Разработка теплового метода и средств диагностики конструкций из композитных материалов в процессе силового нагружения

• Автор: Пичугин, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Хотьково, Московской обл.
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ СЛОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ из ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (ПКМ) В ПРОЦЕССЕ СИЛОВОГО НАГРУЖЕНИЯ
1Л Анализ методов неразрушающего контроля конструкций из полимерных композиционных материалов
1.2 Анализ методических подходов к контролю качества сложных конструкций из ПКМ в процессе нагружения
1.3 Постановка задачи исследования
1.4 Выводы по главе
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СЛОЖНЫХ
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ
ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ В ПРОЦЕССЕ СИЛОВОГО НАГРУЖЕНИЯ
2.1 Математическая модель тепловыделения при однородной квазистатической деформации композиционного материала
2.1.1 Модель тепловыделения при накоплении повреждений в материале
2.1.2 Аппроксимация диаграммы деформирования
2.1.3 Методика расчета коэффициентов аппроксимации диаграммы деформирования
2.2 Моделирование нестационарных температурных полей в конструкциях из ПКМ с концентраторами напряжений с учетом кондуктивного теплопереноса, конвективной теплоотдачи и с учетом теплового эффекта накопления микродефектов
2.3 Теоретические исследования процесса диагностики конструкций из ПКМ при их равномерной деформации
2.4 Теоретические исследования температуры плоского образца при равномерной деформации
2.5 Выводы по главе
3 МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СЛОЖНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ В ПРОЦЕССЕ СИЛОВОГО НАГРУЖЕНИЯ
3.1 Проведение идентификационных экспериментов анализа
микроповреждений и температурных полей
3.1.1 Описание идентификационных экспериментов

3.1.2 Исследования диаграмм деформирования
3.1.3 Исследование диаграмм нагрева
3.2 Теоретический и экспериментальный анализ температурных полей в образцах конструкций из ПКМ с концентраторами напряжений
3.3 Теоретические и экспериментальные исследования режимов контроля реальных изделий сетчатых конструкций
3.4 Разработка методики и программных средств диагностики технического состояния конструкций из ПКМ на основе теплового контроля
3.4.1 Разработка метода автоматизированного обнаружения малоразмерных температурных аномалий при априорной неопределенности их формы
3.4.2 Разработка метода автоматического распознавания образов и классификации температурных аномалий на основе метода векторного квантования
3.4.3 Оптимизация методики многопараметрового контроля конструкций из ПКМ
3.4.4 Повышение достоверности обнаружения аномалий на основе комплексирования информации
3.4.5 Разработка метода «маска» для повышения достоверности обработки температурных полей «тонких» конструкций
3.5 Выводы по главе
4 РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ МЕТОДИКИ И
ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СЛОЖНЫХ
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ
ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ В ПРОЦЕССЕ СИЛОВОГО НАГРУЖЕНИЯ
4.1 Разработка методики диагностики конструкций из ПКМ
4.2 Разработка программных средств диагностики технического состояния конструкций из ПКМ
4.3 Статистические исследования характеристик дефектов, определение параметров типовых дефектов (имеющих наиболее большую вероятность существования) и соответствующих остаточных напряжений, определение параметров минимальных дефектов
4.4 Экспериментальные исследования на натурных конструкциях
в реальных условиях производства
4.5 Внедрение результатов работы
4.6 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
Приложения
Приложение 1. Типовая методика АЕВ 6-4878ДМ
Приложение 2. Акт использования результатов работы ОАО

«цниисм»
Приложение 3. Акт использования результатов работы ОАО «Корпорация «МИТ»
Приложение 4. Акт использования результатов работы ОАО «Боткинский завод»
Приложение 5. Акт использования результатов работы ОАО «НПО «Искра»
Приложение 6. Акт использования результатов работы НИТУ «МИСиС»
Приложение 7. Акт использования результатов работы МГУПИ
Интеграл по площади срединной поверхности пластины от первого слагаемого правой части (2.23) преобразуем в контурный интеграл:
(2.25)
Здесь через Р обозначен контур пластины, а интеграл берется по его длине; qn - плотность теплового потока в сторону внутренней нормали к контуру.
С учетом формул (2.23), (2.24) и (2.25), из (2.22) получаем следующее интегральное уравнение:
срНТ^-а8 = -Н
я & ж

■ НТ/аБ + НТс]пс11 -1ЩГ - Тл )<&.
(2.26)
Выполним дискретизацию полученного уравнения (2.26) методом конечных элементов. Для этого введем сетку конечных элементов и определим на ней базисные сплайны Nl (х, у), так, что температура в любой точке расчетной области равна линейной комбинации базисных функций:
Т(х,у,0 = ЕТХО-М,(х,у).
(2.27)
Здесь I - номер узла конечно-элементной сетки; Т(() - значение температуры в г'-м узле в момент времени Г
Из (2.27) дифференцированием по координатам и по времени получаем:
дт ^ат, дт ды1 дт алт,
Эх =? ~ду
(2.28)
Подставляя (2.27), (2.28) в уравнение (2.26), получим:

Т]М1срНМ№~ + Т]
Б ш Л’

дЫ, дЫ1 дх дх
дЫ, дЫ] , ду ду
наз • т, +
+т1итаБ-т = т ын/аз ^т]мнЧпа1+т] ыит№-
(2.29)