Розробка методів діагностики пошкоджуваності та оцінки залишкового ресурсу елементів авіаційних конструкцій з використанням нанотехнологій

Abstract

Аналіз існуючих конструкцій зразків-свідків втомного пошкодження і робіт по дослі- дженню еволюції стану поверхні в процесі циклічного навантажування вказує на можливість і доцільність використання нанотехнологій при діагностиці пошкоджуваності та оцінці залишко- вого ресурсу елементів авіаційних конструкцій. Визначена геометрія зразка-свідка втомного пошкодження дозволяє встановлювати його на навантаженому елементі конструкції регіонального літака і застосувати нанотехнології при його тестуванні, технологія його виготовлення запобігає виникненню залишкових деформацій поверхневого шару в процесі його підготовки. Методика кріплення зразка-свідка до конструктивного елементу забезпечує адекватність деформацій зразка-свідка і елементу конструкції, на який він встановлюється. Проведені втомні випробування конструктивних елементів з встановленими на них зраз- ками-свідками і моніторинг параметрів деформаційного рельєфу доводять, що запропонована конструкція забезпечує передачу деформації від конструктивного елементу до зразка-свідка, що призводить до формування на поверхні зразка-свідка деформаційного рельєфу, його еволюції в процесі циклічного навантажування і руйнування Результати дослідження впливу рівня максимального напруження циклу навантажування на розвиток деформаційного рельєфу поверхні плакованого конструкційного алюмінієвого сплаву Д16 АТ вказують, що інтенсивність зміни параметрів деформаційного рельєфу залежить від рівня напруження. Встановлено, що при рівних амплітудних значеннях напруження пульсуючий цикл нава- нтажування є більш пошкоджуючим, ніж симетричний, визначаючим фактором в цьому випад- ку є максимальне напруження циклу навантажування. Зменшення значення коефіцієнту асиме- трії і відповідне збільшення амплітудного значення напруження при фіксованому значенні мак- симального напруження циклу навантажування прискорює процес накопичення втомного по- шкодження на початковій стадії втоми. Використання комп’ютеризованого оптичного контролю поверхні з моніторингом пара- метру пошкодження, який визначає насиченість поверхні ознаками мікропластичної деформації і фрактальної розмірності кластерів деформаційного рельєфу дозволяє проводити оцінку нако- пиченого пошкодження по зазначеним параметрам. Моніторинг параметрів шорсткості, проведений за допомогою нового апаратурного за- безпечення методу безконтактної інтерференційної профілометрії, вказує на можливість оцінки накопиченого втомного пошкодження за параметрами шорсткості. Модернізація багатофункціонального приладу “Мікрон-гама” дозволяє досліджувати еволюцію структурно-деформаційних властивостей поверхні при втомному навантаженні. Для кількісної оцінки накопиченого втомного пошкодження зразків-свідків втомного пошкодження, виготовлених з плакованого алюмінієвого сплаву Д-16АТ можуть бути застосовані розроблені методики індентування і склерометрії. Отримані множинні регресійні моделі накопичення пошкодження створюють можливість оцінки накопиченого втомного пошкодження зразків-свідків втомного пошкодження за ком- плексом параметрів стану поверхні і прогнозу залишкової довговічності елементів конструкцій, на яких встановлюються зразки-свідки. НДР проведена відповідно до технічного завдання і у повному обсязі. Отримані результати вказують на можливість і доцільність продовження досліджень, спрямованих на використання нанотехнологій при оцінці накопиченого втомного пошкодження і прогнозуванні залишкового ресурсу авіаційних конструкцій по параметрах стану поверхні.