Способ вибрационного контроля повреждений силовых элементов авиационных конструкций

 

Сущность: в способе контроля повреждения , основанном на связи параметров повреждения с изменением низших резонансных частот упругих колебаний конструкции , на последнюю накладывают дополнительную связь и варьируют место ее наложения. Величину и место повреждения определяют с учетом изменения измеренных резонансных частот конструкции для всех вариантов граничных условий. Увеличение информативных резонансных частот способствует устранению неоднозначности между их изменением и координатами места повреждения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 М 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4885332/28 (22) 21,09,90 (46) 23.02.93. Бюл, ¹ 7 (72) Ю,А, Полевой и Н.Ф.Хильченко (56) Авторское свидетельство СССР

N 1415178 кл. G 01 N 29/04, 1988.

Волков Н.А., Невский Ю.Н., Тимофеенко А,В„Хильченко Н.Ф. К вопросу определения повреждений в силовых элементах авиационных конструкций методом контро. ля частоты их резонансных колебаний./В сб, Вопросы усталости и живучести авиационных конструкций. — M.: МИИГА, 1983, с.

12-18. (54) СПОСОБ ВИБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕН.ТОВ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Изобретение относится к неразрушающему контролю и мажет быть использовано для определения местоположения повреждений, в частности, силовых элементов авиационных конструкций, .Известен способ вибрационного контроля по изменению первоначальных, определяемых до начала эксплуатации, значений частот, квадратурных и синфазных составляющих форм резонансных колебаний испытываемой конструкции при выбранном уровне возбуждения. Местоположение дефектов типа трещин и ослабления связей определяется с использованием математического аппарата теории чувствительности на основе разработанной динамической модели.

Недостатками способа являются значительная трудоемкость и низкая достоверность из-эа большой погрешности

„„Я „„1796952 А1 (57) Сущность: в способе контроля повреждения, основанном на связи параметров повреждения с изменением низших резонансных частот упругих колебаний конструкции, на последнюю накладывают дополнительную связь и варьируют место ее наложения, Величину и место повреждения определяют с учетом изменения измеренных резонансных частот конструкции для всех вариантов граничных условий. Увеличение информативных резонансных частот способствует устранению неодно значности между их изменением и координатами места повреждения, 1 ил. измерения составляющих форм колебаний, сопоставимой по величине с изменениями, вызванными появлением повреждений.

Кроме того, использование линейной теории чувствительности справедливо только при малых изменениях жесткостных и диссипативных параметров конструкции, к которым динамические характеристики (Л практически нечувствительны, К)

Наиболее близким к изобретению по достигаемому результату является способ определения величины и места повреждения авиационных конструкций, допускающих консольно-балочную схематизацию их работы, по изменению частот их резонансных колебаний трех низших тонов в случае. если это повреждение единственное, Недостаток способа состоит в неоднозначности определения величины и места расположения повреждения по ограничен1796952 ному спектру частот резонансных колебаний, который удается получить при частотных испытаниях, и отказе от использования в качестве диагностических признаков составляющих форм резонансных колебаний, особенно для конструкций с двумя и тремя характерными линейными размерами.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля за счет увеличения числа информативных диагностических признаков. указанная цель достигается тем, что в конструкции до начала эксплуатации последовательно возбуждаются колебания на нескольких низших резонансных частотах. На конструкцию накладываютдополнительную связь, варьируют место ее наложения и для каждого иэ вариантов граничных условий измеряют спектр частот резонансных колебаний. В процессе эксплуатации контролируют спектр частот резонансных колебаний конструкции, в том числе и при наложенных дополнительных связях. Величина и место повре>кдения определяются по изменению резонансных частот для всех вариантов граничных условий конструкции, Сопоставительный анализ с прототипом показывает. что заявляемый способ вибрационного контроля силовых элементов авиационных конструкций отличается тем, что определение параметров (величины и координат) повреждений авиационных конструкций осуществляется ПО изменению частот их резонансных колебаний при основном и дополнительных вариантах кинематических граничных условий, На чертеже изображены диагностируемая конструкция и возможные варианты наложения дополнительной связи, Способ вибрационного контроля осуществляется следующим образом.

В контролируемой конструкции 1 последовательно возбуждаются упругие колебания с несколькими резонансными частотами. Число выявляемых резонансов зависит от мощности возбудителя колебаний. Появление повреждений, проявляющихся в изменении жесткостных параметров конструкции, приводит к изменению частот резонансных колебаний, если повреждение при резонансных колебаниях находится в зоне ненулевых полных напряжений. Между параметрами повреждений и частотами резонансных колебаний существует соответствие, однако, по ограниченному спектру резонансных частот параметры повреждений определяются неоднозначно даже в том случае. если повреждение единственное. Неоднозначность, характериэуемая числом возможных мест расположения повреждения, определяется только динамическими свойствами конструкции (видом функций распределения массово-инерционных и жесткостных параметров) и числом анализируемых резонансных частот. Неоднозначность устраняется эа счет увеличения числа анализируемых резонансных частот. Для этого устанавливают дополнительную опору 2, изменяя кинематические граничные условия контролируемой конструкции 1, Далее варьируют место установки опоры 2. Для каждого иэ вариантов граничных условий измеряют частоты резонансных колебаний. Поскольку каждому из вариантов граничных условий однозначно соответствует распределение напряжений в элементах конструкции, то чувствительность к повреждению резонансных частот одного порядка.для различных вариантов будет разной. Более того, чувствительность частотного спектра к повреждению оказывается выше. чем для исходного варианта граничных условий диагностируемой конструкции в том случае, если повреждение оказывается в окрестности дополнительной

25 опоры. Дпя определения величины и места повреждения априорно, на основе численного. модельного или натурного экспериментов, получают частоты резонансных колебаний для всех возможных повреждеЗО ний состояний конструкции при различных вариантах граничных условий, Сравнивая при выбранной мере близости (норме) набор текущих частот резонансных колебаний . для всех вариантов кинематических граничÇ5 ных условий с соответствующими наборами частот поврежденной конструкции, определяют действительное состояние конструк ции, характеризующееся величиной и координатами повреждения.

40 Таким образом, использование предлагаемого способа позволит повысить достоверность контроля за счет более точного определения параметров повреждений силовых элементов авиационных конструкций

45 с произвольным распределением массовоинерционных и жесткостных параметров и с двумя-тремя характерными линейными размерами и обеспечит высокий уровень безопасности их эксплуатации., 50 Формула изобретения

Способ вибрационного контроля hOвреждений силовых элементов авиационных конструкций, по которому последовательно возбуждают упругие коле55 бания конструкции на нескольких низших резонансных частотах и по изменению последних определяют величину и место повреждения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля путем увеличения числа информативных ди1796952

Составитель Ю. Полевой

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор

Заказ 646 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 эгностических признаков, на конструкцию накладывают дополнительную связь и варьируют место ее наложения, измеряют резонансные частоты при каждом варианте наложения дополнительной связи, а величийу и место повреждения определяют с учетом изменения резонансных частотдля всех вариантов граничных условий конструкции,