные исследования и разработки. Новосибирск: Наука, 2017. 724 с.
  8. Махутов Н. А., Гаденин М. М. Техническая диагностика остаточного ресурса и безопасности / Под общ. ред. В. В. Клюева. М.: Спектр, 2014. 187 с.
  9. Олейников А. И., Кузьмина Т. А. Упруго-прочностные характеристики монослоев in situ в композиционном пакете // Инженерный журнал: наука и инновации. 2020. № 7. С. 4.
  10. López-Alba E., Schmeer S., Díaz F. Energy absorption capacity in natural fiber reinforcement composites structures // J. Materials. 2018. № 11. P. 418.
  11. Yi X.-S., Du S., Zhang L. Composite Materials. Engineering: Fundamentals of Composite Materials. Vol. 1. Singapore: Springer, 2017. 786 p.
  12. Полилов А. Н. Экспериментальная механика композитов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. 375 с.
  13. Lubin G. Handbook of composites. Springer Science & Business Media, 2013. 804 p.
  14. Bessa M. Meso-mechanical model of the structural integrity of advanced composite laminates: Ph. D. Dissertation. Faculty of engineering University of Porto, 2010. 204 p.
  15. Аннин Б. Д., Жигалкин В. М. Поведение материалов в условиях сложного нагружения. Новосибирск: Издательство СО РАН, 1999. 342 с.
  16. Махутов Н. А., Матвиенко Ю. Г., Иванов В. И., Васильев И. Е., Чернов Д. В. Исследование на разрыв армирующих волокон и однонаправленного ламината с применением акустической эмиссии // Приборы и техника эксперимента. 2022. № 2. С. 109.
  17. Матвиенко Ю. Г., Махутов Н. А., Васильев И. Е., Чернов Д. В. Иванов В. И., Елизаров С. В. Оценка остаточной прочности композитных изделий на основе структурно-феноменологической концепции повреждений и акустико-эмиссионной диагностики // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. № 1. С. 69.
  18. Иванов В. И., Барат В. А. Акустико-эмиссионная диагностика. М.: Спектр, 2017. 368 с.
  19. Тарнопольский Ю. М., Кинцис Т. Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. М.: ХИМИЯ, 1981. 270 с.
  20. Test methods for composites A status report, shear test method, U. S. Department of Transportation Federal Aviation Administration, 1993. С. 30.
  21. Adams D. A. comparison of shear test methods. URL: http://www.compositesworld.com/articles/a-comparison-of-shear-test-methods

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кинетика повреждений di/dΣ в структуре ПКМ на микро- dН, мезо- dC и макроуровне dB в процессе возрастания нагрузки Р по отношению к предельному значению Pk.

Скачать (76KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Динамика параметров Wi в Н, С, В кластерах при повышении уровня j = ε1/εВ от 5 до 100% (а), графики изменения несущей способности ВWн и ВWс (б), полученные сопоставлением текущих и пороговых значений потоковых параметров WН и WС в процессе испытания образца ПКМ на разрыв.

Скачать (178KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Испытания стрингера на трехточечный изгиб (а) и вид трещин в полке стрингера, вызванных сдвиговыми напряжениями (б).

Скачать (146KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты АЭ диагностики стрингера № 2, зарегистрированные в течение трех этапов испытаний на трехточечный изгиб.

Скачать (297KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Графики средних выборочных значений параметров Wi в кластерах Н, С, В и уровни их разброса ηWi в интервале ±2S (а), используемые для подсчета несущей способности стрингеров BW и оценки ее возможной погрешности ηBwн (б) при росте соотношения j = Рj/РВ от 35 до 100%.

Скачать (151KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024