Composite aerospace structure in-situ diagnostics with the use of network PZT sensors

• Autorzy: Dragan K. , Zabłocka M. , Dziendzikowski M. , Leski A. , Bieniaś J.

Warianty tytułu

PL

Diagnozowanie kompozytowych konstrukcji lotniczych z wykorzystaniem czujników PZT zintegrowanych z konstrukcją

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the article, an approach for damage characterization in composite aerospace structures for the linear acoustic non destructive evaluation technique is presented. The damages which affect the structural integrity of such components among others are: disbonds, delaminations and foreign object inclusions. One of the significant damages which may occur during structure operation is low energy impact damage (BVID - Barely Visible Impact Damage). BVID may decrease the stiffness of the component due to the creation of internal damages resulting in impact energy dissipation across the material. In the paper an approach for their diagnostics is presented. The approach is based on structure integrated PZT piezoelectric sensors. The application of such sensors enables acoustic and local distortion fields propagation based on the physics of small displacements in continuous media. This can be affected by local geometry changes caused by BVID which opens an opportunity for their detection. The signal processing methods which may enable damage detection and their classification are presented in the article. The results of low energy impact detection based on the PZT sensor network approach as well as their full characterization using classical NDE are also provided.

PL

Przedstawiono metody charakteryzacji uszkodzeń w kompozytowych strukturach lotniczych z wykorzystaniem liniowych akustycznych technik badań nieniszczących. Uszkodzenia mające wpływ na integralność struktury lub jej poszczególnych komponentów to: odklejenia, rozwarstwienia, wtrącenia ciał obcych oraz wiele innych. Jednym z istotnych mogących wystąpić podczas eksploatacji są uszkodzenia od uderzeń o niskich energiach (nazywane BVID). BVID mogą obniżyć sztywność elementu poprzez tworzenie uszkodzeń wewnętrznych powstałych w wyniku rozpraszania energii uderzenia w materiale. Autorzy przedstawiają podejście do diagnostyki oparte na strukturze zintegrowanych czujników piezoelektrycznych PZT. Zastosowanie takich czujników umożliwia akustyczną i lokalną propagację pola zakłóceń w oparciu o fizykę niewielkich przemieszczeń. Może to wpływać na lokalne zmiany geometrii spowodowane BVID, co umożliwia ich wykrywanie. W artykule zaprezentowano metody przetwarzania sygnałów, które mogą umożliwić wykrycie uszkodzeń oraz ich klasyfikację. Przedstawiono wyniki wykrywania uszkodzeń od uderzeń o niskich energiach przy pomocy klasycznych metod NDT oraz za pomocą sieci czujników PZT.

Słowa kluczowe

EN

composites; impact damage; structure integrated sensors

PL

kompozyty; udary mechaniczne; czujniki zintegrowane

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 4
• Strony: 269--274
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dragan K.

• Air Force Institute of Technology, Non Destructive Testing Lab., ul. Ks. Bolesława 6, 01-494 Warsaw, Poland

autor

Zabłocka M.

• Air Force Institute of Technology, Non Destructive Testing Lab., ul. Ks. Bolesława 6, 01-494 Warsaw, Poland

autor

Dziendzikowski M.

• Air Force Institute of Technology, Non Destructive Testing Lab., ul. Ks. Bolesława 6, 01-494 Warsaw, Poland

autor

Leski A.

• Air Force Institute of Technology, Non Destructive Testing Lab., ul. Ks. Bolesława 6, 01-494 Warsaw, Poland

autor

Bieniaś J.

• Lublin University of Technology, Department of Materials Engineering, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Farooq U., Gregory K., Finite element simulation of low velocity impact damage morphology in quasi_isotropic composite panels under variable shape impactors, European Journal of Scientific Research 2009, 25, 4.
• [2] Ilcewicz L CS&TA Federal Aviation Administration 2006.
• [3] Roach D., Industry Survey of Structural Health Monitoring Technology and Usage, Sandia National Laboratories, June 2012.
• [4] Boeing Specification Support Standard BSS 7260, Advanced Composite Compression Tests, The Boeing Company, Seattle, Washington.
• [5] Su Z., Ye L., Identification of Damage Using Lamb Waves, Springer-Verlag, Germany, 2009.
• [6] Su Z., Ye L., Lu Y., Guided lamb waves for identification of damage in composite structures: a review, J. Sound Vib. 2006, 295, 753.
• [7] Dragan K., Dziendzikowski M., Uhl T., The development of the non-parametric classification models for the damage monitoring on the example of the ORLIK aircraft structure, Key Eng. Mat. 2012, 518, 358.
• [8] Dziendzikowski M., Dragan K., Damage size estimation with active piezosensor network, Proceedings of the sixth European Workshop on Structural Health Monitoring Dresden, Germany, July 3-6, 2012, 2.