Акустико-эмиссионный и тензометрический контроль дефектов при статических испытаниях композиционной рессоры шасси самолета

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты испытаний рессоры опоры шасси самолета, выполненной из препрега Toray T800 и стали 30 ХГСА. Рассмотрены случаи ее контроля акустико-эмиссионным, ультразвуковым методами и тензометрией при имитации горизонтальной посадки самолета и при имитации посадки с боковым ударом. В процессе испытаний рессоры использовались тензометрия, исследовались деформации растяжения, сжатия и кручения. Анализировались изменения основных информативных параметров сигналов акустической эмиссии (энергетический параметр MARSE, медианная частота, структурный и двухинтервальный коэффициенты). Тип дефекта определялся с использованием модифицированного структурного коэффициента. Это позволило повысить скорость обработки информации, так как его уменьшение соответствовало разрушению матрицы, а увеличение — разрушению волокна. Получена локация источников сигналов акустической эмиссии, соответствующая области конструкции с наибольшими относительными деформациями. Отмечалось, что при имитации горизонтальной посадки самолета после снятия нагрузки в материале рессоры наблюдались остаточные деформации.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. Н. Степанова

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: akustika2063@yandex.ru
Россия, 630051, Новосибирск, ул. Ползунова, 21

А. С. Лазненко

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

Email: akustika2063@yandex.ru
Россия, 630051, Новосибирск, ул. Ползунова, 21

Е. С. Петрова

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

Email: akustika2063@yandex.ru
Россия, 630051, Новосибирск, ул. Ползунова, 21

А. В. Казакова

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

Email: akustika2063@yandex.ru
Россия, 630051, Новосибирск, ул. Ползунова, 21

И. С. Рамазанов

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

Email: akustika2063@yandex.ru
Россия, 630051, Новосибирск, ул. Ползунова, 21

В. В. Чернова

ФГБОУ ВО«Сибирский государственный университет путей сообщения»

Email: akustika2063@yandex.ru
Россия, 630049, Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191

Список литературы

  1. 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.
  2. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Лазненко А.С., Кабанов С.И., Кожемякин В.Л., Чернова В.В. Статические испытания кессона композиционного крыла самолета с использованием акустической эмиссии и тензометрии // Дефектоскопия. 2020. № 8. С. 12—21. doi: 10.31857/S0130308220080023
  3. Скальский В.Р., Станкевич Е.М., Матвиив Ю.Я. Исследование особенностей макроразрушения композиционных материалов // Дефектоскопия. 2013. № 10. С. 14—25.
  4. Prosser W.H., Allison S.G., Woodard S.E., Wincheski R.A., Cooper E.G., Price D., Hedley M., Prokopenko M., Scott D.A., Tessler A. Structural health management for future aerospace vehicles // NASA Technical Reports Server. 2004. https://ntrs.nasa.gov/citations/20040200975 [Электронный ресурс].
  5. Staszewski W.J., Mahzan S., Trayner R. Health monitoring of aerospace composites structures — Active and passive approach // Composites Science and Technology. 2009. V. 69. Is. 11—12. P. 1678—1685. doi: 10.1016/j.compscitech.2008.09.034
  6. 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
  7. Башков О.В., Проценко А.Е., Брянский А.А., Ромашко Р.В. Диагностика полимерных композиционных материалов и анализ технологий их изготовления с использованием метода акустической эмиссии // Механика композиционных материалов. 2017. Т. 53. № 4. С. 765—774. doi: 10.1007/s11029-017-9683-7
  8. Kanji Ono, Gallego A. Research and application of AE on advanced composite // J. of Acoustic Emission. 2012. V. 30. P. 180—229.
  9. Carboni M., Gianneo A., Giglio M. A low frequency lamb-waves based structural health monitoring of an aeronautical carbon fiber reinforced polymer composite // J. of Acoustic Emission. 2014. V. 32. P. 1—30.
  10. Lexmann M., Bueter A., Schwarzaupt O. Structural Health Monitoring of composite aerospace structures with Acoustic Emission // J. of Acoustic Emission. 2018. V. 35. P. 172—193. doi: 10.1016/B978-0-08-102291-7.00003-4
  11. Aljets D. Acoustic emission location in composite aircraft structures using modal analysis. University of Glamorgan, 2011. 163 p.
  12. Махутов Н.А., Иванов В.И., Соколова А.Г., Васильев И.Е., Чернов Д.В., Скворцов Д.Ф., Бубнов М.А. Мониторинг разрушения волокон композитных материалов с применением системы акустической эмиссии, виброанализатора и высокоскоростной видеосъемки // Дефектоскопия. 2020. № 12. С. 14—23. doi: 10.31857/S0130308220120027
  13. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Чернов Д.В., Панков В.А. Акустико-эмиссионный мониторинг процесса повреждения опорной стойки планера в условиях циклического нагружения // Дефектоскопия. 2019. № 8. С. 24—33. doi: 10.1134/S0130308219080037
  14. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Петрова Е.С., Чернова В.В. Прочностные испытания стыковых узлов авиационных лонжеронов из углепластика с использованием метода акустической эмиссии и тензометрии // Конструкции из композиционных материалов. 2021. № 3. С. 49—56. doi: 10.52190/2073-2562_2021_3_49
  15. Кичеев В.Е. Энергетический метод анализа массы рессорного шасси легкого самолета // Труды МАИ. 2013. № 70. [Электронный ресурс].
  16. Славин А.В., Донецкий К.И., Хрульков А.В. Перспективы применения полимерных композиционных материалов в авиационных конструкциях в 2025–2035 гг. (обзор) // Труды ВИАМ. 2022. № 11 (117). С. 81—92. [Электронный ресурс]. URL: http://www.viam-works.ru. doi: 10.18577/2307-6046-2022-0-11-81-92
  17. Лобанов Д.С., Струнгарь Е.М., Зубова Е.М., Вильдеман В.Э. Исследование развития технологического дефекта в конструкционном углепластике методами корреляции цифровых изображений и акустической эмиссии в условиях сложнонапряженного состояния // Дефектоскопия. 2019. № 9. С. 3—10. doi: 10.1134/S013030821909001X
  18. Адамов А.А. Лаптев М.Ю., Горшкова Е.Г. Анализ отечественной и зарубежной нормативной базы по механическим испытаниям полимерных композиционных материалов // Конструкции из композиционных материалов. 2012. № 3. С .72—77.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Конструктивно-силовая схема рессорного шасси (а) и схема участков укладки (б).

Скачать (229KB)
3. Рис. 2. Схема расположения тензодатчиков и ПАЭ: а — вид спереди; б — вид сверху.

Скачать (179KB)
4. Рис. 3. Зависимости относительных деформаций от нагрузки, зарегистрированные тензорозетками при имитации посадки с боковым ударом (а) и горизонтальной посадки (б).

Скачать (424KB)
5. Рис. 4. Зависимости относительных деформаций от нагрузки, зарегистрированные одиночными тензодатчиками при имитации посадки с боковым ударом (а) и горизонтальной посадки (б).

Скачать (422KB)
6. Рис. 5. Локация сигналов АЭ в рессоре при имитации посадки с боковым ударом (а) и горизонтальной посадки (б).

Скачать (316KB)
7. Рис. 6. Зависимости параметров сигналов АЭ от времени, зарегистрированные датчиками ПАЭ0—ПАЭ3 при имитации посадки с боковым ударом: а — энергетический параметр MARSE; б — медианная частота; в — структурный коэффициент PD42; г — двухинтервальный коэффициент. ♦ — ПАЭ0; ■ — ПАЭ1; ▲ — ПАЭ2; ● — ПАЭ3.

Скачать (399KB)
8. Рис. 7. Зависимости параметров сигналов АЭ от времени, зарегистрированные датчиками ПАЭ4—ПАЭ7 при имитации посадки с боковым ударом: а — энергетический параметр MARSE; б — медианная частота; в — структурный коэффициент PD42; г — двухинтервальный коэффициент. ♦ — ПАЭ4; ■ — ПАЭ5; ▲ — ПАЭ6; ● — ПАЭ7.

Скачать (375KB)
9. Рис. 8. Зависимости параметров сигналов АЭ от времени, зарегистрированные датчиками ПАЭ0 – ПАЭ3 при имитации горизонтальной посадки: а — энергетический параметр MARSE; б — медианная частота; в — структурный коэффициент PD42; г — двухинтервальный коэффициент. ♦ — ПАЭ0; ■ — ПАЭ1; ▲ — ПАЭ2; ● — ПАЭ3.

Скачать (380KB)
10. Рис. 9. Зависимости параметров сигналов АЭ от времени, зарегистрированные датчиками ПАЭ4 – ПАЭ7 при имитации горизонтальной посадки: а — энергетический параметр MARSE; б — медианная частота; в — структурный коэффициент PD42; г — двухинтервальный коэффициент. ♦ — ПАЭ4; ■ — ПАЭ5; ▲ — ПАЭ6; ● — ПАЭ7.

Скачать (383KB)
11. Рис. 10. Область с дефектами рессоры, выявленными при УЗ контроле томографом Starmans DIO100 PA и отмеченные белым цветом.

Скачать (130KB)

© Российская академия наук, 2025