|
DOI: 10.14489/td.2023.04.pp.014-021
Смотрова С. А., Иванов В. И., Смотров А. В., Кускова А. Н., Мантрова Ю. В.
ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ОБРАЗЦОВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С УДАРОЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ПОЛИМЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ВИЗУАЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ
(c. 14-21)
Аннотация. Приведены результаты анализа математических зависимостей параметров малозаметных ударных повреждений на образцах из полимерных композиционных материалов с нанесенным на поверхность ударочувствительным люминесцентным смарт-покрытием от величины энергии ударных воздействий, построенных по данным визуально-измерительного контроля. Контроль проводился как с применением ультрафиолетового фонаря, так и без него. Выявлено, что параметры обнаруженных повреждений (площадь вмятины на поверхности образцов) не связаны простой линейной зависимостью с энергией удара, что свидетельствует о сложных процессах разрушения структуры образцов, в том числе проявления скачкообразного перехода от упругой реакции к неупругому отклику индентируемой структуры при превышении критического значения энергии удара.
Ключевые слова: полимерные композиционные материалы (ПКМ), малозаметные ударные повреждения (МЗУП), ударочувствительное люминесцентное смарт-покрытие (ЛСП), неразрушающий контроль (НК), визуально-измерительный контроль (ВИК).
Smotrova S. А., Ivanov V. I., Smotrov А. V., Kuskova A. N., Mantrova Yu. V.
DAMAGEABILITY MATHEMATICAL MODELS CREATION OF POLYMER COMPOSITE MATERIALS SAMPLES WITH IMPACT-SENSITIVE POLYMER COATING ACCORDING TO VISUAL NON-DESTRUCTIVE TEST DATA
(pp. 14-21)
Abstract. Приведены результаты анализа математических зависимостей параметров малозаметных ударных повреждений на образцах из полимерных композиционных материалов с нанесенным на поверхность ударочувствительным люминесцентным смарт-покрытием от величины энергии ударных воздействий, построенных по данным визуально-измерительного контроля. Контроль проводился как с применением ультрафиолетового фонаря, так и без него. Выявлено, что параметры обнаруженных повреждений (площадь вмятины на поверхности образцов) не связаны простой линейной зависимостью с энергией удара, что свидетельствует о сложных процессах разрушения структуры образцов, в том числе проявления скачкообразного перехода от упругой реакции к неупругому отклику индентируемой структуры при превышении критического значения энергии удара.
Keywords: полимерные композиционные материалы (ПКМ), малозаметные ударные повреждения (МЗУП), ударочувствительное люминесцентное смарт-покрытие (ЛСП), неразрушающий контроль (НК), визуально-измерительный контроль (ВИК).
С. А. Смотрова (ФАУ «ЦАГИ», г. Жуковский, Россия) E-mail: svetlana.smotrova@ tsagi.ru
В. И. Иванов (ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр», Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. В. Смотров, А. Н. Кускова, Ю. В. Мантрова (ФАУ «ЦАГИ», г. Жуковский, Россия) E-mail: аndrey.smotrov@ tsagi.ru, alexandra.kuskova@ tsagi.ru, mantrovayv@ gmail.com
S. А. Smotrova (FAI “TsAGI”, Zhukovsky, Russia) E-mail: svetlana.smotrova@ tsagi.ru
V. I. Ivanov (JSC “NIIIN MNPO “Spectr” Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. V. Smotrov, A. N. Kuskova, Yu. V. Mantrova (FAI “TsAGI”, Zhukovsky, Russia) E-mail: аndrey.smotrov@ tsagi.ru, alexandra.kuskova@ tsagi.ru, mantrovayv@ gmail.com
1. Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. / под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 1: в 2 кн. Кн. 1. Визуальный и измерительный контроль / Ф. Р. Соснин. Кн. 2. Радиационный контроль / Ф. Р. Соснин. 2-е изд., испр. М.: Машиностроение, 2008. 560 с.
2. Hellier C. J. Handbook of Nondestructive Evaluation. Chapter 3. Visual testing. New York and other: McGraw-Hill Companies, Inc., 2003. P. 3.1 – 3.57. URL: http://dx.doi.org/10.1036/007139947X
3. Методические рекомендации МР-03-001 по одобрению программ технического обслуживания воздушных судов, зарегистрированных в Государственном реестре гражданских воздушных судов Российской Федерации (Изд. 1/Рев.0). М.: Федеральное агентство воздушного транспорта, 2014. 24 с.
4. Visual inspection for aircraft. Advisory Circular, АС № 43-204, August 14, 1997. USA, U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration, AFS-350. 236 p. [Электронный ресурс]. URL: https://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/43-204.pdf (дата обращения: 21.07.2020).
5. Phelps M. L. Assessment of state-of-the-art of inservice inspection methods for graphite epoxy composite structures on commercial transport aircraft: NASA Contractor Report 158969 / Boeing Commercial Airplane Company, Seattle, Washington. Hampton, Virginia (USA): National Aeronautics and Space Administration, 1979. 65 p.
6. Дубинский С. В., Фейгенбаум Ю. М., Сеник В. Я. Определение критериев прочности по условиям визуальной контролепригодности ударных повреждений в композитных авиационных конструкциях // Научный вестник МГТУ ГА. 2019. Т. 22, № 06. С. 86 – 99.
7. Смотрова С. А., Смотров А. В. Особенности повреждаемости авиационных конструкций из ПКМ // Результаты фундаментальных исследований в прикладных задачах авиастроения: сб. ст. М.: Наука, 2016. С. 418 – 429.
8. Department of defense handbook. Composite Materials Handbook. Vol. 3. Polymer Matrix Composites Materials Usage, Design, and Analysis (MIL-HDBK-17-3F. Vol. 3 of 5. 17 June 2002). USA, Department of Defense, 2002. 693 p. [Электронный ресурс] URL: https://global.ihs.com/doc_detail.cfm?document_name=MIL-HDBK-17-3&item_s_key=00203837 (дата обращения: 27.10.2013).
9. Мурашов В. В., Румянцев А. Ф. Дефекты монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов и методы их выявления. Часть 2. Методы выявления дефектов монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов // Контроль. Диагностика. 2007. № 5. С. 31 – 42.
10. Hofmann S., Koch D. Predicting the mechanical behaviour of carbon fibre reinforced silicon carbide with interlaminar manufacturing defects / MATEC Web of Conferences. 2015. № 29. 00012: [Электронный ресурс]. URL: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2015/10/matecconf-tmccmc2014_00012.pdf (дата обращения: 21.07.2020).
11. Карташова Е. Д., Муйземнек А. Ю. Технологические дефекты полимерных слоистых композиционных материалов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. Машиностроение и машиноведение. 2017. № 2(42). С. 79 – 89.
12. Панин С. В., Старцев О. В., Кротов А. С. и др. Коррозия и старение поверхности конструкционных материалов по данным 3D-микроскопии // Тр. ВИАМ. 2014. № 12. 17 с.
13. Ефимов В. А., Шведкова А. К., Коренькова Т. Г., Кириллов В. Н. Исследование полимерных конструкционных материалов при воздействии климатических факторов и нагрузок в лабораторных и натурных условиях // Тр. ВИАМ. 2013. № 1. 16 с. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-polimernyh-konstruktsionnyh-materialov-pri-vozdeystvii-klimaticheskih-faktorov-i-nagruzok-v-laboratornyh-i-naturnyh (дата обращения: 21.07.2020).
14. Определение перечня работ планового ТО на основе MSG-3: Методические материалы. М.: НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика», 2011. С. 14–15.
15. Drury C. G., Watson J. Good practices in visual inspection, 2002 [Электронный ресурс]. URL: http://dviaviation.com/files/45146949.pdf (дата обращения: 21.07.2020).
16. Horton R. E., Whitehead R. S., et al. Damage Tolerance of Composites, Vol. I: Development of Requirements and Compliance Demonstration (Final Report for Period September 1982 to May 1987. AFWAL-TR-87-3030, Wright-Patterson AFB, OH). – USA, Seattle (Washington): Boeing Military Airplane Company, 1988. – 328 p.
17. Composite Aircraft Structure. Advisory Circular, АС № 20-107B, Change 1, August 24, 2010. USA, U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration, AIR100. – 11 p. [Электронный ресурс]. URL: https://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/AC_20-107B_with_ change_1.pdf (дата обращения: 21.07.2020).
18. Авиационные правила. Ч. 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. М.: Авиаиздат, 2015. С. 76 – 78.
19. Anitha D. Lecture Notes on Aircraft Maintenance Engineering (Elective-II). IV B. Tech. I Semester (JNTUH-R15), 2000 [Электронный ресурс]. URL: https://www.iare.ac.in/sites/default/files/lecture_notes/AME_LECTURE_NOTES.pdf (дата обращения: 21.07.2020).
20. Чернышев С. Л., Зиченков М. Ч., Смотрова С. А. и др. Технология обнаружения малозаметных ударных повреждений силовых элементов авиационных конструкций из армированных ПКМ с использованием ударочувствительных полимерных покрытий с оптическими свойствами // Конструкции из композиционных материалов. 2018. № 4(152). С. 48 – 53.
21. ГОСТ 33496–2015. Композиты полимерные. Метод испытания на сопротивление повреждению при ударе падающим грузом. М.: Стандартинформ, 2016. 18 с.
22. Шашков В. Б. Прикладной регрессионный анализ. Многофакторная регрессия: учеб. пособие. Оренбург: ГОУ ВПО ОГУ, 2003. 363 с.
23. Айвазян С. А., Енюков И. С. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. М.: Финансы и статистика, 1983. 471 с.
24. Friedman J. H., Stuetzle W. Projection pursuit regression, 1981 [Электронный ресурс]. URL: https://www.slac.stanford.edu/cgi-bin/getdoc/slac-pub-2466.pdf (дата обращения: 21.07.2020).
25. Хардле А. Прикладная непараметрическая регрессия / пер. с англ. А. В. Назина; под ред. М. Б. Малютова. Гл. 10. Исследование множественной регрессии аддитивными моделями. М.: Мир, 1993. С. 276 – 308.
26. Бараз В. Р., Пегашкин В. Ф. Использование MS Excel для анализа статистических данных: учеб. пособие. Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 2014. 181 с.
27. Смотрова С. А., Иванов В. И., Смотров А. В. и др. Определение рабочего диапазона чувствительности люминесцентного смартпокрытия по результатам ультразвуковых измерений параметров ударных повреждений // Контроль. Диагностика. 2020. Т. 23, № 9. С. 26 – 33.
1. Klyuev V. V. (Ed.), Sosnin F. R. (2008). Nondestructive Testing: Handbook: in 8 volumes. Vol. 1: in 2 books. Book 1. Visual and measuring control. Physics Control, Radiation Control. 2nd ed. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
2. Hellier C. J. (2003). Handbook of Nondestructive Evaluation. Chapter 3. Visual testing, pp. 3.1 – 3.57. New York and other: McGraw-Hill Companies, Inc. Available at: http://dx.doi.org/10.1036/007139947X
3. Methodological Recommendations No. MR-03-001 on approval of maintenance programs for aircraft registered in the State Register of Civil Aircraft of the Russian Federation (1st ed/Rev.0). (2014). Moscow: Federal'noe agentstvo vozdushnogo transporta. [in Russian language]
4. Visual inspection for aircraft. (1997). Advisory Circular, АС No. 43-204. Department of Transportation, Federal Aviation Administration, AFS-350. Available at: https://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/43-204.pdf (Accessed: 21.07.2020).
5. Phelps M. L. (1979). Assessment of state-of-the-art of in-service inspection methods for graphite epoxy composite structures on commercial transport aircraft: NASA Contractor Report 158969. Boeing Commercial Airplane Company. Virginia: National Aeronautics and Space Administration.
6. Dubinskiy S. V., Feygenbaum Yu. M., Senik V. Ya. (2019). Determination of Strength Criteria for Visual Inspection of Impact Damage in Composite Aircraft Structures. Nauchniy vestnik MGTU GA, Vol. 22 (06), pp. 86 – 99. [in Russian language]
7. Smotrova S. A., Smotrov A. V. (2016). Peculiarities of Damageability of Aviation Structures Made of PCM. Results of Fundamental Research in Applied Problems of Aircraft Engineering: Collection of Articles, pp. 418 – 429. Moscow: Nauka. [in Russian language]
8. Department of defense handbook. (2002). Composite Materials Handbook. Vol. 3. Polymer Matrix Composites Materials Usage, Design, and Analysis (MIL-HDBK-17-3F. Vol. 3 of 5.). Department of Defense. Available at: https://global.ihs.com/doc_detail.cfm?document_name=MIL-HDBK-17-3&item_s_key=00203837 (Accessed: 27.10.2013).
9. Murashov V. V., Rumyantsev A. F. (2007). Defects of monolithic parts and multilayer structures made of polymer composites and methods of their detection. Part 2. Methods for detecting defects in monolithic parts and multilayer structures made of polymer composites. Kontrol'. Diagnostika, (5), pp. 31 – 42. [in Russian language]
10. Hofmann S., Koch D. (2015). Predicting the mechanical behaviour of carbon fibre reinforced silicon carbide with interlaminar manufacturing defects. MATEC Web of Conferences, 29. Available at: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2015/10/matecconf-tmccmc2014_00012.pdf (Accessed: 21.07.2020).
11. Kartashova E. D., Muyzemnek A. Yu. (2017). Technological defects in polymer layered composites. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Povolzhskiy region. Tekhnicheskie nauki. Mashinostroenie i mashinovedenie, 42(2), pp. 79 – 89. [in Russian language]
12. Panin S. V., Startsev O. V., Krotov A. S. et al. (2014). Corrosion and Surface Aging of Structural Materials by 3D Microscopy. Trudy VIAM, (12). [in Russian language]
13. Efimov V. A., Shvedkova A. K., Koren'kova T. G., Kirillov V. N. (2013). Study of polymeric structural materials under the influence of climatic factors and loads in laboratory and field conditions. Trudy VIAM, (1). Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-polimernyh-konstruktsionnyh-materialov-pri-vozdeystvii-klimaticheskih-faktorov-i-nagruzok-v-laboratornyh-i-naturnyh (Accessed: 21.07.2020). [in Russian language]
14. Determination of the list of works for scheduled maintenance based on MSG-3: Methodological materials, pp. 14 – 15. (2011). Moscow: NITs CALS-tekhnologiy «Prikladnaya logistika». [in Russian language]
15. Drury C. G., Watson J. (2002). Good practices in visual inspection. Available at: http://dviaviation.com/files/45146949.pdf (Accessed: 21.07.2020). [in Russian language]
16. Horton R. E., Whitehead R. S., et al. (1988). Damage Tolerance of Composites, Vol. I: Development of Requirements and Compliance Demonstration. Seattle (Washington): Boeing Military Airplane Company.
17. Composite Aircraft Structure. (2010). Advisory Circular, АС No. 20-107B, Change 1. USA, U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration, AIR100. Available at: https://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/AC_20-107B_with_change_1.pdf (Accessed: 21.07.2020).
18. Aviation regulations. Part 25. Standards of airworthiness of aircraft of transport category, pp. 76 – 78. (2015). Moscow: Aviaizdat. [in Russian language]
19. Anitha D. (2000). Lecture Notes on Aircraft Maintenance Engineering (Elective-II). IV B. Tech. I Semester (JNTUH-R15). Available at: https://www.iare.ac.in/sites/default/files/lecture_notes/AME_LECTURE_NOTES.pdf (Accessed: 21.07.2020).
20. Chernyshev S. L., Zichenkov M. Ch., Smotrova S. A. et al. (2018). Technology for detecting lowvisible impact damage to power elements of aircraft structures made of reinforced PCM using impactsensitive polymer coatings with optical properties. Konstruktsii iz kompozitsionnyh materialov, 152(4), pp. 48 – 53. [in Russian language]
21. Polymeric composites. Test method for resistance to damage when impacted by a falling load. (2016). Ru Standard No. GOST 33496–2015. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
22. Shashkov V. B. (2003). Applied Regression Analysis. Multifactor regression: a textbook. Orenburg: GOU VPO OGU. [in Russian language]
23. Ayvazyan S. A., Enyukov I. S. (1983). Applied Statistics: Fundamentals of Modeling and Primary Data Processing. Moscow: Finansy i statistika. [in Russian language]
24. Friedman J. H., Stuetzle W. (1981). Projection pursuit regression. Available at: https://www.slac.stanford.edu/cgi-bin/getdoc/slac-pub-2466.pdf (Accessed: 21.07.2020). [in Russian language]
25. Hardle A. (1993). Applied nonparametric regression. Chapter 10. A study of multiple regression with additive models, pp. 276 – 308. Moscow: Mir. [in Russian language]
26. Baraz V. R., Pegashkin V. F. (2014). Using MS Excel to analyze statistical data: a textbook. Nizhniy Tagil: NTI (filial) UrFU. [in Russian language]
27. Smotrova S. A., Ivanov V. I., Smotrov A. V. et al. (2020). Operating range responsiveness definition of luminescent smart coating by results of impact damages parameters ultrasonic measurements. Kontrol'. Diagnostika, Vol. 23 (9), pp. 26 – 33. [in Russian language] DOI: 0.14489/td.2020.09.pp.026-033
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). 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.2023.04.pp.014-021
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 500 rubles. (including VAT 20%). 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.2023.04.pp.014-021
and fill out the form
.
|
Архив номеров
">
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»