Мониторинг состояния конструкции с помощью анализа кинетики местного напряженно-деформированного состояния

Представлен один из перспективных способов мониторинга «здоровья конструкции» по условиям прочности, основанный на анализе кинетики местного напряженно-деформированного состояния (НДС). Приведено его сравнение с другими методами обнаружения повреждений и отмечены преимущества контроля НДС. Для реализации этого способа мониторинга рассмотрены два типа датчиков: тензорезисторы и волоконно-оптические датчики (ВОД). Представлены свойства ВОД, благодаря которым их использование в эксплуатации предпочтительно. Исследованы возможности контроля НДС путем анализа результатов тензометрии при циклическом нагружении элементов конструкции перспективного самолета транспортного назначения. Актуальность работы подтверждена различными примерами использования методов мониторинга в бортовых системах при эксплуатации. Возможность мониторинга отдельных деталей и частей планера самолета продемонстрирована на примере исследования продольных стыков фюзеляжа. Зафиксированное с помощью тензометрии изменение НДС продольных стыков, вызванное наличием повреждений в конструкции, подтверждено анализом НДС несущих листов с помощью метода конечного элемента, с учетом усталостных трещин, возникающих при циклическом нагружении. Проведено сравнение результатов расчета с данными тензометрии. На основе расчета НДС поврежденной и неповрежденной конструкции определены зоны наибольшего изменения деформации для установки потенциальных мест расположения датчиков. По результатам исследования предложена оптимальная схема расположения датчиков для контроля целостности соединения. Исследования подтверждают, что метод мониторинга повреждений конструкции, разработанный на базе изменения кинетики НДС, может успешно применяться в испытаниях при поддержании целостности стыков и других мест, повреждения которых мо1ут иметь многоочаговый характер, там, где методы визуального и неразрушающего контроля не эффективны.

1. Assessment of damage tolerance and fatigue strength of the structure. Advisory Circular АС-АР 25.571-1A, 2015. — Moscow: MAK, 2015 — 107 p. [in Russian],

2. Pisupati P et al. Enabling Technology for paradigm shift in next generation Aircraft. Design and Maintenance, 2011. https://www.semanticscholar.org/paper/Enabling-Technology-for-para-digm-shift-in-next-gen-Pisupati-Dewangan/a69ae2f9578d7a8ff62883ad3be613el006fd272.

3. Kahandawa G. C. Monitoring Damage in Advanced Composite Structures Using Embedded Fibre Optic Sensors / Toowoomba: University of Southern Queensland, 2012. PI- 257.

4. Gardnier G. Structural health monitoring: NDT-integrated aerostructures enter service, 2015: http://short.composites-world.com/SHMupdate.

5. http://www.testing-control.ru/ru-RU/news/24707.aspx?utm_source—20-08-2015-10790&utm_medium—Email&utm_campaign=email,2015.