Опыт диагностики авиационных конструкций в процессе вибрационных испытаний

Авиационная и ракетно-космическая техника

2024. Т. 31. № 4. С. 113-122.

Авторы

Бернс В. А.1*, Жуков Е. П.1**, Лакиза П. А.1***, Душухин Д. О.1****, Шкода А. В.2*****, Райс К. Ю.3******

1. Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина, 630051, Россия, г. Новосибирск-51, ул. Ползунова, 21
2. Филиал «Компании Сухой» «ОКБ Сухого», ул. Поликарпова, 23А, Москва, 125284, Россия
3. Новосибирский государственный технический университет, проспект К. Маркса, 20, Новосибирск, 630073, Россия

*e-mail: v.berns@yandex.ru
**e-mail: zhukove@sibnia.ru
***e-mail: qinterfly@gmail.com
****e-mail: n9607907771@yandex.ru
*****e-mail: a.shkoda@list.ru
******e-mail: rayskirill@gmail.com

Аннотация

Возникновение нелинейных динамических характеристик механической системы, не предусмотренных на этапе ее проектирования, может являться следствием конструктивного, технологического или эксплуатационного дефекта. В работе изложен опыт диагностики конструкций по нелинейным искажениям портретов вынужденных колебаний. Результатами диагностики являются люфты в механических проводках управления самолетов, зазоры в узлах стыковки агрегатов, нарушения целостности конструкций, повышенное сухое трение в подвижных соединениях. Контроль может проводиться как на уровне качественной, так и на уровне количественной оценки одного или нескольких дефектов.
Для контроля дефектов в процессе вибрационных испытаний конструкций в программное обеспечение управления экспериментом введена подпрограмма анализа портретов колебаний. Это позволяет контролировать проявление дефектов как в течение испытаний, так и в эксплуатации конструкции путем сравнения параметра искажений для разных состояний изделия. Представлены результаты использования программы для диагностики самолетов по результатам наземных модальных испытаний.

Ключевые слова:

авиационные конструкции, вибрационные испытания, контроль технического состояния, идентификация дефектов, люфты в проводках управления, зазоры в узлах стыковки агрегатов, сухое трение в подвижных соединениях

Библиографический список

  1. Вибродиагностика авиационных конструкций: Труды ГосНИИ ГА. 1986. № 256. 95 с.
  2. Постнов В.А. Определение повреждений упругих систем путем математической обработки частотных спектров, полученных из эксперимента // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2000. № 6. С. 155–160.
  3.  Косицын А.В. Метод вибродиагностики дефектов упругих конструкций на основе анализа собственных форм колебаний // Приборы и методы измерений. 2011. Т. 3. № 2. С. 129–135.
  4.  Perera R., Fang S., Huerta C. Structural crack detection without updated baseline model by single and multiobjective optimization // Mechanical Systems and Signal Processing. 2009. Vol. 23. No. 3, pp. 752–768. DOI: 10.1016/j.ymssp.2008.06.010
  5.  Dilena M., Morassi А. Damage detection in discrete vibrating systems // Journal of Sound and Vibration. 2006. Vol. 289. Nos. 4-5, pp. 830–850. DOI: 10.1016/j.jsv.2005.02.020
  6.  Barbieri N., Barbieri R. Study of Damage in Beams with Different Boundary Conditions // International Journal of Civil and Environmental Engineering. 2013. Vol. 7. No. 6. pp. 399–405.
  7.  Doebling S.W., Farrar C.R., Prime M.B., Shevitz D.W. Damage Identification and Health Monitoring of Structural and Mechanical Systems from Changes in Their Vibration Characteristics: A Literature Review. Technical Report LA-13070-MS. 1996, 132 p. DOI: 10.2172/249299
  8.  Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. – М.: Наука, 1966. – 169 с.
  9.  Worlton D.С. Ultrasonic testing with Lamb waves // Nondestructive Testing. 1957. Vol. 15. No. 4. pp. 218–222. DOI: 10.2172/4356069
  10.  Worlton D.C. Experimental Confirmation of Lamb Waves at Megacycle Frequencies // Journal of Applied Physics. 1961. Vol. 32, pp. 967–971. DOI: 10.1063/1.1736196
  11.  Kessler S.S., Spearing M.S., Soutis C. Structural health monitoring in composite materials using Lamb wave methods // Smart Materials and Structures. 2002. Vol. 11, pp. 269–278.
  12.  Zaitsev V.Yu., Sas P. Nonlinear Response of a Weakly Damaged Metal Sample: A Dissipative Modulation Mechanism of Vibro-Acoustic Interaction // Journal of Vibration and Control. 2000. Vol. 6. No. 6, pp. 803–822. DOI: 10.1177/107754630000600601
  13.  Bovsunovsky A.P., Matveyev V.V. Vibrational diagnostics parameters of fatigue damage in elastic bodies // Mechanical Fatigue of Metals: Proceeding of the 13th International Colloquium (25–28 September 2006, Ternopil), pp. 212–218.
  14.  Цыфанский С.Л., Бересневич В.И., Лушников Б.В. Нелинейная вибродиагностика машин и механизмов. – Рига: Изд-во РТУ, 2008. – 366 с.
  15.  Ryue J., White P.R. The detection of cracks in beams using chaotic excitations // Journal of Sound and Vibration. 2007. Vol. 307. No. 3–5, pp. 627–638. DOI: 10.1016/j.jsv.2007.06.043
  16.  Hisham A.H., Al-Khazali H., Askari M.R. Geometrical and Graphical Representations Analysis of Lissajous Figures in Rotor Dynamic System // IOSR Journal of Engineering. 2012. Vol. 2. No. 5, pp. 971–978. DOI: 10.9790/3021-0205971978
  17.  Бернс В.А., Бобрышев А.П., Присекин В.Л., Самуйлов В.Ф. Контроль соосности установки отклоняемых поверхностей по результатам вибрационных испытаний // Вестник Московского авиационного института.2008. Т. 15. № 1. С. 87–91.
  18.  Бобрышев А.П., Бернс В.А., Присекин В.Л. и др. Способ контроля люфтов в механических проводках управления самолетов // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2007. № 12. С. 50–53.
  19.  Бернс В.А., Жуков Е.П., Маленкова В.В. Способ вибрационной диагностики процессов разрушения конструкций. Патент RU 2659193 C1. Бюл. № 19, 28.06.2018.
  20.  Бернс В.А., Долгополов А.В. Контроль зазоров в подвижных соединениях по результатам резонансных испытаний // Вестник СибГАУ. 2013. Т.52. № 6. С. 149–153.
  21.  Тестоедов Н.А., Бернс В.А., Жуков Е.П. и др. Контроль зазоров в конструкциях технических изделий в процессе вибрационных испытаний // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2021. Т. 23. № 2. С. 40–53. DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.2-40-53
  22.  Бернс В.А., Лысенко Е.А., Долгополов А.В., Жуков Е.П. Опыт контроля дефектов летательных аппаратов по параметрам вибраций // Известия Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 18. № 4. С. 86–96.
  23.  Бернс В.А., Жуков Е.П., Маленкова В.В., Лысенко Е.А. Диагностирование трещин в металлических панелях по нелинейным искажениям портретов колебаний // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2018. Т. 20. № 2. С. 6–17. DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.2-6-17
  24.  Бернс В.А., Жуков Е.П., Лакиза П.А., Лысенко Е.А. Исследования достоверности диагностирования трещин по искажениям портретов вынужденных колебаний // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2019. Т. 21. № 2. С. 26–39. DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-26-39

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025