Academic Centrehttps://doi.org/10.22364/mkm.57.6.04
С. В. Бочкарев1, А. Ф. Сальников1, А. Л. Галиновский2
1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ), Россия
2 МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия
Математический алгоритм оценки акустической проводимости волнового фронта для верификации диагностической модели при анализе дефектов в полимерном композитном материале
Полный текст: PDF (RUS)
Рассмотрен модальный анализ как одно из направлений технической диагностики для оценки качества полимерных композитных материалов, позволяющий связать структуру модальных характеристик элементной базы полимерного композитного материала (ПКМ) в амплитудно-частотной области. В ходе модального анализа сложная конструкция ПКМ как гетерогенного материала преобразуется в набор простых для понимания независимых систем с одной степенью свободы. Такой подход использован при анализе структуры компонентов ПКМ. Для формирования внешнего воздействия, с помощью которого компоненты ПКМ дают возможность формировать волновое поле при прохождении колебаний по его толщине, применен лазер. Вибрация и деформации элементов конструкций ПКМ при механическом возбуждении рассмотрены как собственные формы (моды) колебаний элементов ПКМ — наполнителя и связующего. Высокочастотное лазерное воздействие извлекает постоянный волновой фронт, необходимый при построении алгоритма распознавания структуры ПКМ, в том числе и при определении возможных дефектов (изменение плотности, различные расслоения). Для оценки технического состояния конструктивных элементов из ПКМ разработана математическая модель, позволяющая определить влияние дефектов на прохождение волны и возбуждения модальных колебаний элементной базой ПКМ. Математический алгоритм оценки акустической проводимости волнового фронта применен в построении алгоритма волновой диагностики; в совокупности с экспериментальными данными это дает возможность построить алгоритм технической диагностики элементов из ПКМ. Проведен эксперимент по лазерному воздействию на углепластиковую панель со специально нанесенными дефектами. Полученные значения частотных проявлений в различных зонах углепластика свидетельствуют о качественном и количественном изменении в структуре ПКМ. Для построения эффективной модели диагностирования технического состояния элементов из ПКМ необходимо проведение большего количества экспериментальных исследований.
Ключевые слова: контроль, дефект, модель, диагностика волновая, лазер
Поступила в редакцию 23.12.2020
Окончательный вариант поступил 24.03.2021
Перевод статьи на английском языке (Springer):
Mathematical algorithm for estimating the acoustic conductivity of the wavefront for verification of a diagnostic model in an analysis of defects in a polymer composite material