WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 |

Способы оценки работоспособности изделий из композиционных материалов методом компьютерной томографии

-- [ Страница 13 ] --

Рис.53.Характер разрушения непрошитого образца Рис. 54. Характер разрушения непрошитого образца с появлением видимых Рис.55.Зона расслоения от области разрушения до кромки образца Как видно из представленных иллюстраций, при исчерпании несущей способности при сжатии после удара образцы, не имеющие прошивки в трансверсальном направлении, имеют обширные области расслоений, не локализованные в какой-либо определенной области.

На рис.56и57 представлены изображения образцов с прошивкой в продольном и поперечном направлении.

Рис.56.Область разрушения образца с прошивкой в продольном направлении при визуальном осмотре Рис.57.Область разрушения образца с прошивкой в поперечном направлении при визуальном осмотре Как видно из представленных иллюстраций, при прошивке пакета монослоёв в трансверсальном направлении область разрушений и повреждений структуры материала локализуется в относительно небольшом объеме.

На рисунках 58 - 60 представлены томографические срезы картины внутренних разрушений, имеющие высокую разрешающую способность, выгодно отличающую их от данных, получаемых иными методами НК.

Рис.58.Срез томографии образца с продольной прошивкой.

Рис.59.Срез томографии образца с поперечной прошивкой. Длина межслоевых Рис.60. Характерный срез томографии образца с продольной прошивкой по сечению, включающему в себя шов прошивки с шагом стежка 10мм Как видно из представленных иллюстраций, повреждения и разрушения внутренней структуры образцов в трансверсально прошитых образцах в основном локализуется в небольшом объеме материала, т.е. прошивка обеспечивает стяжку образующихся расслоений и способствует ограничению распространения трещин в объеме материала. При этом в зависимости от направления прошивки в образцах картина разрушения объема материала оказывается различной.

В случае использования продольной прошивки расслоения и иные повреждения внутренней структуры локализуются по нормали к плоскости монослов, в то время как поперечная прошивка приводит к смещению области разрушения под некоторым углом от нормали к плоскости армирования КМ.

Имея объемную картину повреждений структуры КМ в локализованной области динамического воздействия, возможно проводить более качественный ремонт конструкций из КМ, обеспечивая устранение появляющихся расслоений. Получив результаты о положении областей расслоений, сверление отверстий в ремонтной зоне будет производиться точно по месту, после чего под пистон или гайку-пистон будет зашприцовываться связующее для обеспечения склейки монослоёв в дефектной зоне.

В рамках настоящей диссертационной работы, посвященной разработке способов оценки работоспособности изделий из КМ методом КРТ с учетом выбираемых технологических процессов изготовления, были получены следующие результаты:

В ходе анализа научно-технической литературы, отечественных и зарубежных источников, были рассмотрены основные методы НК, применяемые в настоящее время для анализа состояния внутренней структуры композиционных деталей и узлов на различных этапах технологического процесса изготовления, а также на протяжении жизненного цикла изделия.

Для основных дефектов внутренней структуры КМ была предложена их классификация по отношению к соответствующей компоненте материала с выявлением факторов технологического процесса изготовления и эксплуатационных факторов, приводящих к возникновению внутренних повреждений ОК.

На основании научных работ и экспериментальных данных, полученных при контроле внутреннего объема конструкций из КМ, были определены основные конкурентные преимущества КРТ в качестве современного метода НК агрегатов и изделий из различных материалов:

Возможность получения объемной3D-картины внутренней структуры ОК, чего невозможно достичь традиционно применяемыми методами НК;

На порядок более высокая чувствительность томографического оборудования к наличию в объеме сплошного материала дефектов различной природы, что позволяет получить наиболее полную и достоверную информацию о состоянии внутренней структуры изделия;

Высокая точность позиционирования дефектов в локальном объеме, возможность определения координат расположения внутренних повреждений и их линейных размеров.

Определены основные направления применения КРТ в качестве метода НК изделий из КМ:

Контроль состояния внутренней структуры элементарных образцов, что позволяет уменьшить разброс определяемых физико-механических характеристик КМ путем выбраковки дефектных образцов из экспериментальных партий и приводит к повышению точности паспортных значений свойств монослоёв КМ;

Контроль качества внутренней структуры конструктивно-подобных и технологических образцов, что позволяет оценить правильность параметров (температура, давление, время выдержки) технологического процесса изготовления изделия из КМ, выявить отклонения и нарушения технологического цикла, предложить решения по оптимизации техпроцессов. Реализация данных мероприятий позволяет повысить качество изготовленной продукции, увеличить её ресурсные и эксплуатационные характеристики, достичь высокого качества применяемых технологических процессов, способствует отработке новых техпроцессов формования КМ;

НК деталей, узлов и агрегатов из КМ, что позволяет своевременно изымать из эксплуатации дефектные элементы, снижая вероятность отказов техники, повышая технологичность и экономичность изделий из КМ в эксплуатации.

Математическим и КЭ моделированием, а также основываясь на экспериментальных данных испытаний образцов, разработаны способы оценки изменения физических и механических (прочность, жесткость) характеристик материала при наличии дефектов внутренней структуры вида «расслоение» в структуре пакета КМ. Получены зависимости, характеризующие изменение несущих и жесткостных свойств материала конструкции в зависимости от:





Линейных геометрических размеров зоны расслоения;

Положения дефекта данного вида по толщине пакета;

Применяемой системы армирования монослоёв КМ.

Данный способ оценки изменения свойств поврежденного КМ применим для конструкций, подвергающихся низкоскоростному ударному воздействию, входными данными для расчета изменения характеристик материала конструкции являются результаты томографического контроля, позволяющие получить положение и размеры дефектной зоны с высокой точностью.

Для образцов и конструкций из однонаправленного КМ построена математическая модель влияния повреждений волокнистой структуры материала на механические характеристики, позволяющая учесть местоположение и линейный размер дефекта вида «разрыв» армирующего компонента КМ. Верификация данной методики осуществлялась КЭ моделированием повреждений волокнистой структуры материала в КЭ программном комплексе MSC.Nastran/Patran. Результаты моделирования показали высокую сходимость с разработанной моделью, что позволяет использовать её на этапе испытаний элементарных образцов для учета изменения свойств материала с выявленными с помощью КРТ дефектами данного типа.

Рассмотрены основные факторы технологического процесса изготовления конструкций из КМ, влияющие на качество материала, предложены решения по использованию результатов НК с помощью КРТ в качестве способа оценки качества технологических процессов формования КМ.

Выявлен различный механизм разрушения образцов из КМ на полимерной термореактивной матрице, имеющих прошивку полиамидными нитями в направлении, перпендикулярном плоскости армирования монослоёв.

Получение объективной картины внутренних повреждений образцов с различным направлением прошивки видится возможным исключительно с помощью КРТ в качестве метода НК. Данные томографического контроля позволяют оценить характер разрушений, определить размеры области повреждений, выявить направление развития повреждений под нагрузкой для образцов с продольной и поперечной прошивкой. Результаты, полученные с помощью КРТ, дали возможность предложить использовать данные НК в качестве исходных данных при разработке мероприятий по ремонту поврежденных и дефектных конструкций, разработать способы оценки эффективности ремонтных работ, минимизировать массовые характеристики ремонтных накладок.

Таким образом, в рамках настоящей диссертационной работы решены все поставленные научно-технические задачи, цель работы – разработка способов оценки работоспособности изделий из КМ с помощью современного высокоточного метода НК – КРТ – достигнута.

Список литературы и использованных источников 1. Bakulin V.N. and oth. Fiber Science and Technology. Editor:

V.I.Kostikov. Soviet Advanced Composites Technology Series. Series editors:

J.N.Fridlyander, Academician of Russian Academy of Sciences, Russia, I.H. Marshall, University of Paisley, Paisley, UK, London, Chapman & Hall, 2. Bolotin V.V. Delamination in composite structures: its origin, buckling, growth and stability - Composites, 1996, Part B 27B, pp. 129-145.

3. D Bates, G Smith, D Lu, J Hewitt. Rapid thermal non-destructive testing of aircraft components - Journal of Composites Part B: Engineering, Vol. 31, No 3, pp 175-185, 2000.

D.A. Gonzlez, C. Ibarra-Castanedo, M. Pilla, M. Klein, J.M. LpezHiguera, X. Maldague Automatic Interpolated Differentiated Absolute Contrast Algorithm for the Analysis of Pulsed Thermographic Sequences - Proceedings of 7th International Conference on Quantitative Infrared Thermography (QIRT’04), 2004.

Kassapoglou C., Safonov A. «Development of criteria and verification techniques to support the approach “Undeveloped damage” to structures from composite materials made by infusion, under fatigue loading» - Skolkovo Institute of Science and Technology, 2013.

Maev R. «Acoustic Microscopy and Ultrasonic Imaging» - ISBN 978-3Swiderski W. «The characterization of Defects in multi-layered composite materials by thermal tomography methods» - Acta Physica Polonica, vol. 115, 2009 – pp. 800-804.

Zhang B. «Digital test of composite material using X-ray tomography and finite element simulation» - Blacksburg, Virginia, 2007 – 152 p.

Алешин Н.П., Щарбинский В.Г. «Радиационная, ультразвуковая и магнитная дефектоскопии изделий» - М. Высш. шк., 1991 – 280с.

Артемьев Б.В., Буклей А.А. «Радиационный контроль» - М.: ИД «Спектр», 2001 – 229с.

Бакулин В.Н., Дмитриев А.Е., Бурков В.А., Ляпин В.А., Зорохович О.Л., Микин А.В. "Анализ геометрических оболочечных биологических структур с помощью компьютерной томографии. Труды 1 Всесоюзного симпозиума "Нелинейная теория тонкостенных конструкций и биомеханика". - Кутаиси-Ткибули, 1985г., Бакулин В.Н., Рассоха А.А. "Метод конечных элементов и голографическая интерферометрия в механике композитов" - М.: Машиностроение, 1987 - 312с.

Баженов С.Л., Берлин А.А., Кульков А.А., Ошмян В.Г. «Полимерные композиционные материалы. Прочность и технологии» - М.: Изд-во «Интеллект», 2009 - 352с.

Батаев А.А., Батаев В.А. «Композиционные материалы: строение, получение, применение: учебник» - Новосибирск, Изд-во НГТУ, 2002 – 384с.

Бейтс Р., Мак-Доппелл М. «Восстановление и реконструкция изображений: пер. с англ.» - М.: Мир, 1989 – 333с.

Бернард Д. Уиллис Б. «Практическое руководство по использованию X-Ray инспекции в производстве радиоэлектронных изделий» - М.: Техносфера, 2007 – 48с.

Бойцов Б.В., Васильев С.Л., Громашев А.Г., Юргенсон С.А.

«Методы неразрушающего контроля, применяемые для конструкций из ПКМ», электронный журнал «Труды МАИ», 2011, выпуск №49.

Болотин В.В. «Дефекты типа расслоений в конструкциях из композиционных материалов» - Механика композиционных материалов, №2, 1984. С.

239-256.

Болотин В.В., Новичков Ю.Н. «Механика многослойных конструкций» - М.: Машиностроение, 1980 - 375с.

Бохоева Л.А. «Особенности расчета на прочность элементов конструкций из изотропных и композиционных материалов с допустимыми дефектами» - Улан Удэ, Изд-во ВСГТУ, 2007 – 191с.



Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 |
 









 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.