|
DOI: 10.14489/td.2019.01.pp.042-049
Федотов М. Ю., Будадин О. Н., Васильев С. А., Медведков О. И., Козельская С. О.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВСТРОЕННОЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ УГЛЕПЛАСТИКА ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ФОРМОВАНИЯ
(с. 42-49)
Аннотация. Приведены результаты исследований по подготовке волоконно-оптических датчиков на основе брэгговских решеток к интеграции в углепластик для создания системы встроенного неразрушающего контроля. Установлено, что для повышения температурной стойкости датчиков, предназначенных для интеграции в углепластик, целесообразно подвергнуть нестабильную часть наведенного показателя преломления чувствительного элемента контролируемому тепловому воздействию. Экспериментально показано, что встроенная волоконно-оптическая система диагностики полностью сохраняет работоспособность после воздействия технологических режимов формования углепластика и может использоваться в качестве эффективного инструмента встроенного контроля технического состояния композитных конструкций.
Ключевые слова: встроенный неразрушающий контроль, волоконно-оптическая система диагностики, волоконная брэгговская решетка, углепластик, технологический режим формования.
Fedotov M. Yu., Budadin O. N., Vasil’ev S. A., Medvedkov O. I., Kozelskaya S. O.
RESEARCH OF THE INTEGRATED FIBER-OPTIC SYSTEM FOR THE DIAGNOSIS OF CARBON FIBER REINFORCED PLASTIC AFTER THE IMPACT OF TECHNOLOGICAL MOLDING MODES
(pp. 42-49)
Abstract. This article describes results of studies on the preparation of fiber-optic sensors based on Bragg gratings for integration into carbon fiber reinforced plastics for the creation of a built-in non-destructive testing system. It was found that to increase the temperature resistance of sensors intended for integration into carbon plastic, it is advisable to subject the unstable part of the induced refractive index of the sensitive element to the controlled thermal action. It has been experimentally shown that the built-in fiber-optic diagnostics system remains fully operational after the impact of the technological molding modes of CFRP and can use as an effective tool the built-in control of the technical state of composite structures.
Keywords: built-in non-destructive testing, fiber-optic system for the diagnosis, fiber Bragg grating, carbon fiber reinforced plastic, technological molding mode.
М. Ю. Федотов (ООО «ЛИРА софт», Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
О. Н. Будадин (АО «ЦНИИСМ», Хотьково, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
С. А. Васильев, О. И. Медведков (НЦВО РАН, Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
С. О. Козельская (АО «ЦНИИСМ», Хотьково, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
M. Yu. Fedotov (LIRA soft, LLC, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
O. N. Budadin (Central Research Institute for Special Machinery, Joint Stock Company, Khotkovo, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
S. A. Vasil’ev, O. I. Medvedkov (Fiber Optics Research Center of the Russian Academy of Sciences (FORC RAS), Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
S. O. Kozelskaya (Central Research Institute for Special Machinery, Joint Stock Company, Khotkovo, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Гончаров В. А., Федотов М. Ю., Шиенок А. М. и др. Моделирование инфузионных технологий изготовления слоистых полимерных композиционных материалов // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2013. № 1. С. 43 – 49.
2. Гончаров В. А., Федотов М. Ю., Шиенок А. М. Моделирование полимерных композиционных материалов // Сб. докл. конф. «Новые материалы и технологии глубокой переработки сырья – основа инновационного развития экономики России»: науч. электрон. изд. локальн. распростр. / Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов. 2012. С. 8.
3. Гончаров В. А., Федотов М. Ю. Моделирование физико-механических свойств интеллектуального углепластика с оптоволоконными сенсорами // Сб. материалов V Междунар. конф. «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» DFMN 2013. М., 2013. С. 822 – 823.
4. Гончаров В. А., Сорокин К. В., Федотов М. Ю., Раскутин А. Е. Моделирование технологического процесса изготовления методом инфузии ПКМ на основе связующего ВСЭ-21 и ткани TENAX-E STYLE 450 // Тр. ВИАМ. 2014. № 10. С. 4.
5. Гончаров В. А., Федотов М. Ю., Сорокин К. В., Раскутин А. Е. Моделирование стадии пропитки получения углепластиков на основе эпоксидных связующих для RTM и VaRTM-технологий // Справочник. Инженерный журнал. 2013. № 12(201). С. 24 – 28.
6. Федотов М. Ю., Шиенок А. М., Мухаметов Р. Р., Гуляев И. Н. Исследование границы раздела полимерных матриц с оптическими световодами в информкомпозитах // Вопросы материаловедения. 2017. № 1. С. 155 – 168.
7. Гончаров В. А., Федотов М. Ю., Шиенок А. М., Иошин Д. В. Распределенные оптоволоконные сенсоры для контроля напряженно-температурного состояния конструкций // Вопросы материаловедения. 2016. № 1. С. 73 – 79.
8. Дьяконов А. В., Шелестов Д. А., Артемьев Б. В. Быстродействующий мониторинг протяженных объектов с помощью волоконно-оптических сенсорных систем на основе брэгговских решеток // Контроль. Диагностика. 2018. № 3. С. 40 – 43.
9. Анискович В. А., Будадин О. Н., Заикина Н. Л. и др. Измерение деформаций с использованием волоконно-оптических датчиков в процессе прочностных испытаний анизогридных конструкций из композиционных материалов // Контроль. Диагностика. 2018. № 7. С. 44 – 49.
10. Будадин О. Н., Кутюрин В. Ю., Муханова Т. А., Гранев И. С. Измерение деформаций в композиционных баллонах высокого давления с использованием оптоволоконных решеток Брэгга // Контроль. Диагностика. 2018. № 6. С. 34 – 39.
11. Вильдеман В. Э., Струнгарь Е. М., Лобанов Д. С., Воронков А. А. Оценка работоспособности внедренных в композитный материал волоконно-оптических датчиков с использованием данных цифровой оптической видеосистемы анализа деформаций // Дефектоскопия. 2018. № 1. С. 65 – 71.
12. Takeda N., Tajima N., Sakurai T., Kishi T. Recent advances in composite fuselage demonstration program for damage and health monitoring in Japan // Structural control and health monitoring. 2005. V. 12. Р. 245 – 255.
13. Terentyev V. S., Kharenko D. S., Dostovalov A. V. et al. Fiber-optic sensors based on FBGs with increased sensitivity difference embedded in polymer composite material for separate strain and temperature Measurements // Transforming the Future of Infrastructure through Smarter Information – Proceedings of the International Conference on Smart Infrastructure and Construction, ICSIC 2016. 2016. P. 75 – 79.
14. Shishkin V. V., Terentyev V. S., Kharenko D. S. et al. Experimental method of temperature and strain discrimination in polymer composite material by embedded fiber-optic sensors based on femtosecond-inscribed FBGs // Journal of Sensors. 2016. V. 2016. P. 3230968.
15. Пат. 3096123 EP. Integrated system and methods for management and monitoring of vehicles; опубл. 23.11.2016.
16. Гуняева А. Г., Чурсова Л. В., Федотов М. Ю., Черфас Л. В. Исследование углепластика с наномодифицированным молниезащитным покрытием и системой встроенного контроля на основе волоконных брэгговских решеток // Вопросы материаловедения. 2016. № 1. С. 80 – 91.
17. Федотов М. Ю., Шиенок А. М., Гуляев И. Н. и др. Исследование влияния ударных воздействий на спектральные характеристики оптоволоконных сенсоров на основе волоконных брэгговских решеток, интегрированных в полимерный композиционный материал // Вопросы материаловедения. 2015. № 4(84). С. 100 – 108.
18. Федотов М. Ю. Концепции создания и тенденции развития интеллектуальных материалов (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). С. 71 – 80.
19. Медведков О. И., Королев И. Г., Васильев С. А. Запись волоконных брэгговских решеток в схеме с интерферометром Ллойда и моделирование их спектральных свойств // Препринт НЦВО ИОФ РАН. 2004. № 6.
20. Божков А. С., Васильев С. А., Медведков О. И. и др. Установка для исследования изменения наведенного преломления в волоконных световодах при высоких температурах // Приборы и техника эксперимента. 2005. № 4. C. 76 – 83.
21. Михайловский К. В., Базанов М. А. Измерение остаточных технологических деформаций в углепластике путем внедрения в него волоконных брэгговских решеток // Конструкции из композиционных материалов. 2016. № 2(142). С. 54 – 58.
1. Goncharov V. A., Fedotov M. Yu., Shienok A. M. et al. (2013). Simulation of infusion technologies for the manufacture of layered polymer composite materials. Vse materialy. Entsiklopedicheskiy spravochnik, (1), pp. 43-49. [in Russian language]
2. Goncharov V. A., Fedotov M. Yu., Shienok A. M. et al. (2012). Simulation of polymer composite materials. Collection of reports of the conference "New materials and technologies for deep processing of raw materials - the basis of the innovative development of the Russian economy": a scientific electronic publication of local distribution. All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials. [in Russian language]
3. Goncharov V. A., Fedotov M. Yu. (2013). Simulation of physical and mechanical properties of intelligent carbon fiber with fiber-optic sensors. Collection of materials of the V International Conference "Deformation and destruction of materials and nanomaterials" DFMN 2013. Moscow, pp. 822-823. [in Russian language]
4. Goncharov V. A., Sorokin K. V., Fedotov M. Yu., Raskutin A. E. (2014). Simulation of the manufacturing process using the PCM infusion method based on the VSE-21 binder and the TENAX-E STYLE 450 fabric. Trudy VIAM, (10), pp. 4. [in Russian language]
5. Goncharov V. A., Fedotov M. Yu., Sorokin K. V., Raskutin A. E. (2013). Modeling the impregnation stage of obtaining carbon plastics based on epoxy binders for RTM and VaRTM technologies. Spravochnik. Inzhenernyy zhurnal, 201(12), pp. 24- 28. [in Russian language]
6. Fedotov M. Yu., Shienok A. M., Muhametov R. R., Gulyaev I. N. (2017). Investigation of the boundary between polymeric matrices with optical fibers in information composites. Voprosy materialovedeniya, (1), pp. 155-168. [in Russian language]
7. Goncharov V. A., Fedotov M. Yu., Shienok A. M., Ioshin D. V. (2016). Distributed fiber-optic sensors to monitor the stress-temperature state of structures. Voprosy materialovedeniya, (1), pp. 73-79. [in Russian language]
8. D'yakonov A. V., Shelestov D. A., Artem'ev B. V. (2018). High-speed monitoring of extended objects using fiber-optic sensor systems based on Bragg gratings. Kontrol'. Diagnostika, (3), pp. 40-43. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2018.03.pp.040-043
9. Aniskovich V. A., Budadin O. N., Zaikina N. L. et al. (2018). Measurement of deformations using fiber-optic sensors in the process of strength testing of anisogride structures made of composite materials. Kontrol'. Diagnostika, (7), pp. 44-49. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2018.07.pp.044-049
10. Budadin O. N., Kutyurin V. Yu., Muhanova T. A., Granev I. S. (2018). Measurement of deformations in high pressure composite cylinders using Bragg fiber optic arrays. Kontrol'. Diagnostika, (6), pp. 34-39. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2018.06. pp.034-039
11. Vil'deman V. E., Strungar' E. M., Lobanov D. S., Voronkov A. A. (2018). Evaluation of the performance of fiber-optic sensors embedded in a composite material using the digital optical video deformation analysis data. Defektoskopiya, (1), pp. 65-71. [in Russian language]
12. Takeda N., Tajima N., Sakurai T., Kishi T. (2005). Recent advances in composite fuselage demonstration program for damage and health monitoring in Japan. Structural control and health monitoring, (12), pp. 245-255.
13. Terentyev V. S., Kharenko D. S., Dostovalov A. V. et al. (2016). Fiber-optic sensors based on FBGs with increased sensitivity difference embedded in polymer composite material for separate strain and temperature Measurements. Transforming the Future of Infrastructure through Smarter Information – Proceedings of the International Conference on Smart Infrastructure and Construction, ICSIC 2016. pp. 75-79.
14. Shishkin V. V., Terentyev V. S., Kharenko D. S. et al. (2016). Experimental method of temperature and strain discrimination in polymer composite material by embedded fiber-optic sensors based on femtosecond-inscribed FBGs. Journal of Sensors, 2016, pp. 3230968.
15. Integrated system and methods for management and monitoring of vehicles. (2016). Patent No. 3096123 EP.
16. Gunyaeva A. G., Chursova L. V., Fedotov M. Yu., Cherfas L. V. (2016). Investigation of carbon fiber with a nano-modified lightning protection coating and built-in control system based on fiber Bragg gratings. Voprosy materialovedeniya, (1), pp. 80-91. [in Russian language]
17. Fedotov M. Yu., Shienok A. M., Gulyaev I. N. et al. (2015). Investigation of the impact of shock effects on the spectral characteristics of fiber-optic sensors based on fiber Bragg gratings integrated into a polymer composite material. Voprosy materialovedeniya, 84(4), pp. 100-108. [in Russian language]
18. Fedotov M. Yu. (2015). Concepts of creation and development trends of intellectual materials (review). Aviatsionnye materialy i tekhnologii, 34(1), pp. 71-80. [in Russian language]
19. Medvedkov O. I., Korolev I. G., Vasil'ev S. A. (2004). Recording fiber Bragg gratings in a scheme with a Lloyd interferometer and modeling their spectral properties. Preprint NTsVO IOF RAN, (6). [in Russian language]
20. Bozhkov A. S., Vasil'ev S. A., Medvedkov O. I. et al. (2005). Installation for studying the change in induced refraction in fiber lightemitting diodes at high temperatures. Pribory i tekhnika eksperimenta, (4), pp. 76-83. [in Russian language]
21. Mihaylovskiy K. V., Bazanov M. A. (2016). Measurement of residual technological deformations in CFRP by introducing fiber Bragg gratings into it. Konstruktsii iz kompozitsionnyh materialov, 142(2), pp. 54-58. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2019.01.pp.042-049
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2019.01.pp.042-049
and fill out the form
.
|
Архив номеров
">
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»