10.14489/td.2020.09.pp.004-011

2020, 09 сентябрь (September)

DOI: 10.14489/td.2020.09.pp.004-011

Степанова Л. Н., Чернова В. В., Милосердова М. А.
АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И КЕССОНА КРЫЛА ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА ОТ УДАРНЫХ НАГРУЗОК
(с. 4-11)

Аннотация. Проведены исследования трех групп образцов из углепластика Т 700 и кессона крыла композиционного самолета. Образцы с укладками монослоев 0; 90; –45 подвергали ударным нагрузкам, которые наносили по их центру грузом в виде тупого наконечника массой 0,53 кг. Грузы сбрасывали с высоты 0,3; 0,5; 1,0 м на образцы. На верхнюю поверхность кессона крыла из углепластика также наносили ударное повреждение энергией 15 Дж. Методом акустической эмиссии (АЭ) осуществляли регистрацию сигналов с датчиков пьезоантенны, установленных на образцах и кессоне крыла, как в процессе соударения груза с исследуемым объектом, так и при отскоках. Выполнялась локация областей, где наносились удары, и анализировались параметры сигналов АЭ. Определялось влияние типа укладки монослоев на процесс образования трещин в материале образцов, возникающих при различной энергии ударных нагрузок.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, углепластик, трещина, монослой, ударная нагрузка, кессон крыла.

Stepanova L. N., Chernova V. V., Miloserdova M. A.
ACOUSTIC EMISSION CONTROL OF THE PROCESS OF DESTRUCTION OF CARBON FIBER SAMPLES AND THE WING BOX UNDER SHOCK LOADS
(pp. 4-11)

Abstract. Investigations of three groups of samples from carbon fiber T 700 and the composite wing box of the aircraft were carried out. Samples with monolayers laying 0; 90; –45 were subjected to shock loads, which were applied at their center with a load in the form of a blunt tip weighing 0.53 kg. Loads were dumped from a height of 0,3; 0,5; 1 m per sample. Impact damage with an energy of 15 J was also applied to the upper surface of the carbon fiber wing box. Acoustic emission (AE) signals were recorded from the piezoelectric antenna sensors mounted on the wing samples and box both during the impact of the weight with the object under study and during rebounds. The locations where the shock load were applied were located and the parameters of the AE signals were analyzed. The influence of the type of monolayer laying on the process of cracking in the material of the samples arising at different energy of shock loads was determined.

Keywords: Keywords: acoustic emission, carbon fiber, break, monolayer, shock load, wing box.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Л. Н. Степанова (Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени С. А. Чаплыгина, Новосибирск, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
В. В. Чернова, М. А. Милосердова (Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС), Новосибирск, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

L. N. Stepanova (Federal State Unitary Enterprise “Siberian Aeronautical Research Institute named after S. A. Chaplygin”, Novosibirsk, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. V. Chernova, M. A. Miloserdova (The Siberian Transport University (STU), Novosibirsk, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Madaras E. Highlights of NASA’s role in developing state-of-the-art nondestructive evaluation for composites: NASA Document ID 20050050900 / Presented at the American Helicopter Sosiety Hampton Roads Chapter Structure Specialist Meeting. Williamsburg, 2001.
2. Prosser W., Madaras E., Studor G. Acoustic emission detection of impact damage on space shuttle structures // Journal of Acoustic Emission. 2005. V. 23. P. 37 – 46.
3. Aljets D. Acoustic emission source location in composite aircraft structures using modal analysis // University of Glamorgan. 2011. PhD Thesis. 163 p.
4. Cardoni M., Giglio M. A low frequency lamb waves based structural health monitoring of an aeronautical carbon fiber reinforced polymer composite // Journal of Acoustic Emission. 2014. V. 32. P. 1 – 20.
5. Guillaud N., Froustey C., Dau F., Viot P. Impact response of thick composite plates under uniaxial tensile preloading // Composite Structures. 2015. V. 121. P. 172 – 181.
6. Lopresto V., Langella A., Papa I. Residual Strength evaluation after impact tests in extreme conditions on CFRP laminates // Procedia Engineering. 2016. V. 167. P. 138 – 142.
7. Dattoma V., Giancane S. Evaluation of energy of fatigue damage into GFRC through digital image correlation and thermography // Composites Part B: Engineering. 2013. V. 47. P. 283 – 289.
8. Степанова Л. Н., Чернова В. В. Анализ структурных коэффициентов сигналов акустической эмиссии при статическом нагружении образцов из углепластика с ударными повреждениями // Контроль. Диагностика. 2017. № 6. С. 34 – 41.
9. Степанова Л. Н., Рамазанов И. С., Батаев В. А. и др. Анализ зависимости параметров сигналов акустической эмиссии от изменения структуры углепластика при прочностных испытаниях образцов // Конструкции из композиционных материалов. 2019. № 2. С. 58 – 65.
10. Барсук В. Е., Серьезнов А. Н., Степанова Л. Н. и др. Акустико-эмиссионный контроль дефектов кессона крыла самолета из углепластика в процессе статического и ударного нагружений // Полет. 2019. № 5. С. 17 – 24.
11. Степанова Л. Н., Чернова В. В. Акустико-эмиссионный контроль процесса разрушения образцов из углепластика при воздействии статической нагрузки, положительных и отрицательных температур // Контроль. Диагностика. 2019. № 6. С. 34 – 41.
12. Степанова Л. Н., Анохин Г. Г., Чернова В. В. Использование метода акустической эмиссии при циклических испытаниях образцов из углепластика с разными типами укладки монослоев // Контроль. Диагностика. 2016. № 2. С. 67 – 74.
13. Пат. № 2704144 МПК G 01 N 29/14. Акустико-эмиссионный способ определения дефектов структуры образца из углепластика / Л. Н. Степанова, С. И. Кабанов, В. В. Чернова; опубл. 24.10.2019 // Бюл. 2019. № 30.
14. Пат. № 2674573 МПК G 01 N 29/14. Способ акустико-эмиссионного контроля дефектов в композиционных конструкциях на основе углепластика / Л. Н. Степанова, С. И. Кабанов, И. С. Рамазанов, В. В. Чернова; опубл. 12.2018 // Бюл. 2018. № 35.

Eng

1. Madaras E. (2001). Highlights of NASA’s role in developing state-of-the-art nondestructive evaluation for composites: NASA Document ID 20050050900. Presented at the American Helicopter Sosiety Hampton Roads Chapter Structure Specialist Meeting. Williamsburg.
2. Prosser W., Madaras E., Studor G. (2005). Acoustic emission detection of impact damage on space shuttle structures. Journal of Acoustic Emission, Vol. 23, pp. 37 – 46.
3. Aljets D. (2011). Acoustic emission source location in composite aircraft structures using modal analysis. University of Glamorgan. PhD Thesis.
4. Cardoni M., Giglio M. (2014). A low frequency lamb waves based structural health monitoring of an aero-nautical carbon fiber reinforced polymer composite. Journal of Acoustic Emission, Vol. 32, pp. 1 – 20.
5. Guillaud N., Froustey C., Dau F., Viot P. (2015). Impact response of thick composite plates under uniaxial tensile preloading. Composite Structures, Vol. 121, pp. 172 – 181. [in Russian language]
6. Lopresto V., Langella A., Papa I. (2016). Residual Strength evaluation after impact tests in extreme conditions on CFRP laminates. Procedia Engineering, Vol. 167, pp. 138 – 142.
7. Dattoma V., Giancane S. (2013). Evaluation of energy of fatigue damage into GFRC through digital image correlation and thermography. Composites Part B: Engineering, Vol. 47, pp. 283 – 289.
8. Stepanova L. N., Chernova V. V. (2017). Analysis of the structural coefficients of acoustic emission signals under static loading of CFRP specimens with impact damage. Kontrol'. Diagnostika, (6), pp. 34 – 41. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2017.06.pp.034-041
9. Stepanova L. N., Ramazanov I. S., Bataev V. A. et al. (2019). Analysis of the dependence of the parameters of acoustic emission signals on changes in the structure of CFRP during strength tests of samples. Konstruktsii iz kompozitsionnyh materialov, (2), pp. 58 – 65. [in Russian language]
10. Barsuk V. E., Ser'eznov A. N., Stepanova L. N. et al. (2019). Acoustic emission control of defects in the wing box of an aircraft made of carbon fiber in the process of static and shock loading. Polet, (5), pp. 17 – 24. [in Russian language]
11. Stepanova L. N., Chernova V. V. (2019). Acoustic emission control of the destruction process of CFRP specimens under static load, positive and negative temperatures. Kontrol'. Diagnostika, (6), pp. 34 – 41. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2019.06.pp.034-041
12. Stepanova L. N., Anohin G. G., Chernova V. V. (2016). Using the acoustic emission method in cyclic testing of CFRP specimens with different types of monolayer stacking. Kontrol'. Diagnostika, (2), pp. 67 – 74. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2016.02.pp.066-074
13. Stepanova L. N., Kabanov S. I., Chernova V. V. (2019). Acoustic emission method for determining structural defects of a CFRP specimen. Ru Patent No. 2704144. [in Russian language]
14. Stepanova L. N., Kabanov S. I., Ramazanov I. S., Chernova V. V. (2018). Method for acoustic emission control of defects in composite structures based on CFRP. Ru Patent No. 2674573. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

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.2020.09.pp.004-011

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

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.2020.09.pp.004-011

and fill out the form