автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Теоретические основы неразрушающего контроля и диагностики состояния элементов конструкции летательных аппаратов вибрационными методами

МШ1СТЕРСТВО ОСВ1ТИ УКРАШИ Кшвський и1Жнародтн1 утверситет цивёлыш! ав^ацп

р Г Б -ОД

1 Ч ДЕК На правах рукопису

Буланов ШталШ' Володнмнровпч

ТЕОРЕТИЧШ ОСНОВИ НЕРУЙШВНОГО КОНТРОЛЮ ТА Д1АГНОСТИКИ СТАНУ ЕЛЕМЕШ1В КОНСТРУКЦЯ Л1ТАЛЫШХ АПАРА1Ш ШВРАЦ1ЙНИМИ МЕТОДАМИ

СпещальностЬ 05.22.14 "ЕксПлуитац1я пов!тряйого транспорту";

05.02.09 "ДМтШКй, м1ц1*1с*ь мйшии, Ьрилад1в та йяаратурШ".

Автореферат дисертац!л па аДобу!+й паукового стуйёйя док+ора 1ехпЬшях наук

Ктв 1996

Диссртащя г рукоппсом.

Роботу виконано в Харшвському шститут) льотчиюв ВПС Укранш'

Офщипи оионенти:

- Лауреат Державно! нремн Украшн, доктор тех!пчних наук, 11 рофссор Ю. С. Вороб! юв

- заслужен»)! Д1яч науки Украшн, доктор техшчних наук, ирофесор А:0.Комаров

- Дшсшш плен Нью-ЙорксыМ Академи наук, доктор фЬнко-матсматнчппх наук М.Н.Плахтшисо

Прошдна оргашзашя: АНТК ¡м. О.К.Антонова, м.Кнп!

годнш на засщанш спешал1зонаноТ вчено! ради Д01.35.04 при Кшвському м)жнарод)юму ун1верситёт1 цшплыкн ав1аци за адрссою". 252058, пр.Космонавта Комарова, 1, КМУЦА.

3 дисерташею можиа ознайомнтися в б1блн)те1н КМУЦА.

и

л

Загальна характеристика роботи

Актуальность роботл.

Подальший розвиток та ефектившсть внкористання сучасно'1 технши иерозривно пав'язаш з тдвцщецням necyno'i здатност1 елеменив конструкцп.

На цей час досягнуто певних результат!» у цш галуз! за рахунок застосування нових технолопй, матер1ал1в i методик оцшки надпшост! елемешав конструкцш, що дае можлив!сть експлуатацп лггальних апарат1в ор1ентуючись на техшшшй стан.

Зазначнмо, що забезпечення над1йност1 конструкщй JIA протягом усього термшу експлуатацп полягае у своечасному виявлешц в матер1ал1 або детал1 пошкоджепь, aici можуть стати причиною вщказу, пшшкнення втомно! тршщии як у nponeci виробництва, .так i при експлуатацп впробу.

Джерела першдичних сил, що ддать на ЛА, спришоть вшшкнешпо коливань частин планера та снлопо! установки. При дьому цшийчт напруження в поперечних rrepep¡3ax елемент!в можуть icTOTHO перевищити границю btomhoctí матер1алу. Амшптудно-lacTOTni характеристики джерел ¡йбрацш змшюються широким ?1апазоном у час! та npocTopi i практично повшстю виключають \южлив1сть частотно!' гпдбудопи enei.ieiniii конструкцш. 3.1 дих умов шачного зниження pisirn нопрулсень можпа досягнут за рахунок ¡б!льшення розаяння енергн коливаиь у Marepiafli i, особливо, за эахунок конструкнДйного демпф1рування ележнгсчв. При Bitptiiiyoairni J,iex задач1 иасамперед необх1дно дослщжувати та оцпповати. щсипатнвш пластнвост! матер1аду та елемитв конструкцп, що. |умовлюготь загасання BÜtbmtx i обмелсення р!вня резонансних ;олйвань.

1ншим важливим аспектом виршувано! проблеми е питания ■ехтчного обслуговуваийя та експлуатацп aBiaqiñiroi технпш. 51дм1чено, що приблизно 80% ав1акатастроф е наследном дефейпв, причинения у цей пер!од техи!чииМ персоналом.

Виявлегшя такого роду дефэкт1в i пошкоджепь, а також [рогнозування i'x розни-псу при цикл!ч»оМу йавактагкзнгй в1дошши , гетодамй неруйЩвяого контролю е утрудненгвд 1 малоефёктишгнм. На ,ей час впрШШти цго проблему можлйво лише шляхой впкористанйя iGpatíiñmix ыётод1в. V з'язку з цпм розробкд ёфзктйЬшм методик iSpofliarHccTíiríH íipit виробййДТв! та техгйпному обслуговува«!!!, Що еалшуе концепшЮ експлуа-ЫШ! JÍA оргентугО'Шсь tía стай, е итуйЛьною.

Í3 основу дйсертацп л я тли доелЫженш!, ¿mi проводив автор у !аршвському ШституТ! льотчнЫй i в пробл1емй1й лабораторн rio ослщженню надп'Шос'П та довгочйснох míiiiioctí ап1акоЙструищн. iapKÍBCbKoro aEÍanitiiioro шституту, що ввшшли в комплекту'

i програму "Техн!чна д1агностика та нерушпвний контроль" 19891993 pp. Щ Досл1дження внконувалися в межах Постанови Президп ,АН Украгни за № 431 в!д 2 листопада 1988 р.

Мета роботи,

BitSip на 6aai систематичного та всеб1чного досл1дження poaciflHHH enepriï в MaTepiajîi та елементах коиструкцП з pi3miMn видами пошкоджеЯь i д1агносшчнИх ознак, як! дозволяють оцшити вплив цих поШкоджень ira Несучу здатшсть вироб1в, розробка науково обгрунтованих та ефекгивннх методик шброд)агностики мехашчних систем при В1льних i вимуШених коливаннях, а також прогнозування надшност1 елемент1в нонструКЦШ JIA в процес1 експлуатацП.

Досягнення Uieï мети здПкнювалося шляхом вир1шсння таких завдань:

1. Анализ метод1в nepyiiHiBnoï оцшкн надшност! aBiauiîiHiix конструкций та. виявлення закономерностей впливу техшчного стану вироб?в «a змшу д1агмостичних ознак.

2. Обгрунтування внбору методу, критерп'в i д1агиостичних ознак оцшки передв^козного стану авшщйшп техшки.

3. Опрацювання методик неруйшвного Контролю та AianiocTJiKi несучо'1 здатиост! ёлемекпв кострукцп JIA в1бращйними методами.

4. Розробка cjcjtoBinix принцитв виробництва i техтчиоп обслуговування JÎA, ор!ентованих на максимальне використаннз фпктнчнса надшност1 вироб!в V процес! експлуатацп.

Наукова нозиэнй.

1. Розроблено Метод визначення в1рог1дних значен flianioCTH4HHX ознак з вПкористанням в1брограм в1льннх аб вимушеиих коливайь дослщжуваНих систем.

2. У результат! внвчёння впливу яюсного та к1льккного склад дефектов на келшшш характеристики вЮрограмн мехашчни коливань обгруитовано введения нового критер1альиого параметра коефпдДенто нелшшних перекручень (КН11), який визначаеться пр спектральному ananiài в1брограм коливань.

3. На шдетав1 загалыгого розв'язку нелшшних диференщальни р'тняпь одночастотних коливань пружно'1 системн експериментальнИ даних одержано анагптичш залежносп для визначення демпф1руючи характеристик об'ект1в з реально можливими пошкодженнями як процес! виробництва, так i при експлуатацп.

4. На основ! анал1зу можливостей виробництва, стану риш продукцп, що внпускаеться, i т. д., розроблено кон-цепцио створеннг техтчного обслуговування ав1ацШнох техшки, апаратш засоби ■ програМне забезпечення, aici ïï реал1зують. Концепщя зумовл! можливкть експлуатацП J1A з допустимими пошкодженнят, opieiiTyio4ncb на техн!чний стан.

Практична шншсть работи.

Розроблено методику неруйн1вного контролю -з використанням нового критер1ального параметра - КШ1, яка дозволяв визначати демпф1руючг характеристики виробхв з можливими технолопчними та ексилуатацШними дефектами, класиф1кувати ix за якюним i шльшсним складом,

Запропокована методика прогнозування несучо! здатнот ЛА базуеться на взаемозв'язку величины накопленого пошкодження з величиною кригер1ального параметра, що впзначаеться в момент контролю при д1агностищ вироб1в. Вона дае можлив!сТь прогнозувати виникнення вщказу конкретно! детали вузла i т.п., тобто створюе передумови для експдуатацц конструкцШ ор1ентугачись на техшчний стан. Ця методика дозволяе також обчислити оптимальну довжину штервалу Miw моментами контролю, що внключае втрагу шформацп, icT0TH0 шдвищуе над1йн1сгь результатов контролю та змёншуе. його варт!сть.

Розроблена модель i конструкторсько-тезшолопчш р1шення (КТР) з'еднання слемент1в з пружними прокладками зиачнэ п1двищують надШшсть пиробу в ц1лоМу за рахунок зб1льшення демпф1руючих характеристик з'еднання та зипжеиня р!вйя резонансних напружень,

Апаратура, яка реал1зуе запропопован! методики, розроблена на баз! сучасно! мшропроцесорно! техн1кн, цифровпх рбчислювальних пристро!'в з викорнстайиям безкойтактних датчщ^и, мае високу роздшьну здаттсть i точн1сть вйзиачения д!агностмчиих озиак.

Одержан! в робот! анал1тичш залекшост! вйявляють Взаемозв'язок д^аГностичннх сзнак об'екта досл1дзкешш з його конструктивними параметрам», ф!з1ко-механ1чннмй

характеристиками матер!алу, розвнвають наукову основу Шжейорних метОД1в розрахунку конструкц!й оптимально! йадшиост!.

Методичш розробки та дос.Идйий екзеШтляр пристрою для эксп зримептального визначёшш крйтер!аль«их пйраметр1з про Гнили апробацНо opit проМнслових вяпйО-буваййЙх aliat(iftribl техткм в таких opraifipaitinx: Allllt iM. G.K. Аятонбйа ffeiiia), MM8 "Ойыт" [Москва), ОНВО "Технология" (0бн1нськ), НВО "Прйбор" (Москойська область), ААВО (Арсейьев) тп 1н.

Апробац!аработп,

Основ»! результати роботи:

- були представлен! на м!жйародн1 симпозиумы i ойублхковаи! в Ы 1рацях: "iCFUASr9" (Хефей, кЙР, \Ш p,h "DCtZfP" (ФуЛдй, гИмеччина, 1992 р.; ГармиЩ-Партейкирхей, ШмеЧЧииа, 1&(|3 p.)i •ICM-6" (KioTo, Япотя, 1991 p.), "13 ih WCNBT" (Сай-Паула, ЗразЫя, 1992 p.) та ito.; ■ '

- доповщалися на науково-техн1чних . к0йфербйц1ях: "Кб-ютрукщя i технолог1я одержання вироб!в i3 неметалевих Мй-тер1ал1й" Обшнськ, 1989 р.), "Сучасгп проблеми буд1вно1 ме-ханжй i MiUHqcfi

ЛА" (Куйбишев, 1989 р.; Казань, 1988 р.; Харшв, 1991 р.), "Гйдвищення надшност! та довгочасностч машин i споруд" (Запор1жжя, 1988 р.). "Неруйшвн! метод» контролю вироб1в i3 подамерннх матер1ал1в" (Москва,1089 р.) та in.;

- допстдалися на НТС вшцлу шцност1 КБ iM. M.JI. Ми-ля (Москва, 1984 р.), НТС НДВ-4 ОНВО "Технология" (Обншськ, 1985 р.), НТС НД1ЕРАТ (Москва, 198G р.), в лаборатори НК ЗВО "Моторостроитель" (Запор1жжя> 1987 р.), НТС КБ-2 ТАНТК iM. Bepiesa (Таганрог, 1990 р.), НТС ВНТК iM. МЛ. Камова (Люберщ, 1991, 1993, 1994 рр.), на семшар! вцдолу №15 1ПМ HAH Украши (Кшв, 1991, 1993, 1994 рр.), у вщдШ ЁВ-7 ВО "Турбоатом" (Харыв, 1992-1996 рр.) та in.

ПублтацП". За матер1алами виконаних роб1т опубл1ковано 74 статт1 та доповад, 7 звтв про НДР, одержано 3 авторських св1доцтва.

Зм!ст роботи

У встут розкрито важливкть розглядувано! проблем», звернуто увагу на специфшу забезпечення надшьосп конструкций ЛА протигом усього терм1ну експлуатацп, тдкреслено актуальтсть виконано! роботн, в1дийчено ii наукову i практичну цштсть та-новизну, коротко викладено основш принцини вир1шешш поставлених завдань i наведено вщомосп про апробащю роботи та впровадження ii результат1в.

У першому роздш подано анал1з сучасних метод1в i aacoöit неруйшвного контролю яиост! та д1агиостлки стану aBiaKOHCTpyKuiii показано необхщшсть вякорисгання даних про роас!яння енерги при пружних колнваннях елемента конструкци для прогнозування ноге якоеп та несучо! знатность

Основоположиий внесок у дослцркепнп по зхзначеннк диенпативнлх властивостей матер1ал1в, розробку теоретнчиих осноз надШностч як у npoueci виробницгва, так i при екенлуатацн cnpoSii зробнлн вггчизняш та заруб1жш B4eni: М.Базовськин, I.A.Biprep В.В.Болотш, О.С.Вентцель, С.М.Воробйов, О.М.Колмогоров В.О.Коноиенко, B.B.Матвеев, 1.М.Меламедов,- I.Ф.Образцов Г.С.Писаренко, В.Т.Трощенко, Р.Барлоу, Р.Хегиленд та in.

Проте багато важллвих пптаиь потребують подальшого розвитк; в галуз1 розробки методик »¡брод1агностикп несучо! здатност елемент1в 1сонструкцш.

Застосовуваш в ав1ацп та енергетичиому машннобудуванн методики прогнозування довгочаснос-ri базуються на визначенн величин« накопленого пошкоджения на момент контролю. Одна вадош шетрументальш способи шдикаца накопленого пошкодженш як1 полягають у використашй лшилыинив ресурсу, датчиков втомност i т.п., не дозволяють адекватно оцшити техшчшш стан конструкц! Це еввдчить про необх1дшсть розробки нових методик та апаратур!

що IX реал1зуе, оцшкн пошкодженоси як у процес! виробництва, так 1 при експлуатаци впробу на баз1 математичних моделей та експернментальних досл1джень взаемозв'язку д1агностичних ознак з параметрами надШносп та якостк

На тдстав1 усього цього сформульовано мету 1 завдання даного дослщження.

Друхий._роад1п присвячений вибору критер1ального параметра в1брод1агностики елемезтв ав1аконструкцШ та розробвд методики йоге визначення, яка базуеться на врахуванш характеристик розс1яння енерги при коливаштх (в1лышх або вимушених) пружних систем.

Метод выъних коливань. Цей метод найпротший для постановки та обробки результаив експерименту.

Розрахункову схему дослшжуваних елемент1в конструкци (консоль крила, лопать вертольота, лопатка турбпш 1 т.д.) можна звести до системи з одним ступеней свободи, загасаго^п коливання яко5 описуються диферетралышм р1вияпням другого порядку, що враховуе нелпшписть у найбЪтЬш загалыгаму вигляд1:

Як функцпо демшррувашгя можна взяти р1зш анал1тичш залежность Розглянемо в!дпов1д1исть до роав'язуваноУ задач! двох нелшшних моделей врахування розс1яшгя енерги при коливаннях.

У ПершШ модел1 уза^альнена сила внутр1шнього опору пропорщйна п-му степеню швидкоста, тобто

Точний розв'язок цього р1вняння в елементарних функщях аавести не можна, 1 для визначення залежносм у=у(1) скористуемося методом асимптотичних наблнжень. Для цього формулу (2) подамо у зигляд1

(1)

Тод1 р1вняння в1льних коливань системи запишеться як

(2)

п -О

Для досл1дницько! практики щлком достатньо наближення невеликого порядку, 1 цьому одержимо у другому наближенш розв'язок р1вияння (3):

+ 21 * № 462

(4)

21 426 7 462

де а 1 (р визначаються сшввщношеннями

(5)

ж ++~25б~+ -Щ^!0^07]-

Використовуючи диференщальне визначення характеристик демпф1рувашш 1 перше р1вняння системи (5), дктанемо розрахункову формулу для обчислення ЛДК елемента з р1зшши джерелами розаяння енергп:

У другш модел1 ттп'пнчт вмрази контура петл1 гистерезису, як1 характеризують недосконалу пружшсть матер1алу, можна податн залежностями Давиденкова-Писаренко. У цьому випадку функщя демпф1руваяня запишеться у внгляд1

I

Тод1 р!вняння коливання наведемо таким:

Розв'язок цього ршияиня зцайдемо аналогично розв'язку залежност! (3).

Значения ЛДК (п=1,2,3,4)\ обчнслет за першою та другою моделями, подано в табл. 1.

____Таблица 1

5о 51 6. 6з б,

Модель"----^

Перша 4а„/а 8а,а/3 3^а;1а2/4 32а,а3/15

Друга - - 8(32а/3 8РУ 96[)„а75

Слад зазначитп, що перша модель краща, тому що дозволяе знайтн величину декремента коливань у випадку кулошвсысого 1 лшшного опор1в.

Метод вимушених коливань. Метод, що описуеться в дисер'тацп, передбачае одержання у резонаисшй зот експериментально} залежноси амплггуди деформування сталих коливань вщ частоти зовшшнього гармоничного вплнву з1 сталою ампл1тудою. Зпайдено залежност! для обчислення найвшцнх гармонпс у випадку основного резонансу, а також виявлено взаемозв'язок м1ж 1х значениями 1 параметрами джерел розаяння енерга. Це дае можлившть визначнти якиший 1 кьлыаснин склад джерел за допомогою спектралышх характеристик в!брограмн вимушених коливань.

Метод врахування нелшшних перекрученъ. У розв'язку нелппйного дифереищального р1вняння (1) кр1м основного тону коливань с найвицц гармошки, характеристики яких заленсать в!д характеристик джерел розшяння енерга. Це дозволяе ввести новий критер1алышй параметр оцшки дисипативних властивостен системи -коефщ1ент нелшшних перекручень, який доравнюе вадношеншо суми амшигуд найвищих гармошк до середныи ампл1туди основного тону за першд •

и - / .

гп~АСр ( & ' 4 +

(8)

, з&ьа*) 4_

Якщо проашинзувати можлнВкть застосувапня' ЛДК, КНП 1 частоти власних коливань об'екта дослЦжень. яй ,критер1альних параметр1в неруйшвного контролю та д1агнЬстИКи йесуЧо! здатнот елементхв конструкцш ЛА, то ус! вонй можугь вИкористовувагися як

Обмеишмося п<4, тому то при експерименталышх достижениях джсрсла з

п>4 по булп пишшош

1(1

•гак! ппраметри. Але шформативтсть 1 роздЬтьна здатшсть кожного з них е р1зними.

Найприйнятшшими критер1алъш1ии параметрами при внрш1ешп задач дефектоскопа внроб1в, . що працюють при цикл1чних ппвантаженнях, е ЛДК 1 КНП. Як показано автором, 1х величини однозначно пов'язан! з якюними 1 кшьюсними характеристиками дефектов. КрЬ: того, щ параметра, а також методики, що ¡х реал1зують, доповнюють частоту власних коливань, яка е на цен час основним параметром частотно! в!дбудови лопаткового апарата турбомашин. тому, що дозволяють визначити дисипативш властивост! мехашчиоГ системи при вириненш питань сто'совно зниження р1вия резонансних напружень, а також шдвищення надшност! внроб1в, що працюють при вШрацшних впливах.

Спектральный анал1.з в1брограми вЬлъних коливань. Бглышсть елемент!» планера ЛА маготь частоту основного тону коливань, яка не перевищуе 30 Гц. Тому для виявлення найвищих гармон!к по дев'яту включно досить здшенювпти днекретизящю з частотою 540 Гц (18 точок за перюд).

За частотняй анал!з беремо розклад по систем! ортонормованих гармошчних функцШ. Це пов'язано з необх!дн1стю локал!зуватн вплив основного тону, який являе собою практично чисте гпрмошчне коливаняя ! перевищуе по амплпуд1 перекручення, що нас цшавлять, не менш шж нп 50 дБ.

Отже, у частит системи программой) забезпечення, яка позначаеться як спектральний анал!затор, зд!йснюеться перетворення вихщно! в!брограмн в и Фур'е-образ:

Скористуемося алгоритмом швидкого перетворення Фур'е (ШПФ) з прорщжуванням у 4aci. Якщо розглядувати вкпый коливання мехатчно'1 системи, яка являе собою деяку загасаючу у 4aci величину, що спектр niei системи - це Ha6ip гармошк, що спадають за певним законом, який не можна навести у загальному випадку в елементарних фуякшях.

Заповнивши вказану величину коливаннями з б1льш високою пор!вняно 3i Щвидюстю зменшування частотою, одержимо спектр, який буде мати вигляд спектргв обвщно!, повторено!' на частотнш oci зпдпо з розподЪюм rapMOHÍK у коливанш, яке заповнюе досл!джувану величину. У цьому спектр! иеможливо вндътити найвищ! гармонши коливання, що заповнюе дослщжувану величину. Тому проводимо спектральний аиал1з такого усередненого коливаняя, застосувавшп зваження за допомогою вшна Натолла.

к>0.

Використовуючн запр'ойкшовашш алгоритм, зд1йсннмо спектральний анал1з модельних в1брогрпм вшышх коливань систем з р!зними джерелами розс1яння енергп (рис. 1).

При експоиенщально загасаючоглу коливанш (рис.2) спостер!гаеться цшковита вадсутшсть найвищих гармон1к. За такою спектрограмого неможливо визначити величину перекрученъ, як1 спричиняе загасання.

Спектрограма при використанш вшна Натолла

Р(к),Аб О

-100-

о

Рис. 1

Спектрограма експоненщально загасаючого коливання

РОсШ

о-

чоо-

ко

/г/ кг

к

Рис. 2

Для виршення ц1е! проблема розглянемо детальшше особливост] впливу на спектрограму лшШного опор>у.

У спектр! на рис. 2 найвипц гармонжи вщсутш., але перша гармонша розщеплюеться на ¡илька близькорозташованих фазоповернених дискрет. У цьому випадку можна визначити випередження або затзнення фази М1Ж центральною частотою першсл гармошки 1 найближчою меншою (бмыцою) дискретс)ю.

Розроблений автором алгоритм дозволяе знайти р1зницю фаз М1ж найблнжчими дискретами. Кшцеву формулу визначення кута зсуву

фаз дискрет у загалклому випадку комбитци ус1х розглянутих вище джерел розйяння екЧргп одержимо у вигляд!

гк <1 Ы'о/а +32е№У&

Таким чином, за- наявносп у систем! додаткових джерел розс!яння еиергн, крхг.г шнсвдного з в'язким опором, кут зсуву фаза дискрет першо'1 гармонией збшыпуеться пропорцшно в1дпов1д1ШМ значениям ап. Це означае, що мае мкце лшшпа залежшеть Ф=Ф(«М) при малому загасант тльннх к олнвапь, а це дае можлшисть розв'язати задач1 д1агностнки.

Зазначнмо також, що викорнстання кута повороту фазн як показника нсрекрученост! першо! гармошки дозволяе виконувати шипрговання на будь-якШ дишнщ в1брограми коливань без визначешш серсдиього р1вня амплггудн. Отже, присутня на наведених пище споктрограмах перша гармошка, яка е результуючою власно гармошчного колпвання 1 перекрученая, спричпненого загасанням коливань, не використовуеться в систет. Для подальшо! обробкн та вцщовлешш коефщ!е1тв математично! модел1 застосовуеться кут повороту фазн дискрет першо! гармошки, як! присутш у в!брограм1 1 мають частоту, близьку до частота основного тону.

Розв'язувашш значно спрощуеться (число ршнянь омсншуеться вдвое), якщо кут зсуву фаз використовуватн в систем! р!вшшь

. N ' . (10)

яка дозволяе доенть швпдко знайтп а,, врешт!-решт, пизначитп крнтер!алый параметра.

Вщповщно до запропонованих -методик -було проведено пор1виялышй анал1з ЛДК ! КПП залежио в!д потужност! джерел розаяния енерги з викорнстаннлм експернментальних в!брограм в1лышх загасаючих коливань (табл. 2).

Таблиця £

2Ь, см Р, г 6 Кг0*Ю4 Кг2*10' К,з*10' 5

теогая експеримент

1,0 0,5 0,206 12,704 12,384 1,681 0,21?

0,75 0,246 20.160 12,621 1,678 0,255

1,0 0,289 27,040 12,786 1,677 0,29*

1,25 0,332 34,240 13,038 1,679 0,34(

и

При спробшй перев1рщ кулошвське тертя було реал1зовано шляхом змши величини зусилля притискування (Р) плоских пружин до коливного зразка (ф1зичного маятника), а турбулентно тертя -змшою глибини занурювання вЬлыгаго к1нця зразка у воду (И).

Таким чином, при в1брод!агностиш несучо! здатносп елемент1в конструкцШ ЛА найдощлыпше використовувати як критергальний параметр ощнки надШност! КНП, тому що вш дозволяе виявити яюсний склад джерел пошкоджень, !х поТужшсть 1 питому вагу, енергетичш сшвв!дношення м1ж ними, Логарйфм1чний декремент, як найпростшшй при експериментальяому визначенш, може використовуватися як критер!альний параметр неруйн1вного контролю в продес! виробництва 1 як осиовЯнй показник надШносп в математичних моделях при проектувашп вироб!в. Апаратне 1 програмне забезпечення обчисления ЛДК 1 КНП не викликае значних трудноидв 1 здШснюеться за допомогою автоматизовано! системи визначення амшйтудно-частотних характеристик (див. розд. 5).

У1_третьому___роздш1 розглянуто Питання прогнозування та забезпечення якост! елемент1в ав1акояструкщй неруйтвними методами контролю в процес1 виробництва, а також питання пщвищення надШйост! елемент!в, ян1 шдлягають впливу змиших яаваитажень. Необх1дн1сть прогнозу полягае в тому, що майбутшй стан б1льшост! об'екив для нас е невщомим, але мае велике значения для рпаень, як! приймаються на цей момент.

Цшком прйродйо, що одержання вироб!в !з заданими м1цшсними 1 втомлювашсними характеристиками неможливе. без наявност1 у технолопчному процес1 сйстёмй прогнозування 1 контролю якост1, яка включае математичн! та еврйстичт елементи, на вх!д яко! надходить шформащя про об'ект, що прогнозуеться, а на виход! одержуються дат про майбутйШ стан цього об'екта. Серед ус1х блошв системи, показано! на рис. 3, особливу увагу слщ придшити розробщ математичних моделей як складовШ частит проблемй прогнозування несучо! эдатност! елемент!в конструкцШ ЛА при 1х ексйлуатаци ор1ентуючись на стан.

Розглядаючи комплекс заход!в по •■ шдвйщенню надШност1 впроб1в, що шдлягають впливу зм!нних наванТажень, зупийимося на питаниях демпф1рування коливаяь. Наприклад, основа метод!в демйф1рування робочих лопаток газових турб!н полягае у добор1 вщповщно! марки стал! або в установлены! елемент1в, як! сприймають ефект коливань 1 т.п. та, при розмянш ц!е! енерги, знижують резонанст напруження.

Зазначимо, що процес проектування високояшсного виррбу необхщно розглядати у контекст! можливостей виробництва V вимог щодо експлуатацп. Це дозволяе забезпечити реальт властйвот механично! системи з оптимальними значениями частот власних коливань ступеня демпф1рування.

Для реЕшзацп цих положень було розроблено математичш модел! об'ект1в з використанням аналггичних залежностей, одержаних вище. При турбулентному опор! залежтсть для безрозм1рного коеф1щента демпф1рування (плоск1 зразки) запишеться у вигляд1

„ -0&8 _А_

Я Ер а/}

с{2

Одержаний внраз дозволяе робити висновки про шляхи гпдвищення демпф!руючих власти^остей об'екта досл!джень. Один з них пов'язаний з вибором ф!эико-мехашчних характеристик матер1алу, ЯК1 забезпечують найб1льше Б1дношення оац/(Ер). Другий шлях - це шлях конструктивного оформления виробу. Розв'язок при цьому можна одержати лише з урахуванням додаткових умов 1 обмежень, як1 визначаються параметрами експлуатацп (наприклад, частотна вадбудова або виконання умови мпймуму ваги).

Блок-схема прогнозування якосп

г

Прогноз

Об'ект

Неруйшвшш контроль

Рис. 3

Слад зазначити, що в реалышх конструкщях внутренние тертя в матер1ал1 е не единою, а в переважнш к1лькост1 випадшв 1 не

основною причиною розияння енергп при мехатчних коливаннях. Наявшстго внутр1шнього тертя у з'еднаннях 1 пояснюеться пеоднозпачшсть залежном! Р=ф(Д1), що характерно для випадку внутршнього тертя в матер1аль Ця неодиозначшсть представляеться консгрукщшшм пстерезисом, а явище розс1яння енергп внасл!док ди сил тертя - конструкцшним демпф1руванняи.

При дослщженш питань конструкцшного демпф!рування сл!д ураховувати два осиовних припущення:

матер1ал елеменмв з'еднання припускаеться абсолютно

пружним;

- для фрикцшних властивостей контактуючих поверхонь береться закон "сухого" тертя.

Розглянемо питания про розс!яння енергп у з'еднанш з пружиими прокладками. Ф1зичну модель з'еднання подамо у внгляд1 двох пружних прокладок, 1иж якими розмвдуеться вир1б (рис. .4). 1з зовшштх боюв прокладки обмежеш твердими шптами. Вир1б здшсшое цикл!чш коливання вздовж ос1 Ъ, при цьому в1дбуваеться обтискання прокладок.

Складемо систему . р1внянь для видшеного елемента, використовуючи р1вняння р1вноваги в проекщях на ос1 координат, а гакож узагальнений закон Гука, причому деформацИ стиску беремо позитивними:

З'еднання з пружними прокладками

1

Рис. 4

к;

£ у ~ [6 у -л (б* ; (115

еЛ=[6* ~л(б^бу)]/в.

Величину сг вважаемо сталою в у«пх точках горизонтальних граней прокладки I такою, що дор1внюе сг=ч//Ъ. Зазначимо, що розияння енерга вадбуваеться в зош деформування прокладки, де мае мкце прослизання останныл вщносно обтискних плит.

За граничних умов ох(а)=0, сту(с)=0, ох(0)=стх, ау(0)=ау знайдемо вирази для визначення повного навантаження на прокладку на вЫх етапах ц деформування. Щ вирази виявляють форму петл1 пстере'зису (рис. 5) 1 дозволяють обчпелити величину розс1яног енергп у з'еднаши.

Ф+^'-о-,

Неважно показати, що при цикл1чяому навантажент прокладки найб1льше значения розс1яно! енергн одержуеться при пульсуючом> цикль У цьому випадку п величина знаходиться за формулою

л1Г- г£ас и/НА-в)ГА-р(а+с)} ' (12

Н(а+с) в-В(ач-с)

Дослшженнями автора ппяплело таке:

- демп(}лрую1а характеристики одношарових прокладок не можутъ бути впще граничного значения, яке визначаеться пластичннми властихюстями матер!алу прокладок;

для багатошарових прокладок оптималыи демпф!руюч1' характеристики одержуються при використаши матер1алу з високими пллстичними пластивостями 1 мппмалыю можлпвим коеф1щентом тертя матер1алу шару 1 розмсжувалыю] прокладки.

Останиш тдроздьл пього роз;плу дисертаци присвячено анал!зу пропозицш автора, ям полягають у тому, що дисипатипш характеристики пикористовуютьсп при нерушивному конгрол1 як параметри якост1 виробгв.

Запропонолпнин автором метод в1брацшного контролю - метод колннлнь, який включае математнчш модели, критер^альш параметри та методики, що 1х реал1зують, - дозволяв нийопгимальшше внриннти проблему тсхнолопчно! надшност1 при створенш вироб1в. Це означае, що повиши пошпстю вшсорнстовувятися иритаманна даному елеменгу Гюго шдиввдуальна (фактична) иадшшсть 1 працездатшсть, його шдшпдуалыт довгочасшсть.

Четвертнй роздых присвячено розробщ методики в1брод1агностики несучо! здатносг1 елемен'пв авшконструкщй та в цьому зв'язку -вирннешпо питань щодо визначення величшш допустимого ношкодження, вябору оптимального штервалу контролю, а також вщпрацюваннл методики при випробуваннях реалышх об'екйв.

ГНдомо, що втомлювашсш тр1щини в основному- визначають довгочасшсть конструкщй, яш працгоготь в умовах' експлуатацшних навантажпнь. Тому доцшьно розглядатн процес накопления втомлювашсних пошкоджевь з еиергетичних позицШ, коли енергетичш критерН використовуються як параметри диагностики в математичних моделях оцпши пошкодженосп та прогнозування несучо! здатность

Втомлговашснп мщшсть конструкцИ ЛА характеризуемся двома основними поняттями: безпечним термшом слулсби 1 шдвищеною живуч!стю. Звичайно концепщя безпечного терм!ну служби розглядаеться стосовно тих елеметтв, в яких передача зусиль можлива единим шляхом. Концепщя тдвищено! живучосй взноситься в пайзагальнниому випадку до елеменмв з к!лысома шляхами передач! зусиль, а також до тих елеменпв, як! мають стопери тр!щин.

На цш п!дстав1 можна припустпти, що у конструкцш з шдвищеною жипучюпо - необмежений безпечний термш служби. Проте експлуатащя таких конструкцш дозволила виявити деяш . досить суттев1 проблеми, як1 не сприяють здшсненшо ц1е! концепцп у повному обсяз1.

Водиочас екопом)чно справджено створення конструкци шдвшцено! живучоеп, яка експлуатуеться за принципом "безпечно'1" пошкодженосп виробу з гарантуванням контролю його стану при техтчному обслуговуванщ.

Розрахунок допустимого пошкодження кожного шляху передач! зусиль передбачае повну вщповщн1сть ф1зико-механичних характеристик матер1алу 1 технологи виготовлення техшчним вимогам стосовно вироблення як^сного виробу. В дшсност1 мае лисце невщповщшсть цих параметров, що погребуе проведения техтчнох /иагностики конструкци та за К результатами - прогнозуваиня шдив1дуально1 несучо! здатност1 кожного елемента.

Якщо розглядати оценку залишково! довгочасност1 з позици утворення втомлювашсно! трпцини (дефекта) в "найслабшш" ланщ конструкци при експлуатацп, то, знаючи жорстк1сш та ф1зшсо-мехашчн! параметр« матер1алу, можна знайти час, необхщний для утворення у "слабкш" лаищ дефекта критичного розм1ру, 1 визначити момент вшшкнення вщказу при даному р1вн! цикл1чних деформацш.

При розробщ методики В1брод1агностики, яка базуеться на врахуваши розс!яшш енергц при коливаннях елемента конструкци, принципове значения мае визначення величина т1е1 частшш енергл, яка витрачаеться на втомлюватсне руйнування ("небезпечна" енерпя):

Припустимо, що "небезпечна" частина розс!яно1 енергп протягом циклу коливань витрачаеться на зародження та розвиток втомлювашсно! тр!щини, 1 зруйнування настае тод1, коли сумарна частиш ще! "небезпечноГ енергИ досягне критичного значения

У цьому випадку гранична величина критериального параметра, наприклад ЛДК, при зруйнуванш дор1внюватиме сум1 декременте виробу, яке не мае пошкоджень (N=0), I приросту декремента зг рахупок шдсумовувашт "небезпечно!" 1 "безпечно!" частин розияно: енерга (рис. 6):

Залежшсть

Рис. 6

Виразившн величину "небезпечно!" частшш розЫяно! за цикл енергп через роботу зовншпйх сил Л\\'гр=ДСЛР, одержимо залежшсть для визначення

г __££/"

сп~ I №

О, 75 /К 1с

Л р*(1)ь (¿V

/XIс

6,

'02

у]

1, враховуючи (13), знайдемо граничив значекня ЛДК:

г-

50+

I

ГГ 0,75 /Кхс]

171Р*(1)Ь(бог/

+т

-\тс

'02/]

(15)

(16)

4-(&УС1/й

Таким чипом, ргвняння (16) дозволяе для елемента конструкци при даному р1вш цикл1чного наваитажения обчислити граничив значения ЛДК, тобто верхню границю параметра контролю, I в подалылому внзначитп граничив число циклов деформування.

У пропонованш методищ прогяозування несучо! здатпост1 (граничного числа цпкл1в наваптаження) базуетьсн на штегрупанш р1вняння типу

В умовах. симетричного циклу 1 стало! амшптуди деформування граничне число цикл1в навантаження визиачаемо за залежшстго

сбГ

'МАКС

Одержаний вираз виявляе вигляд иередаточно'1 функцп. Для и конкретизаци необх^дно знайги значения параметр1в С 1 у. Цей процес иотребуе проведення, як мпамум, двох спостережень (див. рис.6), яш дозволять обчислити величини С 1 ш за формулами

у-М,. (18) («¿-//о)' Щед^^

За цих умов величину граничного числа циюнв до зруйнування знайдемо за виразом

"•'^тйж)*' 1191

Зазначимо, що величини С 1 у, що визначаються за залежносгями (18), набуваюгь сенсу сталих дослвджуваного елемента конструкцп. Для 61льш точного обчислення цих параметр1в необхщно збьтьшити дЪшнки спостережень 1 кшьюсть спостережень на цих дшянках.

Результаги обчислення граничной числа цикл1в навантаження для плоских металевих зразк!в свадчать про 1х в]дпов1дшсть досллднш, даням (табл.8). Статистичний анал1з результате експеримеНт^ дозволяе вважаги, що розЫяння досл1дних значень критер1альни> параметр!в 1, вадповщно, несучо! здатностх е зовмм випадковим тдпорядковуеться

Таблиця I

Матер1ал зразка МПа Число цикл1в 5 У С*106 и„р ПО4

георетичн. експерим

109,4 0 - 0,0184

Сплав 105 0,0248 1,58 7,7 10,2 10,44

Д16Т 144,0 0 0,0207

5*104 0,0285 1,8 2,35 5,28 5,12

нормальному закону розпод!лу 1 при дов1рч1Й 1мов1ряост1 0,954 вщносна похибка прогнозування довгочасносп не перевищуе 5%.

Момент настання в!дказу визначаеться величиною залишков! довгочасност1 як деяко! частки в1д повно! довгочасност!., а розм1р щ частки оц1июеться величиною накопленого пошкодження, Я1 вадображае стан дослЫжувано! системи. Величина накоплено; пошкодження на момент контролю визначаеться як

ДО

Значения прогнозованох залит ково! довгочасност! знайдемо за инрплом

и - ][,_Г0)

* ™ ' ^У/' &7 У ( )

Теоретпчт знамения залишковоТ довгочасност! та результат!! експеримен'галышх /¡ос;вджснь арл.нив ¡3 сплаву Д10Т подано в табл.4.

Таблиця4

Матер! л л Число <\п К* 10 1

зразка МПа ЦИКЛХВ теоретич. експерим.

109,4 0 10,2 10,41

4*10' 0,0040 0,0028 0,447 5,61

Сплав 10я 0,0138 0,990 0,04

Д16Т 144,0 0 5,28 5,12

3*10' 0,0046 0,0054 0,02 2,0

5*10' 0,013!) 0,994 0,03

Ашипзуючи дат табл. 4, можна сказати, що аналтхчнх зале;кност1, одержан! при використашп енергетичпих крптерпв втомлювашсиого руйнуваиня, цшком вцнюввдаготь (]изпчи!й модема явища. При цьому, з Ьюжршстю 0,9545 в!дносна помилка прогнозування несучох здатност! сгаиовать приблизно 16%.

Отже, пропсаована методика ¡деитифнсацн системн, пилвлехшя м1ри накопленого ношкоджеппя па момент контролю, яка базустьсл на фшсацп "небезпечлох" частшш розияпох епергп циклонах деформацш 1 внкорпстовуе як крптср!олышй параметр ЛДК або КЙП, дозво'ляе за допокогога двох, як г-шимум, спостсрежень за реакц1его досл)джувано1 сиСтеми на тестовнй вгхлив, прогнозувати несучу здатннггь елемента конструкци та передвхдкпзшхй стан. .

Для злрхшешхя питания про виб1р штервцлу спостережень скористусмося положениями теорГх сперацш. У коордииатних осях по ос! абсцис вЦкладаемо величину штервалу мЬк спостережениями, а по ос! ординат - деяку "значушдстъ" кожного Ьхтервалу, тобто вплив штервалу на кшцевий результат прогнозу. Поим будуемо крши зростахочо! (1) 1 спаднох (2) "значущостх". 1х сума (3) являе собою сумарну "зпачухщсть", мш1мум якоГ ввдпозпдае оптимальному 'штервалу м!ж моментами контролю (рис.7).

Оптимальна величина ихтервалу контролю М0111 при втомлювашсних дослгдженнях зразшв, не знижуючи надшносп контролю, оменшуе число точок спостережень. ФшсаиДя початку 1 К1нця дЪшнки спостереження, гобто виб^р першого та останнього моментов контролю при дгагностищ, регламенгуеться в основному ролд!льною здагшсгю апаратури контролю (рис. 8).

Бизначення оптимально! неличини штервалу контролю

2,0-

1 олг

Розмпцення дшянки спостереження у час!

Рис. 7

К

Рис. 8

Схема навантаження консол! крила л1така

Слад зазначити, що проионований .спойб визначення оптимально величини !нтервалу контролю та його розм1щення у час! виключа втрату шформацп, п1дви1Дуе надштсть прогнозу та знижуе варпст проведения техн1чно! д!агностики.

.Методика в!брод1агностики несучо! здатност! елемент! конструкхцй була застосована для визначення довгочасност! консол крила лиана, закртленого на колош (1), при повторно-статични випробуваннйх (рис.9).

Величина критер!альног

параметра - ЛДК - визначалася пр В1льних коливаннях консол! пр напрацюванн!. 2500, 3500, 450 умовних програмних блок!! Тестове навантажени

прикладалося на вшьному кш! консол! гщроцилшдром (4). Дг п!двищення надшност! кшцевх результате при !х подалын статистичн1й обробд1 вим1рюваш виконувалися на п'яти р1вш навантаження: 0,833 тс; 1,66 т 2,49 тс; 3,33 тс; 4,16 тс. ! допомогою парашутного замка ( при досягненн! задано

навантаження консоль крила (

Рис. 9

звыьнялягя 1 встановлювався режим вьтышх коливань. В!йрод1агностика коливань консол! за допомогою датчика (6) реес-грувяласл ириладом (5). Одержан! результат» подано на рис. 10,11..

Зпдпо з писновками цього розд!лу граничив число цикл!в швпнтажепня зиаходнтьсл за критичппм розм!ром дефекту незалежно 11Д його пигляду та мкцерозташування. Це озпачае, що граничив тело цик.'пв навшггажепня вщповщас. вичерпшшю несучо! здатност! ¡пробу, тобто моменту вадказу. При цьому вираз' (1!)) дое ощнку <овгочасност1 знизу, прнменшуе довгочасшсть, ! де йде на запас »адиЧност!, безнеки експлуатацн. Справа полягае в тому, що величина "•I,,,, в1дпов!дае критичному розапру дефекту, який не визиачае момента »уйнування. Критичшш розьйр дефекту фжсуе те положения, теля [кого ркжо тдвшцуетъея шпндккть його зростання, тобто настае гередгндказний стаи.

При середньому зиачешп яропюзованох величнни Ы„р=5995,2 лок!в навантаження та при дов!рчш ¡мов!рност! Р=0,9545 ширина ов!рчого нгтервалу дор1виюе ±194,8 блок1в, а похибка прогнозування овгочасност1 в середньому стнновить приблизно 17%.

Залежтсть й=Р(Р,М)

и

Рис. 10

Рис. 11

У _п.'ят£>му._ .рсшш розглянуто питания застосувашш методик Diopo/uarnocrnKii при внробництв1 та експлуатацп JIA, а також питания а в г о м а т и з о в а и о I системи оц&ки якоеп та necynoi здатност! ав1аконструкцш, яка реал1зуе ui методики. Зазначет питания opieirroBani на максимальне впкориегання фактичноУ надшноси техюки.

Автоматизована система анал1зу амплггудко-частотннх характеристик в1брограми коливань, наприклад, лопатей несучого гвинта вертольота (лопатки турбши), призначена як для в1дбудови ротора при складашп, так i для виявлення в1дхилень у технолопчному nponeci виробництва. Бона включае апаратш та програмш засоби (рис. 12). Останш складен! для впкористання на ЕОМ типу IBM PC i забезпечують управлшня досл1дним устаткуванням, накопления шформацп та д1алог з ко'ристувачем.

Блок-схема системи оцшки АЧХ

АПАРАТН1 ЗАСОБИ ПРОГРАМНЕ

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

Рис. 12

За допомогою автоматизовано! системи були проведе дослщження щодо прогнозування вадказу лопатей несучого гвшг вертольота, усунених вщ експлуатацп (табл. 5).

2 Г)

Таблица 5

Трупа 1 2 3 4 5 6

5™ 0,04 0,042 0,044 0,046 0,048 0,05

N Ж * пет' макс 0,183 0,103 0,114 0,125 • 0,105 0,087

Таким чином, одна з основиих позитивних якостей дано!" систем» полягас в тому, що вона дозволяе перев1рити вщштднкггь параметрш реального виробу розрахунковш модел! та забезпечуе виробництво вироб1в з оптимальними демпф1ругочими характеристиками для забезпечення несучо! здагност1 та можлнвосп експлуатаци ор1енгуючись на техшчний стан.

Загальн! висновки

Для ощшш техшчного стану ЛА В1брацшними методами контролю в дисертяшйшй робои було дроблено такс:

1. Бизначеио дисипативт характеристики як-;аагностнчш ознакн 1 заявлено кореляцшну залежнкть м]ж 1х значениями та параметрами гехшчного стану елемент1в конструкщй. Обгрунтовано виб!р методу ЮСЛ1джень - метод колинань та критер1альннх иараметр1в ЛД1С 1 КНП *ля неруйшвного контролю якосп та д1агностики довгочасност! деталей 1 вузл!в. Це дозволяе на вс1х етапах виробництва та гкеплуатаца ав1ацшно1 техники вир1шулати проблеми як нагностування, так 1 прогнозування.

2. Внр1шеио задачу визначенпя яшених 1 млътеннх характеристик хефект!» у вирой за допомогою всличини критер1алыюго параметра та ¡пектрального розпод1лу в1брограми вьльних коливань при тестовому шлив1 на слемент конструкцп. Запропоновано математичн! моделЦ що юв'язуготь величину критер1алыюго параметра з ф1зико-мехашчшши сарактеристиками матер!алу елемента та його конструктивиими >озм1рами 1 на основ1 таких моделей розроблено методики 1еруГнйвного контролю. Це дае можливкть -здШснювати як 1иб1рковий, так I масовий контроль якоей внроб!в, а також ¡абезпечитп заданий р1вень якоси на еташ виробнпцтйа.

Розроблено модель 1 конструкцшно-техйолопчн! р1шения щодо 'еднанпя елемента з пружиими прокладками, йк одйошаровйми, так 1 'агатошаровими, що зпачно шдшицуготь надН'ш1сть Вйробу в ц1лому за тхунок збичьшення демпф!руючих характеристик з'едйайнй 1 саме им зннжують р1вень резонансних напруЖень.

3. Запропоновано методику визйаченнн велйчиий допустимого юшкодження для елемейпв з р1зними шлйхайй передач! зусиль, що идлягають впливу цикл1чних иавантажень.' Одержано заЛежшст^ ДЛЯ бчислення граничного значения критер1йЛЬйоГо йараметра, яка 1дпов1дае цьому пошкодженню, а це означав, Що ё можлив!сть за гаксимумом накопленого пошкоджения виявпти момент йастання

"передвщказного" стану при д1агностшц вироб1в у процес! експлуатацп.

Розроблено д1агностпчну модель 1 д!стано аналтхчний вираз для нрогнозування граничного числа циклш навантаження (це число вцщовщае вичерпаннго несучо! здатиост1) елемента конструкцп, як! е екв1вален'пшми до деякого числа типових польотхв, що дозволяе виявити оптимальш лерюдн огля;цв при техшчному обслуговуванш ав1ац1йно'1 технши.

Опрацыовано методику оцшки залишково!' довгочасносп елемент1в конструкцп за накоплении аошкоджеашш на момент контролю, що зумовлюе можливкть експлуатацп ЛА з допустишши пошкодженнями ор!ентуючись на технхчний стан.

4. Сформульовано основа! принципи застосування в!брац!йних метод!в контролю та д!агностики стану елемехтв конструкцп при виробництв! та техшчному обслугоауванщ ЛА. Ц! метода ор!ентоваш на максимальне внкорнстання фактичыо! надшност1 вироб1в у процес! експлуатацп,

Розроблено автоматизовану систему оцшки техтчного стану елеменпв конструкцН як у проЦес! виробництва, так ! при експлуатацп, що реал1зуе Ц1 принципи 1 це !стотно шдвищуе ефективн!сть та конкуректоспроможшсть ав1ац!йно!' техшки.

Кр1м того, в робоп додатково одержано так! результата:

- обгрунтовано сПои.б вибору оптимального штервалу спостережень який виключае втрату шформацН та лщвищуе ефектившст) проведения техшчнох д1агностнкн при оц!шц безпечноп пошкодження;

- здШсиено промислову апробацпо опрацьованих методш в!брод!агносгики несучо! здатноет1 та оцшки залишково! довгочасност елемент!в авхаконегрукщ'!, що шдтвердила якишу й кшьшсн; в!дпов!дн1сть результат!в розрахунку та експерименту.

Слщ в!дмигп1ти, що проведен! дослщження дозволяют накреслити подальйп шляхи вир1шення проблем, що порушуваляс* наприг.лад:

- визначення ширини зони "передвадказного" стану;

- в!брод1агностика техшчного стану редуктора несучого гвшп вертолЬота;

- Нрогнозування в!дказу робочих лопаток турбомашин у проце експлуатацп та ш.

Якщо говорити про ефектившсть застосування в1брацш:ни метод!ь контролю та д!агностики стану, то при 1х оцшщ набув; чинност! так званий сумарний тех;нолог!чний ефект. Прибутков1с гарантуегься за рахунок рац!ональаого проектування, прийняг оптимальнмх технолопчних ргшень у процесх виробництва, а тако шляхом проведения ТСИР з використанням фактично! надшност1 П[ експлуатацп.

Економ1чний ефект в1д внровпдження результата дослщжень на ВНТК 1М. МЛ.Камова становив приблизно 175 млн. карбованнДв на pin (за uinaMii жовтня 1994 р.).

Результата дпсертацл, методики, конструкторсыи та технолоп'пп рекомендаци, апаратш засобн можуть використовуватися в оргапкзащях, що займшоться внробницгвом та ' есплуатац1ею anianiitHoi техшкн.

Публнсацп ;за темою дисертащитл роботи;

1. Буланов В.В., Соколянекпн В.П.. Хильченко А.Г. Устройство запоминания амплитуд затухающих колебаний //Вопросы механики деформированного твердого тела. Хорьков, 1981. Вып. 2. С.111-115.

2. Буланов В.В. Исследование рассеяния энергии в конструкционных материалах при циклическом нагружении //Самолетостроение. Техника воздушного флота. Харьков, 1984. Вып. 51.-С. 111-114.

). Буланов В.В. Методика неразрушшощего контроля дефектов знутренней структуры изделий из КМ. //Вопросы проектирования и троплводства тонкостенных силовых конструкций. Харьков. 1984. 74-82.

i. Буланов В.В. Экспериментальная оценка энергетических срптерипльных параметров//Дннаыпка и прочность машин. Харьков, .988. Вып. 48. С.111-115.

|. Буланов В.В. Критерии оценки остаточной прочности при ехничсской диагностике коЕ1Струкшш//Тез. докл. науч.-техн. конф. Повышение надежности и долговечности машин и сооружений". Запорожье, 1988. С.36-37.

. Буланов В.В. Идентификация усталостных повреждений при ксплуата-ции изделий по состоянию //Тез. докл. науч.-техН. конф. Современные проблемы строительной механики и- прочности JIA". !азань, 1988. С.20.

. Буланов В.В., Гайдачук В.Е. Выбор параметров индикации сталостных повреждений при технической диагностике конструкций /Авиационная промышленность. 1989. №1. C.74-7G.

Булаяоп В.13. Прогнозирование остаточного ресурса тонкостенных 18Мептов конструкций J1A при циклическом нагружении 'Надежность и долговечность машин и сооруисенИи. 1С., 1985. ВЬШ. 3. С.С5-68. '

Буланов В.В. Методика неразрушающей оценки прочности изделий s ПКМ методом внутреннего трешш//Тез. докл. науч.-техн. конф. Теразрушающие методы контроля изделий нз полимерных атериалов". М., 1989. С.23.

I. Буланов В.В. Концепция оптимального интервала наблюдений при хнической диагностике изделий //Авиационная техника. Известия гсших учебных заведении. Казань, 1В89. №4. С.102-104.

11. Буланов В.В., Кирпикин A.A. Методика прогнозирования остаточного ресурса элементов конструкций JIA. М., 1989. 19 с. Деп. ГОСНИИ ГА. №80621.

12. Буланов В.В. Оценка величины допустимого повреждения при технической диагностике элементов конструкций //Надежность и долговечность машин и сооружений. К., 1990, Вып. 17. С.95-97.

13. Буланов В.В. К созданию системы прогнозирования ресурса элементов конструкций ЛА //Самолетостроение. Техника воздушного флота. Харьков, 1980. Вып. 57. С.82-85.

14. Буланов В.В. Диагностические модели неразрушающей оценки качества изделий //Надежность и долговечность машин и сооружений. К., 1990. Вып. 19. С.15-18.

15. Буланов В.В., Потапов А.И., Суслова А.Г. Прогнозирование опасного повреждения в образцах и тонкостенных элементах конструкций при циклическом нагружении //Дефектоскопия. 1990. №10. С. 3-6.

16. Буланов В.В. Постановка задачи неразрушающего контроля прочности элементов конструкций и изделий //Самолетостроение, Техника воздушного флота. Харьков, 1991. Вып. 58. С.50-53.

17. Буланов В.В., Гайдачук В.Е., Кирпикин A.A.' Устройство дл» испытания агрегатов J1A на . прочность //Авиационна» промышленность. 1991. WH. С.9-10.

18. Буланов В.В. Повышение надежности изделий демпфирование!, колебаний. 1991. 5 с. Рукопись деп. "ВЙМЙ". №Д0843Э.

19. Буланов В.В., Гайдачук В.Е. К вопросу повышения надежност! изделий при. вибрационных воздействиях //Авиационна. промышленность. 1991. JSFsO. C.S8.

20. Вуланов В.В. Прогнозирование долговечности конструкции крыл самолета при усталостных испытаниях //Авиационна промышленность. 1991. №it. С.7-8.

21. ByfläftoB В.В. Рациональный выбор конструктивных параметре систем койдИЦйоаарйваййЯ воздуха J1A //Авиационна промышленность. 1992. №1. С.12.

22. Буланой В.В. Оценка влияния конструктивных параметре изделия йа ёго аМплНтудно-чаЬтогные характеристики //Проблем тШиоегрИьтн. К.«1002. Вып. 36. С.52-54.

23. Йулайов Й.В. Конструкционное демпфирование как спосс йаШшенйЙ йадежнЬсти изделий //Авиационная промышленност

1092. Ш. fc.40-82. ;

24. Булайбв В.В; Йекоторые вопросы создания изделий высокс йадёжностй //Авиационная промышленность. 1992. №11. С.37-39.

25. Вуланов В.В., Булайов A.B. Концепция системы обеспечен! ресурсной долговечности элементов конструкций JLA // Авиационн! промышленность. 1993. №5-6. С. 70-72.

2(>. Буланов В.В. Влияние дефектов на АЧХ виброграммы свободных колебаний элементов конструкций //Авиационная техника. Известия высших учебных заведений. 1994. №1. С.5-8.

27. Буланов В.В. Анализ моделей источников рассеяния энергии яри механических колебаниях //Авиационная техника. Известия высших учебных заведений. 1994. №4. C.5G-58.

28. Буланов В.В. Экспериментальные исследования источников повреждении //Дефектоскопия. 1994. №6. С.22-26.

2!). Буланов В.В. Некоторые особенности вибродиагностики качества и надежности элементов конструкций JIA //Авиационная промышленность. 1994. №7-8. С.18-20.

!Ю. Буланов В.В. Выбор критериальных параметров' при диагностике изделий методом свободных колебаний //Дефектоскопия. 1994. №12. С.24-28.

31. Буланов В.В. К вопросу о выборе критериального параметра оценки повреждаемости механических систем при свободных колебаниях //Авиационная техника. Известия высших учебных заведений. 1995. №3. С.77-80.

32. Буланов В.В. Демпфирование колебаний упругими прокладками //Авиационная техника. Известия высших учебных заведений. 1996. №3. С.59-02.

33. А.С. G07185 (СССР). Устройство программного управления стендом щля испытания образцов п конструкции'на прочность /В.В.Буланов, М.Ф.Дудник, Е.А. Кондратенко и др. Опубл, в Б.И. 1978.

М. А.С. G90965 (СССР) /В.В.Буланов, М.Ф.Дудник, Е.А.Кондратенко II др. Опубл. в Б.И. 1979. N»37. . '

J5. А.С, 838GG5 (СССР). Устройство программного управления стендом *ля испытаний изделий на прочность /В.В.Буланов, М.Ф;Дудник, Е.А.Кондратенко и др. Опубл. в Б.И. 1981. №22.

3G. Eulanov V.V., Suslov N.N. Prediction on construction elements life jy internal friction technique /"ICFUAS-9" China, Hefei. 1989. Pp.571573.

17. Bulanov V.V., Suslov N.N. Estimate of the article parameters effect if its damping power / "ICM-6" Japan, Kyoto. 1991. P.34. 58. Bulanov V.V., Suslov N.N. Mathematical models of non-destructive ¡ontrol of structure strength /"DGZfP". Germany. Fulda* 1992. P,1G. 19. Bulanov V.V. Estimate of article quality by free vibration method '"13-th WCNDT" SSo Paulo. Brazil. 1992. P.24.

10. Bulanov V.V. To the question of free vibration, method using at lefectoscopy problem solution /"DGZfP". Germany. Garmisch-Partenkirchen. 1993. P. 13.

11. Bulanov V.V., Bulanov A.V. Automated assemblay vibration liagnostics system //Machine vibration. UK. London; 1995. №4. Pp. 6051.

:$о

42. Bulanov V.V. Analysis of nonlinear models of energy dissipation processes in mechanical system //Machine vibration. UK. London. 1996. №5. Pp.57-59.

АННОТАЦИЯ

Буланов В.В. Теоретические основы неразрушающего контроля и диагностики состояния элементов конструкции летательных аппаратов вибрационными методами. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальностям: 05.22.14 "Эксплуатация воздушного транспорта"; 05.02.09 "Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры". Киевский международный университет гражданской авиации. Киев, 1996.

Разработаны: методика неразрушающего контроля, позволяющая классифицировать возможные технологические и эксплуатационные дефекты в деталях по качественному и количественному составу; методика оценки несущей способности элементов конструкции, что создает предпосылки для эксплуатации авиационной техники с допустимыми повреждениями, по состоянию.

Сформулирована концепция производства и технического обслуживания JIA, ориентированная на максимальное использование фактической надежности изделий в npquecce эксплуатации.

Проведена апробация методик вибродиагностики не предприятиях авиационной промышленности.

ABSTRACT

Bulanov V.V. "Theoretical Foundations of Nondestructivf Inspection and Diagnostics of Condition of Aircraft Structural Element.' by Vibration Methods". Thesis for the Degree of Doctor of Technica Sciences on specialities: 05.22.14 "Air Transport Operation"; 05.02.09 "Dynamics, Strength of Machines, instruments and Equipment", Kie1 International University of Civil Aviation, Kiev, 1996.

The work develops a nondestructive inspection technique allowinj to classify possible technological and operational'defects in component according to qualitative and quantitative composition; a technique о estimating the bearing strength of structural elements which creates th prerequisites for operating aviation machinery with "tolerable" datnag depending on its condition.

A concept of aircraft productloh and maintenance oriented at th maximum emjployment of actual reliability of products in the course о their service is fot-mtiiated.

The vibrodlaghostical techniques have been approbated at aircrai industry enterprises.

Клюнеаые_слоаа. Вибродиагностика, диагностические признак; "допустимое" повреждение, качество, надежность, несуща способность, отказ.