Detekcja i monitorowanie przyrostu pęknięć zmęczeniowych z wykorzystaniem fal sprężystych generowanych przez przetworniki PZT

• Autorzy: Dragan K. , Dziendzikowski M. , Leski A.

Warianty tytułu

EN

Fatigue cracks detection and their growth monitoring by means of elastic guided waves generated by a network of PZT transducers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano wybrane wyniki monitorowania struktury samolotu PZL–130 Orlik TC II w trakcie pełnoskalowej próby zmęczeniowej. W strukturze samolotu rozmieszczono sieć czujników piezoelektrycznych PZT, podłączoną do dedykowanego systemu komputerowego, umożliwiającego zdalne monitorowanie konstrukcji. W pracy przedstawiono opis wielokanałowego urządzenia rejestrującego sygnały uzyskane z przetworników piezoelektrycznych oraz wyniki uzyskane w wybranych punktach pomiarowych na różnych etapach rozwoju pęknięć zmęczeniowych. Proponowane sposób monitorowania konstrukcji oparty jest na tzw. wskaźnikach uszkodzeń zachowujących znikomą informację o przebiegu czasowym rejestrowanych sygnałów, związanych z ich energią. W pracy przedstawiono opis wykorzystywanych charakterystyk sygnałowych oraz sposobów wnioskowania o obecności i rozwoju pęknięć zmęczeniowych. Opracowane techniki zostały zweryfikowane na podstawie danych uzyskanych w trakcie pełnoskalowej próby zmęczeniowej. Uzyskane wyniki potwierdzają zalety korzystania z systemu monitorowania uszkodzeń w oparciu o przetworniki PZT, zwłaszcza w lokalizacjach trudno dostępnych dla standardowych technik badań nieniszczących.

EN

This paper presents an approach to the health monitoring of the PZL–130 TC II Orlik aircraft structure during the full scale fatigue test (FSFT). A network of PZT piezoelectric transducers was assembled on the aircraft structure and a dedicated hardware enabling remote control and pro-grammed measurement performance was elaborated. A multichannel acquisition system of large dataset of measurements from the ‘hot-spot’ locations of the sensors on different stages of the fatigue tests is described in the paper. In the adopted approach a set of Damage Indices (DI’s), carrying marginal signal information content and correlated with the total energy received by a given sensor are proposed. The paper provides the description of elaborated techniques for the signal processing and inference about the damage presence. Damage detection capabilities are exemplified by data collected from selected network nodes where damages were found during the project run and the results of their monitoring will be highlighted. The necessity of the use of NDE assisted technology for early damage detection has been proven within the project, especially for the ‘hard to access’ locations in the aircraft structure.

Słowa kluczowe

PL

struktura; monitorowanie stanu; uszkodzenie; wykrywanie; pęknięcie zmęczeniowe; przetwornik PZT; wskaźnik uszkodzenia

EN

structure; health monitoring; damage; detection; fatigue crack; PZT transducer; damage index

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Przegląd Spawalnictwa
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 86, nr 11
• Strony: 55--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il.

Twórcy

autor

Dragan K.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotnicznych

autor

Dziendzikowski M.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotnicznych

autor

Leski A.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotnicznych

Bibliografia

• [1] J. Lewitowicz, Podstawy Eksploatacji Statków Powietrznych T-1, Wydawnictwo ITWL Warszawa 2001.
• [2] Serwis internetowy, National Institute for Occupational Safety and Health, http://www.cdc.gov/NIOSH/.
• [3] Aging of U.S. Air Force Aircraft, Final Report, Publication NMAB-488-2, National Academy Press, USA, Washington D.C. 1997.
• [4] NDE of Cracks in Aircraft, NTIAC - SR-98-04, USA, Texas 1998.
• [5] K. Dragan, S. Klimaszewski, In-Service NDI of Aging Helicopters Main Rotor Blades Used In Polish Armed Forces, 9th Joint FAA/DoD/NASA Aging Aircraft Conference, Atlanta, 06-09 marca, 2006.
• [6] W. Rücker, SAMCO Final Report 2006, Guideline for Structural Health Monitoring, Federal lnstitute of Materials Research and Testing (BAM), Berlin 2006.
• [7] S.W. Doebling, Ch.R. Farrar Daniel, Damage Identification and Health Monitoring of Structural and Mechanical Systems from Changes in Their Vibration Characteristics: A Literature Review, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos 1996.
• [8] K. Dragan, S. Klimaszewski, In-service Flaw Detection and Quantification on the MiG-29 Composite Vertical Tail Skin, 9th Eurapean Conference on Non-Destructive Testing, Berlin, 25-29 września 2006.
• [9] K. Dragan, M. Dziendzikowski, T. Uhl, The development of the non-parametric classification models for the damage monitoring on the example of the ORLIK aircraft structure, Key. Eng. Mat. Vol. 518, 2012.
• [10] K. Dragan, M. Dziendzikowski, S. Klimaszewski, S. Kłysz, A. Kurnyta, Energy Correlated Damage Indices in Fatigue Crack Extent Quantification, Key. Eng. Mat. Vol. 570, 2013.
• [11] Z. Su and L. Ye, 'Identification of Damage Using Lamb Waves', Springer-Verlag, Niemcy, 2009.
• [12] K. Graff, 'Wave motion in elastic solids', Oxford University Press, Oxford, 1975.
• [13] www.symost.pl