автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Контроль деформированного состояния и диагностика повреждений композиционных материалов с помощью чувствительных элементов на базе углеродных нитей

На правах рукописи

Басов Федор Александрович

КОНТРОЛЬ ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И ДИА1 НОСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА БАЗЕ УГЛЕРОДНЫХ НИ! ЕЙ

Специальность 05 11 13 - "Приборы и методы контроля природной среды,

веществ, материалов и изделий"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандида¡а технических наук

Москва - 2006

003067954

Работа выполнена на кафедре "Ракетно-космические композитные конструкции" Московского государственного технического университета имени Н Э Баумана

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Буланов И М

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Запускалов В Г

кандидат технических наук Вощанов А К

Ведущая организация

ОАО « Туполев»

Защита состоится « » 200т^г в /О часов на заседании

диссертационного совета Д 520 01001 при ЗАО «Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО «Спектр» по адресу 119048, г Москва, ул Усачева, 35, строение 1

Отзыв на автореферат, заверенный печатью организации, просим направлять по указанному выше адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр»

Автореферат разослан «{/ » ^¿¿¿^ос^^ия. 200 £ 1

Ученый секретарь диссертационного совета Д 520 010 01, доктор технических наук, профессор

М В Королев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Волокнистые полимерные композиционные материалы (ВПКМ) находят все большее применение в различных изделиях благодаря своим прочностным и жесткостным характеристикам, а также коррозионной стойкости Однако в процессе эксплуатации в ВПКМ накапливаются микроповреждения, которые со временем могут привести к потере работоспособности конструкции Различные дефекты появляются и при изготовлении ВПКМ Поскольку разрушение композитов изучено менее подробно, чем металлов, трудно оценить степень опасности дефекта Поэтому использование ВПКМ в изделиях с повышенными требованиями к надежности (например, в авиастроении) сопряжено с некоторой долей риска В настоящее время необходимой степени надежности силовых конструкций часто достигают завышением коэффициента безопасности, что приводит к увеличению массы конструкции В идеальном случае контроль состояния ВПКМ необходимо осуществлять в режиме реального времени

Многие традиционные методы контроля (ультразвуковой, радиоволновой, рентгеновский и т п ) требуют дорогостоящей крупногабаритной аппаратуры, не позволяющей вести мониторинг состояния ВПКМ в режиме реального времени (в процессе эксплуатации) В связи с этим особенный интерес вызывают те способы контроля состояния ВПКМ, в которых датчики являются частью исследуемого материала При этом конструкция из ВПКМ сама «сообщает» о степени своей работоспособности Такие структуры называют интеллектуальными материалами

В настоящее время одним из наиболее перспективных направлений контроля состояния ВПКМ в режиме реального времени является использование оптоволоконных чувствительных элементов Вместе с тем система чувствительных элементов на базе оптических волокон требует сложной аппаратуры подачи/приема и обработки сигналов Технические параметры чувствительных элементов на базе оптических волокон высоки, но немалой является и стоимость такого контроля Кроме того, при применении оптических волокон в качестве

чувствительных элементов ВПКМ существует проблема сохранения исходной прочности Известны применения пьезоэлектрических чувствительных элементов Однако они тоже обладают рядом недостатков

Чувствительными элементами неэлектропроводящего ВПКМ могут быть углеродные нити (УН) Внедрение УН в ВПКМ не приводит к снижению исходных прочностных характеристик материала, так как поперечные размеры элементарных углеродных волокон (составляющих УН) сопоставимы с поперечными размерами других армирующих элементов, входящих в конструкцию Кроме того, УН могут одновременно выполнять функцию армирующих и чувствительных элементов

Для контроля состояния ВПКМ с помощью УН необходимо менее чувствительное и точное оборудование, чем для контроля с помощью оптоволокна Чувствительные элементы на базе УН можно внедрять в ВПКМ на основе различных видов волокон Более того, УН можно распределить в конструкции таким образом, что они позволят получать наиболее полную информацию о состоянии ВПКМ

Цель и задачи работы.

Целью работы является обеспечение непрерывного контроля состояния конструкций из неэлектропроводящих ВПКМ на основе разработанного способа внедрения в них чувствительных элементов на базе УН

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи

1 Анализ современного состояния исследований в области непрерывного внутреннего контроля состояния ВПКМ

2 Разработка теоретической модели тензочувствительности УН и методики контроля деформированного состояния (ДС) однонаправленного ВПКМ с помощью чувствительных элементов на базе УН

3 Разработка методики диагностики повреждений ВПКМ с помощью чувствительных элементов на базе УН

4 Экспериментальные исследования тензочувствительности отечественных УН и испытания на растяжение кольцевых образцов из стеклопластика и

органопластика с внедренными чувствительными элементами на базе УН

5 Экспериментальные исследования возможности диагностики повреждений образцов из базальтопластика с помощью чувствительных элементов на базе УН

6 Анализ результатов эксперимента Оценка достоверности методик

7 Разработка конструкторско-технологических рекомендаций для проектирования и производства конструкций из ВПКМ с чувствительными элементами на базе УН

В данной диссертационной работе были получены следующие новые научные результаты:

- разработана теоретическая модель тензочувствительности УН, пропитанных связующем, с учетом разрушения элементарных волокон,

- получены экспериментальные зависимости

а) изменения электрического сопротивления УН от напряжения в продольном направлении в процессе статического растяжения,

б) изменения электрического сопротивления чувствительных элементов на базе УН от окружной относительной деформации кольцевых образцов из стекло- и органопластика в процессе статического растяжения,

в) изменения электрического сопротивления чувствительных элементов на базе УН от количества повреждений в ВПКМ на основе базальтовой ткани,

г) изменения электрического сопротивления чувствительных элементов на базе УН от фазы отверждения кольцевых образцов из органопластика

Практическая ценность результатов работы заключается в использовании разработанного способа, инженерной методики и полученных экспериментальных зависимостей для осуществления непрерывного контроля состояния ВПКМ в процессе изготовления и эксплуатации конструкций авиационной, космической техники и в других областях

Публикация и апробация работы. Основное содержание и результаты работы изложены в 3 публикациях Результаты работы доложены на первом российском научно-техническом симпозиуме «Интеллектуальные композиционные

материалы и конструкции» (23-24 июня, 2004 г, г Москва, МГТУ им Н Э Баумана) Диссертационная работа в целом докладывалась и получила одобрение на семинаре Научного Совета РАН по механике конструкций из композиционных материалов № 152

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и общих выводов по работе, библиографического списка из 75 наименований Общий объем диссертационной работы составляет 120 страниц, в том числе 74 рисунка и 5 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована научная проблематика, цель и методы исследования Приводится краткое изложение содержания, а также основные положения, выносимые на защиту

В первой главе содержится обстоятельный обзор научной литературы и известных исследований, посвященных непрерывному внутреннему контролю ВПКМ в процессе эксплуатации Рассмотрены оптоволоконные и пьезоэлектрические датчики В результате обзора литературных источников установлено, что перспективными чувствительными элементами ВПКМ могут быть УН В опубликованных работах описаны исследования возможности контроля состояния образцов из углепластика по изменению их электрического сопротивления Однако в литературных источниках отсутствуют информативные зависимости изменения электрического сопротивления УН, внедренных в ВПКМ на основе других волокон (например, органических или стеклянных) Отсутствуют методические основы использования УН в качестве чувствительных элементов ВПКМ Это позволило сформулировать цель и задачи исследования в конце первой главы

Вторая глава посвящена разработке теоретической модели тензочувстви-

тельности УН Была получена расчетная зависимость изменения электрического

6

сопротивления УН от относительной деформации в продольном направлении При разработке модели тензочувствительности УН, пропитанной связующим, были приняты следующие допущения

1 Электрическое сопротивление УН может быть определено по формуле

где р - удельное электрическое сопротивление УН, / - длина УН, 5 - площадь поперечного сечения УН, равная сумме площадей поперечных сечений элементарных волокон

2 Изменение электрического сопротивления УН

где £[ - относительная деформация УН в продольном направлении.

3 В процессе статического растяжения УН выполняется закон Гука

4 Зависимость раздробленности элементарных волокон УН от продольной относительной деформации описывается степенной функцией

5 За начальное электрическое сопротивление УН принимается ее электрическое сопротивление после полного отверждения связующего

6 Углеродная нить имеет круглое сечение, постоянное по всей длине

7 Связующее является диэлектриком

8 Площадь поперечного сечения связующего не учитывается (правило смесей не используется)

Для учета разрушения элементарных волокон была введена степень уменьшения эффективной площади, через которую протекает электрический

где ¿Ур - число разрушенных волокон, М0 - общее число волокон, п - доля разрушенных волокон, проводящих электрический ток

Установлена следующая расчетная зависимость изменения электрического сопротивления УН с учетом разрушения элементарных волокон

7

ток

где /0 - начальная длина УН, А/ - изменение длины УН вследствие упругой деформации, 50 — начальная площадь поперечного сечения УН, Д£ - изменение площади поперечного сечения УН вследствие упругой деформации, у12 -продольно-поперечный коэффициент Пуассона УН

Степень уменьшения эффективной площади представили следующим образом

ю = (1 -п)кь, (2)

где к = б, / е^ ( е^ - предельная продольная относительная деформация

УН), Ь - показатель степени

Во второй главе работы рассмотрен расчет зависимости изменения электрического сопротивления УН от относительной деформации в продольном направлении при повторном нагружении Показано, что для расчета максимальной относительной объемной доли УН в ВПКМ можно воспользоваться опытом создания «гибридных» ВПКМ Для контроля деформированного состояния ВПКМ с помощью чувствительных элементов на базе УН была принята гипотеза об однородности поля перемещений для продольного направления в однонаправленном ВПКМ В этом случае среднее напряжение в продольном направлении ВПКМ

оГ = £Г

где Е™ - модуль упругости ВПКМ в продольном направлении

Также во второй главе была разработана методика диагностики повреждений ВПКМ с помощью ортогонального массива чувствительных элементов на базе УН Первый алгоритм, разработанный в данной главе, позволяет определять местонахождение повреждений в ВПКМ в том случае, если они расположены в узлах массива, а количество поврежденных линий УН не больше двух по горизонтали и не больше двух по вертикали Второй алгоритм позволяет обозначить область повреждений в ВПКМ Под областью повреждений подразумевается

8

совокупность всех пересечений (узлов) поврежденных линий УН В случае если поврежденной будет лишь одна линия, областью повреждений считаются все узлы этой линии

В третьей главе представлены основные результаты экспериментальных исследований Приводятся результаты экспериментальных исследований тензо-чувствительности УН (УКН-2500, УКН-5000) и Д/? чувствительных элементов на базе УН в процессе статического растяжения однонаправленных кольцевых образцов из стеклопластика (на основе стеклоровинга РВМН10-1260-80) и органопластика (на основе волокна Армос-2Б) Приводятся результаты экспериментальных исследований диагностики повреждений в ВПКМ на основе базальтовой ткани ТРБ - 1,0 (полотняного переплетения) с помощью вплетенного ортогонального массива УН При этом использовали связующее холодного отверждения на основе композиции, состоящей из эпоксидиановой смолы ЭД-20, отвердителя - полиэтиленполиамина (ПЭПА) и пластификатора - дибу-тилфталата (ДБФ)

Также в данной главе приводятся результаты экспериментальных исследований АЯ чувствительных элементов на базе УН внедренных в ВПКМ на основе волокон Армос-2Б со связующим ЭДТ-10 (горячего отверждения) в зависимости от фазы отверждения

Исследование тензочувствителъности УН В результате экспериментальных исследований установлено, что АЯ УКН-2500 (рис 1) изменяется линейно до напряжения 0,5 о? ( с^ - предел прочности УН в продольном направлении), причем на этом участке изменение сопротивления носит обратимый характер (после снятия нагрузки величина сопротивления возвращалась к исходному значению) Далее сопротивление изменяется нелинейно и необратимо Для УКН-5000 (см рис 1) также характерны два участка изменения сопротивления линейный и нелинейный Следует отметить, что на линейном участке относительное изменение сопротивления УКН-2500 и УКН-5000 при одинаковой деформации примерно одинаково, а абсолютное изменение сопротивления УКН-5000 в два раза меньше В связи с этим использование УКН-5000 в качестве чувствительно-

го элемента требует более сложной регистрирующей аппаратуры, чем использование УН УКН-2500 такой же длины Однако УН УКН-5000 более стабильна при нагрузках выше 50 % от предела прочности УН (см рис 1)

Для определения степени влияния аппретирования на тензочувствитель-ность УН были проведены испытания образцов, изготовленных из УКН-2500 без аппрета, который был удален с помощью отжига при температуре 300°С Испытания показали, что прочность УН с удаленным аппретом ниже прочности аппретированных УН, а разброс данных измерений от образца к образцу значительно превышает разброс данных для образцов из аппретированных УН

Рис 1 Зависимости изменения электрического сопротивления от напряжения в продольном направлении для УН УКН-2500 (1) и УКН-5000 (2)

Для исследования тензочувствительности УКН-2500 при повторном на-гружении были проведены серии опытов (рис 2) В них образцы растягивали до определенного напряжения а,"7" в продольном направлении, соответствующего определенному значению АЛ, затем захваты статической разрывной машины возвращали в исходное положение Далее образцы растягивали до разрыва В промежутке между первым и вторым нагружением фиксировалось изменение начального сопротивления ДЯ0 УН При нагружении образцов до напряжения 0,5 а^ (конца линейного участка на рис 1) не фиксировалось изменение начального сопротивления волокон, а зависимость АЯ от напряжения о, в продольном

направлении при повторном нагружении совпадала с зависимостью на рис 1 При дальнейшем увеличении начальное сопротивление увеличивалось

Рис 2 Зависимости изменения электрического сопротивления от напряжения в продольном направлении для УКН-2500 при повторном нагружении максимальное напряжение при первом нагружении составляло от предела прочности УН 65 (7), 81 (2), 90% (3)

А/г/Ло.%

Рис 3 Зависимости изменения электрического сопротивления от напряжения в продольном направлении для УН УКН-2500 при первом (1), повторном (2) и троекратном (3) нагружении

Для исследования тензочувствительности УН УКН-2500 при троекратном нагружении образцы растягивали до напряжения а"'" = 0,65 а,* два раза Затем

образцы растягивали до разрыва Как видно из рис 3 зависимость АЛ от о, при троекратном нагружении незначительно отличается от этой же зависимости при повторном нагружении По этой же методике образцы подвергали пятикратному нагружению В результате экспериментальных исследований установлено, что при первом нагружении происходит наиболее значительное изменение /?0

Таким образом чувствительные элементы на базе УКН-2500 могут использоваться при многократном нагружении, если максимальная нагрузка не

превышает 0,65 а, УН Однако при этом необходимо делать поправку на изменение начального сопротивления УН

Для зависимости, показанной на рис 1 (УКН-2500), формулу (2), с учетом экспериментальных данных, с достаточной точностью можно представить как

ю = 0,14 к6 5 Расчетная зависимость АЯ от относительной деформации в продольном направлении для УКН-2500 представлена на рис 4

ДК/До.%

Рис 4 Зависимости изменения электрического сопротивления от относительной деформации в продольном направлении для УКН-2500 экспериментальная (1), расчетная (2)

Исследование А/? чувствительных элементов на базе УН в процессе статического растяжения однонаправленных кольцевых образное Для исследования возможности контроля ДС в кольцевые образцы, в процессе изготовления, были внедрены чувствительные элементы на базе УКН-2500 В результате экс-

периментальных исследований установлено, что зависимости АЛ от окружной относительной деформации е*0 в кольцевом образце состоят из двух участков Характер зависимостей АЯ от е," на первом участке (рис 5) близок к характеру аналогичной зависимости, приведенной на рис 1 В конце этого участка УН разрушается, но все же продолжает проводить электрический ток Однако на втором участке (рис 6) диапазон АЯ более чем в 50 раз превосходит диапазон АЯ на первом участке Это можно объяснить тем, что после разрушения УН электрический ток течет через смежные фрагменты УН При этом изменение сопротивления происходит в основном из-за уменьшения числа контактов между смежными фрагментами разрушенного УН Вместе с тем разброс данных измерений от образца к образцу на втором участке зависимостей АЯ от е*° значительно превышает разброс данных на первом участке

Рис 5 Зависимости изменения электрического сопротивления чувствительного элемента на базе УКН-2500 от окружной относительной деформации кольцевых образцов из стеклопластика (/) и органопластика (2)

Следует отметить, что в конце второго участка зависимостей АЯ от е\° для кольцевых образцов из органопластика отсутствует резкое увеличение сопротивления, предшествующее разрыву Это можно объяснить различием адгезии органических и стеклянных волокон к связующему Вследствие этого перед

разрывом кольцевого образца образуется большое количество поперечных тре-

13

щин Поперечные трещины повреждают УН столь значительно, что перед окончательным разрывом кольцевого образца общее сопротивление чувствительного элемента резко увеличивается

Разрушение чувствительного элемента в кольцевых образцах (определенное по характерному скачку сопротивления) наступает при меньшей относительной деформации, чем разрушение УН в образце из микропластика

Несмотря на то, что при одинаковой окружной относительной деформации в кольцевом образце изменение сопротивления чувствительного элемента в органопластике больше чем в стеклопластике, характер этих зависимостей в различных материалах одинаков Поэтому чувствительные элементы на базе УН позволяют вести контроль ДС ВПКМ в режиме реального времени Для точного контроля ДС необходимо, чтобы предельная относительная деформация УН была меньше максимальной относительной деформации ВПКМ В связи с этим чувствительные элементы на базе УН могут применяться в «гибридных» ВПКМ, а также в конструкциях с небольшими рабочими относительными деформациями (соответственно менее 1,13 и 0,92 % для стеклопластика и органопластика)

А

еГ,%

Рис 6 Зависимости изменения электрического сопротивления чувствительного элемента на базе УКН-2500 от окружной относительной деформации кольцевых образцов из стеклопластика (1) и органопластика (2) на участке после разрушения УН

Исследование возмож ности диапюатшн повреждений в ВПКМ с_ помощью чувствительных элементов па вазе УН. Для экспериментальных исследований возможности диагностики повреждений изготовили образец (рис. 7а), состоящий из базальтовой ткани ТРБ - 1,0 (полотняного переплетения) с вплетенным массивом УН. Массив состоял из 12 (6 х 6) ортогонально пересекающихся УН УКН-5000. Ткань промигали связующим холодного отверждения, использовавшимся ранее. Во время отверждения ткань находилась под прессом.

Для имитации повреждений в образце просверлили малые и большие отверстия диаметром соответственно 2 и 3,4 мм (рис. 76). Последовательность просверливания отверстий показана на рис. 8а.

а)

£ - * г §Ё

Ь, ¿1'

и - ** -т ^цт^

— -, яр-

| , ^ 4 . * ^

б)

' С - г * -

.

- - о о -.1 -V ^ ,

- о - т о

Рис. 7. Образец для экспериментальных исследований возможности диагностики повреждений в ВПКМ с помощью чувствительных элементов на базе УКН-5000; до нанесения повреждений (а) и после (б)

1в 2я Зв 4в 5в 6в 0 % 0 % <$ 0

1л

2л |—(в)

Зл Ц-

4л ^

5л 6л

а)

О

4>

1л

2л

Зп

—^ 4п

5л 6п

0 0 0 0 0 0

1н 2н Зн 4н 5н 5н

Поврежденные УН

б)

к А

Область повреждений

Рис. 8.1 (оследовательность просверливания отверстий (а) и область повреждений (б) в образце

Экспериментальные исследования показали, что с помощью определенного алгоритма, могут быть определены координаты повреждений, находящихся в узлах массива УН При наличии большого количества повреждений в одном месте ВПКМ определить их координаты весьма затруднительно Однако можно составить алгоритм, позволяющий обозначить область повреждений в ВПКМ (рис 86) Под областью повреждений подразумевается совокупность всех пересечений (узлов) поврежденных линий УН Сопротивление линий УН 1л-1п, 6л-6п, 1в-1н, 6в-6н практически не изменилось Эти линии ограничивают область повреждений ВПКМ Как и следовало ожидать, повреждение 5 (рис 8а) не вызвало изменение сопротивления линий массива УН, так как УН не были повреждены

На рис 9а и 96 показано изменение сопротивления УН, расположенных соответственно по вертикали и по горизонтали, в зависимости от количества просверленных отверстий (нанесенных повреждений) Как видно из рис 96, сопротивление линии может возрасти до бесконечности, а затем вновь принять определенное значение (линия 4)

Рис 9 Изменение электрического сопротивления УН, расположенных соответственно по вертикали (а) и по горизонтали (6), в зависимости от количества просверленных отверстий

Для нахождения минимального размера механического повреждения, выявляемого с помощью чувствительных элементов на базе УН, был изготовлен образец, который представлял собой пропитанную связующим УН УКН-5000,

отвержденную под прессом При этом ширина середины образца после отверждения составляла 5,5 мм В процессе эксперимента образец перепиливали поперек В результате экспериментальных исследований установлено, что для регистрации изменения электрического сопротивления чувствительного элемента на базе УН с точностью 0,1 Ом достаточно повреждения 8 % поперечной площади УН УКН-5000 Ограничением данного метода является необходимость обязательного повреждения чувствительного элемента на базе УН

Исследование АЯ чувствительных элементов на базе УН в промессе отверждения ВПКМ С целью исследования возможности контроля условий отверждения ВПКМ были изготовлены кольцевые образцы из органопластика с внедренными чувствительными элементами на базе УКН-2500 Для их изготовления применялось связующее ЭДТ-10 (горячего отверждения) и органические волокна Армос-2Б В результате исследования установлено, что чувствительные элементы на базе УН изменяют свое сопротивление в зависимости от фазы отверждения (рис 10) и тем самым могут использоваться для контроля условий изготовления ВПКМ Однако для однозначного вывода о возможности контроля условий отверждения ВПКМ необходимо проведение более тщательных исследований в этом направлении

ДЯ/Яо.% 7

6 5 4 3 2 1 О -1

О 50 100 150 200 250 Т, мин

Рис 10 Зависимость изменения электрического сопротивления чувствительного элемента на базе УКН-2500 от времени в процессе отверждения кольцевых образцов из органопластика в печи

В четвертой главе рассматривается практическое применение разработанных методик контроля состояния ВПКМ с чувствительными элементами на базе УН Внедрение чувствительных элементов на базе УН позволит делать вывод о вероятности отказа конструкций, а в некоторых случаях уменьшить коэффициент безопасности (снизить массу)

Чувствительные элементы на базе УН могут внедряться в детали из ВПКМ с максимальными относительными деформациями, не превышающими предельную относительную деформацию УН Следовательно, чувствительные элементы на базе УН могут использоваться для контроля состояния гибридных ВПКМ (углепластик + стекло- или органопластик) или углепластиков В случае гибридных ВПКМ чувствительные элементы на базе УН могут быть внедрены в слой стекло- или органопластика В случае углепластиков необходимо, чтобы УН были введены в изоляционную среду, так как углепластик электропроводен Обычно из-за опасности столкновения с птицами, градом и различными частицами, а также для снижения риска удара молнией детали из углепластика покрывают защитным материалом Поэтому УН могут быть внедрены в ткань или другой изоляционный материал, служащий для защиты углепластика

Рис 11 Схема возможного контроля ДС и диагностики повреждений частей стабилизатора самолета

В четвертой главе, в качестве примера, рассматривается вариант применения чувствительных элементов на базе УН в конструкции стабилизатора самолета (рис 11) Лонжероны стабилизатора изготовлены из «гибридного» ВПКМ

УН

| ЭВМ I

К яротифотпомночу

/ Лонжерон №1

(углепластик + органопластик) Максимальная относительная деформация в слоях лонжерона с углом армирования ноль градусов составляет 0,78 % (58 % от предельной относительной деформации УКН-2500) Чувствительные элементы на базе УН могут быть внедрены в слои органической ткани данных лонжеронов для контроля деформированного состояния и диагностики повреждений ВГТКМ в режиме реального времени При этом будет отсутствовать необходимость в разборке стабилизатора для проверок Чувствительные элементы на базе УН могут представлять собой прореженную ткань, которая внедряется между слоями органической ткани В четвертой главе данной работы рассматривается вариант изменения технологического процесса изготовления лонжерона стабилизатора

Обшивка стабилизатора изготовлена из органической ткани Следовательно, ортогональный массив чувствительных элементов на базе УН может быть внедрен в переднюю кромку для диагностики повреждений в полете, в режиме реального времени (рис 11)

Использование чувствительных элементов на базе УН при многократном нагружении вызывает необходимость поправки на АЯ0 УН Данная поправка может вноситься во время перерыва в эксплуатации конструкции (например, стоянки самолета на земле) При этом по Д/?0 УН можно делать вывод о работоспособности конструкций

Также в четвертой главе диссертации рассматривается возможность применения чувствительных элементов на базе УН для контроля состояния композитных армирующих элементов бетонных панелей К армирующим элементам из ВПКМ (стержням) предъявляются повышенные требования к надежности В настоящее для контроля состояния армирующих стержней, изготовленных из ВПКМ, применяются чувствительные элементы на базе оптических волокон Вместе с тем система чувствительных элементов на базе оптических волокон требует сложной аппаратуры подачи/приема и обработки сигналов При применении оптических волокон в качестве чувствительных элементов ВПКМ существует проблема сохранения прочности равной прочности ВПКМ без чувстви-

тельных элементов При применении УН в качестве чувствительных элементов ВПКМ такой проблемы не возникает Совмещение УН с другими видами волокон уже достаточно давно применяется для регулирования механических и теп-лофизических свойств ВПКМ («гибридные» ВПКМ) В этом случае УН могут одновременно выполнять функцию армирующих и чувствительных элементов

В четвертой главе работы рассматриваются факторы, оказывающие влияние на электрофизические свойства чувствительных элементов на базе УН Рассматриваются оптимизация расположения чувствительных элементов на базе УН в ВПКМ и анализ информации, поступающей с них В конце данной главы дается обоснование того, что чувствительные элементы на базе УН могут использоваться для контроля состояния ВПКМ при длительном разрушении и предсказания их срока службы Данные темы могут быть основными направлениями будущих исследований

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 В представленной диссертации решена важная задача, направленная на обеспечение непрерывного контроля состояния конструкций из неэлектропроводящих ВПКМ на основе разработанного способа внедрения в них чувствительных элементов на базе УН

2 Исследована тензочувствительность УН УКН-2500 и УКН-5000, пропитанных связующим Экспериментальные данные показали, что если максимальная рабочая нагрузка ВПКМ не превышает 65 % предела прочности УН УКН-2500, то чувствительные элементы на ее основе могут использоваться при многократном нагружении Разработана теоретическая модель тензочувстви-тельности УН, которая может применяться для расчета изменения электрического сопротивления УН в процессе статического растяжения, в том числе и при повторном нагружении

3 Разработана методика контроля деформированного состояния однонаправленных ВПКМ с помощью чувствительных элементов на базе УН Экспериментально подтверждено, что характер зависимостей АЯ чувствительного

20

элемента на базе УН УКН-2500 от в стеклопластике (на основе стеклоровин-

га РВМН10-1260-80) и органопластике (на основе волокна Армос-2Б) одинаков Показано, что, несмотря на то, что УН УКН-2500 имеют более низкое значение предельной относительной деформации по сравнению с органическими и стеклянными волокнами, они продолжают проводить ток и изменять электрическое сопротивление вплоть до разрушения основных волокон ВПКМ При этом возможен контроль (хотя и более грубый по сравнению с целой УН) деформированного состояния ВПКМ В результате экспериментальных исследований установлено, что для точного контроля ДС с помощью чувствительных элементов на базе УН УКН-2500 необходимо, чтобы максимальные относительные деформации ВПКМ не превышали соответственно 1,13 и 0,92 % для стеклопластика и органопластика

4 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 повреждений в одной зоне велико, можно обозначить область повреждений в ВПКМ В результате экспериментальных исследований установлено, что для регистрации изменения электрического сопротивления чувствительного элемента на базе УН под воздействием внешних механических факторов с точностью 0,1 Ом достаточно повреждения 8 % поперечной площади УН УКН-5000 Ограничением данного метода является необходимость обязательного повреждения чувствительного элемента на базе УН

5 В результате экспериментальных исследований установлено, что чувствительные элементы на базе УН УКН-2500 изменяют свое сопротивление в зависимости от фазы отверждения и тем самым могут использоваться для контроля условий изготовления ВПКМ на основе волокон Армос-2Б со связующим ЭДТ-10 (горячего отверждения)

6 Изложены основные принципы внедрения чувствительных элементов на базе УН в композитные элементы конструкции стабилизатора самолета и армирующие стержни бетонных панелей

7 Проведенные исследования дают основания считать, что внедрение чувствительных элементов на базе УН в ВПКМ позволит контролировать состояние при длительном разрушении и предсказывать срок службы конструкций

8 Основные результаты работы, в виде инженерной методики, переданы в ОАО «Туполев» для внедрения в практику проектирования изготовляемых элементов летательных аппаратов и включены в учебные программы ряда дисциплин при подготовке инженеров на кафедре «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ им НЭ Баумана по специальности 150502 - «Конструирование и производство изделий из композиционных материалов»

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1 Басов Ф А Применение оптических сенсоров в конструкциях из композиционных материалов // Труды первого российского научно-технического симпозиума «Интеллектуальные композиционные материалы и конструкции» (23-24 июня, 2004 г, г Москва, МГТУ им НЭ Баумана) Под редакцией И М Буланова, Б.С Сарбаева - М МГТУ им Н Э Баумана, 2004 С 64-67

2 Басов ФА Интеллектуальные композиционные материалы и перспективы их применения // Все материалы Энциклопедический справочник -2006 -№1 -С 3-7

3 Басов Ф А Контроль напряженно-деформируемого состояния композиционных материалов с помощью чувствительных элементов на базе углеродных нитей//Вестник машиностроения -2006 -№11 -С 17-20

Введение.

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-5000.

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.

Изделия из композиционных материалов (КМ) нашли широкое применение благодаря своим прочностным и жесткостным характеристикам, а также коррозионной стойкости. Однако в процессе эксплуатации в КМ накапливаются микроповреждения, которые со временем могут привести к потере работоспособности конструкции. Различные дефекты появляются и при изготовлении КМ. Поскольку разрушение КМ изучено менее подробно, чем металлов [1], их использование в изделиях с повышенными требованиями к надежности (например, в ракетно-космической технике) сопряжено с некоторой долей риска. Как следствие, необходим контроль состояния КМ в режиме реального времени.

Различные методы неразрушающего контроля (ультразвуковой, радиоволновой и т.д.) часто требуют дорогостоящей крупногабаритной аппаратуры. Вести контроль КМ в режиме реального времени (в процессе эксплуатации) с помощью этих методов весьма затруднительно, а то и невозможно.

В связи с вышесказанным особенный интерес вызывают те способы контроля состояния КМ, в которых датчики являются частью исследуемого материала. При этом конструкция из КМ сама «сообщает» о степени своей работоспособности. Такие структуры называют интеллектуальными материалами (ИМ).

Материал является интеллектуальным, если он способен реагировать на изменение внешних и внутренних условий. Под изменением внешних условий можно понимать изменение природных условий, условий эксплуатации или перемещение конструкции в пространстве. Реакцией ИМ является изменение функциональных характеристик устройства [2]. Благодаря этому ИМ позволяют повысить надежность и эффективность конструкции, уменьшить износ и эксплуатационные затраты.

Воздействия, испытываемые ИМ, представлены на рис. 1.1. В общем случае необходимо измерять следующие виды воздействия:

- механические нагрузки;

- тепловое воздействие, связанное с изменением температуры. Оно может инициировать появление механических напряжений и вести к изменению механической прочности;

- химическое воздействие, связанное с изменением кислотности среды, утечкой химически активных веществ, присутствием воды и т.д.

Помимо измерения внешних воздействий, необходимо также контролировать степень изношенности конструкции из ИМ.

Механические нагрузки

Тепловое воздействие

Химическое (коррозионное) воздействие

Рис. 1.1. Общие воздействия, испытываемые интеллектуальным материалом [2]

Процесс анализа информации, поступающей от чувствительных элементов ИМ можно разделить на две стадии [2]. Для начала нужно установить, надежен ли результат измерения и не противоречит ли он некоторым критериям оценки точности. Вторая стадия состоит в определении величины внешнего воздействия и принятия решения, нужно ли на него реагировать.

При создании ИМ обязательно необходимо учитывать продолжительность контроля работоспособности конструкции и, соответственно, продолжительность измерений. Здесь различия могут быть огромными. Некоторые конструкции, например, корпуса ракет, функционируют лишь несколько минут. Другие же конструкции должны работать десятилетиями [2].

Особое внимание при создании интеллектуальных композиционных материалов (ИКМ) с токопроводящими чувствительными элементами уделяется углеродным волокнам (УВ). Внедрение УВ в композиционные материалы не приведет к снижению исходных прочностных характеристик материала т.к. поперечные размеры УВ сопоставимы с поперечными размерами других армирующих элементов композиционных материалов, использующихся в настоящее время (около 8 мкм). Не следует забывать и о том, что углеродные волокна могут одновременно выполнять функцию армирующих и чувствительных элементов.

Несмотря на то, что углеродные волокна нельзя назвать «хорошими» инженерными датчиками в связи с разбросом характеристик, они дают очень полезную качественную информацию, анализ которой характеризует состояние структуры. Измеряя сопротивление углепластика можно контролировать деформированное состояние материала, делать выводы о его усталостной долговечности и степени повреждения, судить о степени расслоения композита. Непрерывные и рубленые углеродные волокна легко внедряются в различные полимерные материалы, образуя ИКМ. Однако, как следует из литературных источников, для регистрации изменения сопротивления углепластика необходима более точная аппаратура, чем для регистрации изменения сопротивления углеродных нитей (УН). Более того, УН (пучки элементарных углеродных волокон) позволяют создать массив, с помощью которого можно определять местонахождение дефектов.

Целью работы являлось обеспечение непрерывного контроля состояния конструкций из неэлектропроводящих волокнистых полимерных композиционных материалов (ВПКМ) на основе разработанного способа внедрения в них чувствительных элементов на базе УН. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

8. Основные результаты работы, в виде инженерной методики, переданы в ОАО «Туполев» для внедрения в практику проектирования изготовляемых элементов летательных аппаратов и включены в учебные программы ряда дисциплин при подготовке инженеров на кафедре «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ им. Н.Э. Баумана по специальности 150502 - «Конструирование и производство изделий из композиционных материалов».

Основное содержание глав диссертации было опубликовано в трудах [6,

16,75].

Заключение и общие выводы по диссертационной работе

Совокупность проведенных в диссертационной работе исследований позволяет сделать следующие общие выводы по диссертационной работе:

1. В представленной диссертации решена важная задача, направленная на обеспечение непрерывного контроля состояния конструкций из неэлектропроводящих ВПКМ на основе разработанного способа внедрения в них чувствительных элементов на базе УН.

2. Исследована тензочувствительность УН УКН-2500 и УКН-5000, пропитанных связующим. Экспериментальные данные показали, что если максимальная рабочая нагрузка ВПКМ не превышает 65 % предела прочности УН УКН-2500, то чувствительные элементы на ее основе могут использоваться при многократном нагружении. Разработана теоретическая модель тензочувствительности УН, которая может применяться для расчета изменения электрического сопротивления УН в процессе статического растяжения, в том числе и при повторном нагружении.

3. Разработана методика контроля деформированного состояния однонаправленных ВПКМ с помощью чувствительных элементов на базе УН. Экспериментально подтверждено, что характер зависимостей AR чувствительного элемента на базе УН УКН-2500 от в стеклопластике (на основе стеклоро-винга РВМН10-1260-80) и органопластике (на основе волокна Армос-2Б) одинаков. Показано, что, несмотря на то, что УН УКН-2500 имеют более низкое значение предельной относительной деформации по сравнению с органическими и стеклянными волокнами, они продолжают проводить ток и изменять электрическое сопротивление вплоть до разрушения основных волокон ВПКМ. При этом возможен контроль (хотя и более грубый по сравнению с целой УН) деформированного состояния ВПКМ. В результате экспериментальных исследований установлено, что для точного контроля ДС с помощью чувствительных элементов на базе УН УКН-2500 необходимо, чтобы максимальные относительные деформации ВПКМ не превышали соответственно 1,13 и 0,92 % для стеклопластика и органопластика.

4. 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 повреждений в одной зоне велико, можно обозначить область повреждений в ВПКМ. В результате экспериментальных исследований установлено, что для регистрации изменения электрического сопротивления чувствительного элемента на базе УН под воздействием внешних механических факторов с точностью 0,1 Ом достаточно повреждения 8 % поперечной площади УН УКН-5000. Ограничением данного метода является необходимость обязательного повреждения чувствительного элемента на базе УН.

5. В результате экспериментальных исследований установлено, что чувствительные элементы на базе УН УКН-2500 изменяют свое сопротивление в зависимости от фазы отверждения и тем самым могут использоваться для контроля условий изготовления ВПКМ на основе волокон Армос-2Б со связующим ЭДТ-10 (горячего отверждения). .

6. Изложены основные принципы внедрения чувствительных элементов на базе УН в композитные элементы конструкции стабилизатора самолета и армирующие стержни бетонных панелей.

7. Проведенные исследования дают основания считать, что внедрение чувствительных элементов на базе УН в ВПКМ позволит контролировать состояние при длительном разрушении и предсказывать срок службы конструкций.

1. Метьюз Ф., Ролингс Р. Композиционные материалы, механика и технология. Пер. с анг. Баженова С. JI. М.: Техносфера, 2004. - 224 с.

2. Уорден К. Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение. М: Техносфера, 2006. - 236 с.

3. Углеродные волокна: Пер. с япон. / Под ред. С. Симамуры. М.: Мир, 1987.-304 с.

4. 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.

5. Басов Ф.А. Интеллектуальные композиционные материалы и перспективы их применения // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2006. № 1.С. 3-7.

6. 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.

7. 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

8. Hou L., Hayes S.A. A resistance-based damage location sensor for carbon-fibre composites Smart Materials and Structures. 2002. V.ll.№ 6. P. 966969

9. Chung D.D.L. Structural health monitoring by electrical resistance measurement // Smart Materials and Structures. 2001. V.10. № 4. P. 624-636.

10. Левит P.M. Электропроводящие химические волокна. M.: Химия, 1986.- 198 с.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Levin K., Jarlas R. Monitoring of composites // Smart Materials and Structures. 1997. V.6. № 9. P. 369-382.

15. Surgeon M., Weavers M. Smart materials // Journal of Composite Materials. 2001. V.35. № 10. P. 931-940.

16. 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.

17. Материалы с эффектом памяти формы: Справочное издание // Под ред. Лихачева В.А. Т1-Т4. - СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1998.

18. 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.

19. Миронов B.C. Электропроводящие полимерные композиты: материалы, технология, применение. Мн.: БелНИИНТИ, 1991. - 64 с.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. Молчанов Б.И., Чукаловский П.А., Варшавский В.Я. Углепластики. -М.: Химия, 1985.-208 с.

24. 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.

25. 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.

26. Гуняев Г.М. Структура и свойства полимерных волокнистых композитов. -М.: Химия, 1981.-232 с.

27. 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.

28. Тарнопольский Ю.М., Кинцис Т.Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1981. - 272 с.

29. 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.

30. Тарнопольский Ю.М., Скудра A.M. Конструкционная прочность и деформативность стеклопластиков. Рига: Зинатне, 1966. - 260 с.

31. 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.

32. Потапов А.И. Контроль качества и прогнозирование надежности конструкций из композиционных материалов. Л.: Машиностроение. Ленинг. отд-ние, 1980.-261 с.

33. Потапов А.И., Пеккер Ф.П. Неразрушающий контроль конструкций из композиционных материалов. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1977.-192 с.

34. 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.

35. 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.

36. 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.

37. Труханов В.М. Надежность изделий машиностроения. Теория и практика: Учебник для студентов машиностроительных специальностей высших учебных заведений. М.: Машиностроение, 1996. - 336 с.

38. Азин Н.В. Соотношение между весом и надежностью газонаполненной оболочки // Сборник научных трудов ГосНИИ ГА. вып. 302. 1991. С. 16-19.

39. Азин Н.В. Надежность силовой оболочки с учетом старения материала // Сборник научных трудов ГосНИИ ГА. вып. 302. 1991. С. 20 23.

40. Daniel G. Composite Materials. CRC Press, 2003. 224 p.

41. 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.

42. Авиационные материалы. Композиционные материалы (органопластики): Сборник статей /-Под. ред. Б.В. Перова* Г.П.-Машинской; -М.: ВИАМ, 1984.- 163 с.

43. Органопластики в изделиях авиационной промышленности (приложение № 2 к журналу «Авиационная промышленность») / Под ред. Б.В. Перова, Г.П. Машинской. М.: Машиностроение, 1985. - 48 с.

44. Формостабильные и интеллектуальные конструкции из композиционных материалов / Г.А. Молодцов, В.Е. Биткин, В.Ф. Симонов, Ф.Ф. Урмансов. М.: Машиностроение, 2000. - 352 с.

45. Композиционные материалы Т. 8. Анализ и проектирование конструкций. М.: Машиностроение, 1978. 264 с.

46. Заболоцкий А.А. Производство и применение композиционных материалов. Итоги науки и техники. Сер.: Композиционные материалы. М.: ВИНИТИ АН СССР, 1979. 105 с.

47. Композиционные материалы Т. 3. Применение композиционных материалов в технике. М.: Машиностроение, 1978. 511 с.

48. Кузнецов Н.Д., Веселов С.И., Степаненко Н.Д. Особенности прочности композитов // Проблемы прочности. 1974. №2. С. 77 84.

49. Применение конструкционных пластмасс в производстве летательных аппаратов. / Под ред. A.JI. Абибова. М: Машиностроение, 1971192 с.

50. Sanjay К. Mazumder Composites manufacturing: materials, product and process engineering. CRC Press. 2004.132 p.

51. Шулепов C.B. Физика углеграфитовых материалов., Челябинский государственный педагогический институт, 1968. 344 с.

52. Шулепов С.В. Атом углерода и искусственный графит., ЮжноУральское кн. изд., 1965. 204 с.

53. 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. .

54. Goldberg D.E. Genetic Algorithms in Search, and Machine Learning. Addison-Wesley. 1989.

55. Scheuler R., Joshi S.P., Schulte K. Optimization of composites // Composite Science and Technology. 2001. V.61. № 3. P. 921-930.

56. 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.

57. Klein L.A. Sensor and Data Fusion: Concepts and Application, SPIE Press. 1999. 324 p.

58. Скудра A.M., Булаве Ф.Я., Роценс K.A. Ползучесть и статическая усталость армированных пластиков. Рига: Зинатне, 1971. - 238 с.

59. Олдырев П.П. Некоторые особенности механики полимеров // Механика полимеров. 1973. № 3. С. 468 474.

60. Парфеев В.М., Олдырев П.П. Основы механики полимеров // Механика полимеров. 1977. № 6. С. 1058 1061.

61. Оуэн М. Дж. В кн.: Композиционные материалы. Т. 5. Разрушение и усталость. - М.: Мир, 1978, С. 333 - 362.

62. Малмейстер А.К., Тамуж В.П., Тетере Г.А. Сопротивление жестких полимерных материалов. Рига: Зинатне, 1972. - 500 с.

63. Тамуж В.П., Куксенко B.C. Микромеханика разрушения полимерных материалов. Рига.: Зинатне, 1978. - 294 с.

64. Канович М.З., Трофимов Н.Н. Сопротивление композиционных материалов. М.: Мир, 2004. - 504 с.

65. Басов Ф.А. Контроль напряженно-деформируемого состояния композиционных материалов с помощью чувствительных элементов на базе углеродных нитей//Вестник машиностроения. 2006. №11. С. 17-20.