Контроль деформированного состояния и диагностика повреждений композиционных материалов с помощью чувствительных элементов на базе углеродных нитей
Диссертация
Разработана методика диагностики повреждений ВПКМ. Экспериментально подтверждено, что ортогональный массив УН УКН-5000, внедренный в ВПКМ на основе базальтовой ткани ТРБ — 1,0 (полотняного переплетения), позволяет определять местонахождение повреждений в том случае, если они расположены в узлах массива, а количество поврежденных линий УН не больше четырех. Показано, что если количество… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Анализ состояния исследований. Цель и задачи исследования
- 1. 1. Перспективы применения ИКМ
- 1. 2. Применение УВ в качестве чувствительных элементов ВПКМ
- 1. 3. Цель и задачи исследования
- 1. 4. Выводы по главе 1
- Глава 2. Разработка методики контроля ДС ВПКМ с помощью чувствительных элементов на базе УН при одноосном нагружении
- 2. 1. Теоретическая модель тензочувствительности УН, пропитанных связующим, с учетом разрушения элементарных волокон
- 2. 2. Характер зависимости изменения электрического сопротивления УН от относительной деформации в продольном направлении при повторном нагружении
- 2. 3. Расчет максимальной относительной объемной доли УН в ВПКМ
- 2. 4. Контроль ДС однонаправленных ВПКМ при статическом растяжении
- 2. 5. Диагностика повреждений ВПКМ с помощью чувствительных- -элементов на базе УН
- 2. 6. Выводы по главе 2
- Глава 3. Экспериментальные исследования возможности применения
- УН в качестве чувствительных элементов ВПКМ
- 3. 1. Экспериментальные исследования тензочувствительности УН УКН-2500 и УКН
- 3. 2. Испытания на статическое растяжение кольцевых образцов из стеклопластика и органопластика с внедренными чувствительными элементами на базе УН
- 3. 3. Экспериментальные исследования возможности диагностики повреждений ВПКМ с помощью чувствительных элементов на базе УН
- 3. 4. Контроль качества технологических процессов изготовления ВПКМ с помощью чувствительных элементов на базе УН
- 3. 5. Анализ результатов эксперимента. Оценка достоверности теоретической модели тензочувствительности УН
- 3. 6. Выводы по главе 3
- Глава 4. Практическое применение разработанных методик контроля состояния ВПКМ с чувствительными элементами на базе УН
- 4. 1. Практическое применение чувствительных элементов на базе УН для диагностики состояния ВПКМ
- 4. 2. Учет факторов, оказывающих влияние на электрофизические свойства чувствительных элементов на базе УН
- 4. 3. Оптимизация расположения чувствительных элементов на базе УН в
- ВПКМ и анализ информации, поступающей с них
- 4. 4. Перспективы применения чувствительных элементов на базе УН для контроля состояния ВПКМ при длительном разрушении
- 4. 5. Выводы по главе 4
Список литературы
- Метьюз Ф., Ролингс Р. Композиционные материалы, механика и технология. Пер. с анг. Баженова С. JI. М.: Техносфера, 2004. — 224 с.
- Уорден К. Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение. М: Техносфера, 2006. — 236 с.
- Углеродные волокна: Пер. с япон. / Под ред. С. Симамуры. М.: Мир, 1987.-304 с.
- Буланов И.М., Воробей В. В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов: Учеб. Для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998 516 с.
- Басов Ф.А. Интеллектуальные композиционные материалы и перспективы их применения // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2006. № 1.С. 3−7.
- Голубкова T.A., Короткова В. И., Золкина Т. Г., Гладышева JI.B. Концепция и основные принципы конструирования «интеллектуальных» материалов. Технология. Межотраслевой научно-технический сборник. Серия: Конструкции из КМ. 1995. № 2. С. 3−21.
- Wang Xiaojun and Chung D.D.L. Real-time monitoring of fatigue damage and dynamic strain in carbon fiber polymer-matrix composite by electrical resistance measurement // Smart Materials and Structures. 1997. V.7. № 5. P. 504−508
- Hou L., Hayes S.A. A resistance-based damage location sensor for carbon-fibre composites Smart Materials and Structures. 2002. V.ll.№ 6. P. 966 969
- Chung D.D.L. Structural health monitoring by electrical resistance measurement // Smart Materials and Structures. 2001. V.10. № 4. P. 624−636.
- Левит P.M. Электропроводящие химические волокна. M.: Химия, 1986.- 198 с.
- Zhou G., Sim L.M. Damage detection and assessment in fibre-reinforced composite structures with embedded fibre optic sensors review // Smart Materials and Structures. 2002. V. l 1. № 10. P. 925−939.
- Maalej М., Karasaridis A., Pantazopoulou S., Hatzinakos D. Structural health monitoring of smart structures // Smart Materials and Structures. 2002. V. l 1. № 7. P. 581−589.
- Kuang K.S.C., Cantwell W.J. In situ process monitoring of a thermoplastic-based fibre composite using optical fibre sensors // Smart Materials and Structures. 2002. V. l 1. № 10. P. 840−847.
- Levin K., Jarlas R. Monitoring of composites // Smart Materials and Structures. 1997. V.6. № 9. P. 369−382.
- Surgeon M., Weavers M. Smart materials // Journal of Composite Materials. 2001. V.35. № 10. P. 931−940.
- Tanimoto Т. 2002 Carbon-Fiber Reinforced Plastic Passive composite Damper by Use of Piezoelectric Polymer/Ceramic // Japanese Journal of Applied Physics. 2002. V. 41. № 11. P. 7166−7169.
- Материалы с эффектом памяти формы: Справочное издание // Под ред. Лихачева В. А. Т1-Т4. — СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1998.
- Chattopadhyay A., Liu Q., Gu H. Vibration Reduction in Rotor Blades Using Active Composite Box Beam // AIAA Journal. 2000. V. 38. № 7. P. 1125−1131.
- Миронов B.C. Электропроводящие полимерные композиты: материалы, технология, применение. Мн.: БелНИИНТИ, 1991. — 64 с.
- Irving Р.Е., Thiagarajan С. Fatigue damage characterization in carbon fibre composite materials using an electrical potential technique // Smart Materials and Structures. 1998. V.7. № 11. P. 456−466.
- Shoukai Wang, Kowalik D.P., Chung D.D.L. Self-sensing for structural materials // Smart Materials and Structures. 2004. V.13. № 3. P. 570−592.
- Физика композиционных материалов: В 2-х т. Т. 2/ Н. Н. Трофимов, М. З. Канович, Э. М. Карташов, В. И. Натрусов, A.T. Пономаренко, В. Г. Шевченко, В. И. Соколов, И.Д. Симонов-Емельянов. М.: Мир, 2005. — 344 с.
- Молчанов Б.И., Чукаловский П. А., Варшавский В. Я. Углепластики. -М.: Химия, 1985.-208 с.
- Композиционные материалы: справочник / Васильев В. В., Протасов В. Д., Болотин В. В. и др. Под общей редакцией В. В. Васильева, Ю. М. Тарнопольского. М.: Машиностроение, 1990. — 512 с.
- Малмейстер А.К.-, Тамуж В. П., Тетере Г. А. Сопротивление-полимерных и композитных’материалов. — 3-е изд., перераб. и доп. — Рига: Зинатне, 1980.-572 с.
- Гуняев Г. М. Структура и свойства полимерных волокнистых композитов. -М.: Химия, 1981.-232 с.
- Авдеюк О.А., Гостевская О. В., Жмурин Д. В., Павлова Е. С. Обработка массивов средствами языка программирования TP 7.0: Учеб. пособие / ВолгГТУ. Волгоград, 2003. — 64 с.
- Тарнопольский Ю.М., Кинцис Т. Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1981. — 272 с.
- Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 3. И. Н. Ермолов, Ю. В. Ланге. Ультразвуковой контроль. 2-е изд., испр. — М.: Машиностроение, 2006. — 864 с.
- Тарнопольский Ю.М., Скудра A.M. Конструкционная прочность и деформативность стеклопластиков. Рига: Зинатне, 1966. — 260 с.
- Буланов И.М., Горепекин А. В. Определение зависимости прочности однонаправленных колец от степени полимеризации с помощью электрических методов // Производственно-технический бюллетень ЦНИИ информации. № 10. 1970. С. 3−5.
- Потапов А.И. Контроль качества и прогнозирование надежности конструкций из композиционных материалов. Л.: Машиностроение. Ленинг. отд-ние, 1980.-261 с.
- Потапов А.И., Пеккер Ф. П. Неразрушающий контроль конструкций из композиционных материалов. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1977.-192 с.
- Киселев Г. И. Исследование и разработка методов устранения дефектов в системах и оборудовании коммунального хозяйства композиционными материалами // Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 2002. — 30 с.
- Качанов В. К. Разработка помехоустойчивых методов и устройств ультразвукового контроля полимерных композиционных материалов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн. наук. М., 1993.-32 с.
- Абрамова Е. В. Теплоголографический метод и средства дефектоскопии композитных оболочек с сетчатыми структурами // Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. СПб, 1993.-23 с.
- Труханов В.М. Надежность изделий машиностроения. Теория и практика: Учебник для студентов машиностроительных специальностей высших учебных заведений. М.: Машиностроение, 1996. — 336 с.
- Азин Н.В. Соотношение между весом и надежностью газонаполненной оболочки // Сборник научных трудов ГосНИИ ГА. вып. 302. 1991. С. 16−19.
- Азин Н.В. Надежность силовой оболочки с учетом старения материала // Сборник научных трудов ГосНИИ ГА. вып. 302. 1991. С. 20 23.
- Daniel G. Composite Materials. CRC Press, 2003. 224 p.
- Машинская Г. П., Перов Б. В., Шалин P.E. Органопластики многоцелевого назначения для авиационной техники // Авиационные материалы. Избранные труды «ВИАМ» 1932 2002. Юбилейный научно-технический сборник. Под общей ред. чл.-кор. РАН Е. Н. Каблова.
- Авиационные материалы. Композиционные материалы (органопластики): Сборник статей /-Под. ред. Б.В. Перова* Г. П.-Машинской- -М.: ВИАМ, 1984.- 163 с.
- Органопластики в изделиях авиационной промышленности (приложение № 2 к журналу «Авиационная промышленность») / Под ред. Б. В. Перова, Г. П. Машинской. М.: Машиностроение, 1985. — 48 с.
- Формостабильные и интеллектуальные конструкции из композиционных материалов / Г. А. Молодцов, В. Е. Биткин, В. Ф. Симонов, Ф. Ф. Урмансов. М.: Машиностроение, 2000. — 352 с.
- Композиционные материалы Т. 8. Анализ и проектирование конструкций. М.: Машиностроение, 1978. 264 с.
- Заболоцкий А.А. Производство и применение композиционных материалов. Итоги науки и техники. Сер.: Композиционные материалы. М.: ВИНИТИ АН СССР, 1979. 105 с.
- Композиционные материалы Т. 3. Применение композиционных материалов в технике. М.: Машиностроение, 1978. 511 с.
- Кузнецов Н.Д., Веселов С. И., Степаненко Н. Д. Особенности прочности композитов // Проблемы прочности. 1974. № 2. С. 77 84.
- Применение конструкционных пластмасс в производстве летательных аппаратов. / Под ред. A.JI. Абибова. М: Машиностроение, 1 971 192 с.
- Sanjay К. Mazumder Composites manufacturing: materials, product and process engineering. CRC Press. 2004.132 p.
- Шулепов C.B. Физика углеграфитовых материалов., Челябинский государственный педагогический институт, 1968. 344 с.
- Шулепов С.В. Атом углерода и искусственный графит., ЮжноУральское кн. изд., 1965. 204 с.
- Staszewski W.J., Worden К., Tomlinson G.R. Optimal Sensor Placement for Neural Network Fault Diagnosis // Proc. Adaptive Computing in Engineering Design and Control. 1996. V. 96. P. 92−99. .
- Goldberg D.E. Genetic Algorithms in Search, and Machine Learning. Addison-Wesley. 1989.
- Scheuler R., Joshi S.P., Schulte K. Optimization of composites // Composite Science and Technology. 2001. V.61. № 3. P. 921−930.
- Esteban J., Starr A.G. Building a Data Fusion Model // Proc. Int. Conf. On Data Fusion EuroFusion 99 (Stratford-upon-Avon, UK). 1999. P. 187−196.
- Klein L.A. Sensor and Data Fusion: Concepts and Application, SPIE Press. 1999. 324 p.
- Скудра A.M., Булаве Ф. Я., Роценс K.A. Ползучесть и статическая усталость армированных пластиков. Рига: Зинатне, 1971. — 238 с.
- Олдырев П.П. Некоторые особенности механики полимеров // Механика полимеров. 1973. № 3. С. 468 474.
- Парфеев В.М., Олдырев П. П. Основы механики полимеров // Механика полимеров. 1977. № 6. С. 1058 1061.
- Оуэн М. Дж. В кн.: Композиционные материалы. Т. 5. Разрушение и усталость. — М.: Мир, 1978, С. 333 — 362.
- Малмейстер А.К., Тамуж В. П., Тетере Г. А. Сопротивление жестких полимерных материалов. Рига: Зинатне, 1972. — 500 с.
- Тамуж В.П., Куксенко B.C. Микромеханика разрушения полимерных материалов. Рига.: Зинатне, 1978. — 294 с.
- Канович М.З., Трофимов Н. Н. Сопротивление композиционных материалов. М.: Мир, 2004. — 504 с.
- Басов Ф.А. Контроль напряженно-деформируемого состояния композиционных материалов с помощью чувствительных элементов на базе углеродных нитей//Вестник машиностроения. 2006. № 11. С. 17−20.