Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Load Spectrum Analysis with Open Source Software - An Application Example

Łukasiewicz Marek S.

Fatigue of Aircraft Structures

|

2021

|

Iss. 13

17--30

EN

Processing of digital experimental data has become a key part of virtually every research project. As sensors get both more diverse and cheaper, the amount of information to be handled greatly increases as well. Especially fatigue failure modelling requires by its nature large numbers of samples to be processed, and visualised. The presented paper is based on analysis of load data gathered in flight on an unmanned aircraft. A few versions of an analysis program were developed and considered for the use case. Each implementation included ingesting the data files, creating transfer arrays and the “rain flow counting” algorithm. For the sake of the ease of use and functionality, the version based on Python programming language was selected for presentation. Short development iteration time of this approach allowed gaining new insights by tweaking parameters to better represent actual acquired data. Both the results and the software itself can be easily viewed in a web browser and run with modifications without the need to install any software locally. The developed software is meant as a demonstration of capabilities of open source computation tools dedicated to aerospace and mechanical engineering research, where they remain relatively unpopular.

2

Experimental determination of lateral forces caused by bridge crane skewing during travelling

Zelić A., Zuber N., Šostakov R.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 1

90--99

EN

Crane condition depends on the large number of variables randomly changing in time. Due to the large number of parameters, skewing forces have stochastic character. Though in standards treated as occasional loads, their dynamic action in certain cases can cause fatigue damage of the crane travelling mechanisms, structure and runway components. Current European Norms have left the question of skewing forces influence upon the fatigue damage occurrence unresolved. The paper presents an experimental determination of lateral forces acting on the vertical wheels of a bridge crane using two different solutions of transducers for the direct measurement on the wheels of the cranes in operation, without changing the way of lateral guiding. As an illustration, few records of the measured wheel lateral force vs. time are shown. Presentation of such records in the form of a loading spectrum (e.g. using the software nCode), obtained during long-lasting or continuous monitoring of cranes in operation, is the first step in finding the relevant answer to the previously unresolved question.

PL

Stan suwnicy pomostowej zależy od dużej liczby zmiennych losowo zmieniających się w czasie. Ze względu na dużą liczbę parametrów, siły skośne mają charakter stochastyczny. Chociaż w normach traktowane są one jako obciążenia sporadyczne, ich dynamiczne oddziaływanie w niektórych przypadkach może powodować zmęczeniowe uszkodzenie mechanizmu jazdy suwnicy, jak również jego konstrukcji oraz elementów toru jezdnego. Obecnie obowiązujące normy europejskie pozostawiają bez rozwiązania kwestię wpływu sił skośnych na występowanie uszkodzeń zmęczeniowych. W pracy przedstawiono metodę eksperymentalnego wyznaczania sił poprzecznych działających na koła pionowe suwnicy pomostowej. Metoda ta polega na użyciu dwóch różnych rozwiązań przetworników do bezpośredniego pomiaru sił na kołach pracującej suwnicy, bez zmiany sposobu prowadzenia bocznego . Dla ilustracji pokazano kilka zapisów pomiarów siły poprzecznej koła w funkcji czasu. Przedstawienie takich zapisów w postaci widma obciążenia (np. za pomocą oprogramowania nCode ), uzyskanego podczas długotrwałego lub ciągłego monitorowania suwnicy w trakcie jej eksploatacji, stanowi pierwszy krok do znalezienia rozwiązania nierozwikłanego do tej pory problemu.

3

Metody analizy obciążeń użytkowych dla celów programowalnych badań zmęczeniowych tekstyliów i laminatów

Kobiela-Mendrek K.

Przegląd Włókienniczy - Włókno, Odzież, Skóra

|

2016

|

nr 10

25--29

PL

Application of textiles as technical products demands they meet new requirement. Thus an important property of some textiles is their fatigue strength. Functional loads courses of some products can be used just sporadically as a program of fatigue examination. At the beginning they normally should be schematized or filtered to obtain useful program of loads. There are described typical ways of functional course processing, used so far in fatigue strength of construction parts, in the paper. It was found that the traditional analysis of complex functional load courses is labor-consuming. For this reason, nowadays specific software is used for such analysis.

4

Identyfikacja wybuchów podziemnych i tąpnięć kopalnianych na podstawie pomiarów widm i energii zarejestrowanych drgań

Piesiak S., Jamroziak K., Jarguliński W.

Zeszyty Naukowe Dolnośląskiej Wyższej Szkoły Przedsiębiorczości i Techniki. Studia z Nauk Technicznych

|

2015

|

Nr 4

205--216

PL

Autorzy proponują ciągły monitoring mocy drgań trzęsień wulkanicznych, morskich i tąpnięć kopalnianych. Oparty jest on na nowym sposobie przetwarzania rejestrowanych sygnałów przemieszczeń, prędkości i przyspieszeń. Wykorzystano w tym celu specjalistyczne oprogramowanie pozwalające zastosować szybką transformatę Fouriera (FFT), określono liczbę harmonik i ich amplitudy w przyjętym przedziale czasowym, w którym badano zjawisko drgań.

EN

The authors suggested continuous monitoring the power of vibration of volcanic earthquakes, marine and mining tremors. New method of processing recorded signals of displacements, velocities and accelerations was introduced. Special software of use the Fast Fourier Transform (FFT) to set a number of harmonics and their amplitudes in the adopted timeframe was used to analyze the vibration phenomenon.

5

The Definition of the Load Spectrum for SU-22 Fighter-Bomber Full Scale Fatigue Test

Reymer P., Kurdelski M., Leski A., Jankowski K.

Fatigue of Aircraft Structures

|

2015

|

Iss. 7

28--33

EN

The Su-22 fighter-bomber is a military aircraft used in the Polish Air Force since the mid 1980’s. By the decision of the Polish Ministry of Defense the predicted service life for this type of aircraft will be extended to 3200 flight hours. Due to the fact that some aircraft were nearing the end of the service life guaranteed by the manufacturer, the actual service life, determined based on the flight profile in the Polish Air Force, had to be validated. Consequently, the Full Scale Fatigue Test (FSFT) had to be carried out in order to verify that the required service life was attainable. This article describes the process of preparation of the load spectra used in the Su-22 FSFT. Due to the fact that the Su-22 has a variable sweep wing the whole test was divided into three Stages (landing, flight and flap loads) carried out at different wing sweep angles (30°/45°/30°). The spectra were developed using the historical data gathered from Flight Data Recorders (FDR), strain signals acquired during the Operational Load Monitoring program (OLM) and aerodynamic calculations.

6

Adaptacja metod analizy zmęczeniowej w aspekcie stochastyki obciążeń dla maszyn rolniczych

Spadło M., Szczepaniak J.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2014

|

z. 103

171

PL

Maszyny rolnicze ze względu na specyficzną topologię konstrukcji (ramy przestrzenne) oraz warunki, w jakich pracują (miękki, podatny i niejednorodny grunt) poddawane są w trakcie eksploatacji obciążeniom o unikatowym charakterze. Obciążenia te ze względu na swoją cykliczność są przyczyną pęknięć zmęczeniowych. Pomimo trwających od ponad dwustu lat badań w obszarze określania trwałości nie istnieje jedna spójna procedura obliczeń zmęczeniowych słuszna dla wszystkich przypadków inżynierskich. Stąd w celu przeprowadzenia obliczeń zmęczeniowych, bądź realizacji programowanych badań trwałości dla maszyn rolniczych konieczne jest poznanie widma obciążeń. W związku z powyższym główną motywacją autora do podjęcia działań we wskazanym obszarze jest chęć algorytmizowania procesu generowania widm obciążeń działających na maszyny rolnicze pracujące na ziemiach polskich oraz określania ich wpływu na powstający stan wytężenia z przeznaczeniem do przygotowania i realizacji analiz zmęczeniowych. Przy czym termin „obciążenia” traktowany jest umownie i rozumiany jest ogólnie jako sygnały wejściowe, których skutkiem jest obciążanie obiektu. Ze względu na znaczną liczbę spotykanych wśród maszyn rolniczych rozwiązań konstrukcyjnych, rozważania zawężono do grupy urządzeń, które połączone są z ciągnikiem przegubowo i w których głównym źródłem naprężeń są oddziaływania kół z gruntem. Do tego zbioru zaliczyć można m.in.: rozsiewacze nawozów, rozrzutniki oborników, wozy asenizacyjne, siewniki o dużych szerokościach roboczych, agregaty uprawowe, sadzarki, opryskiwacze, przyczepy transportowe, przyczepy zbierające i wozy paszowe – potencjał aplikacyjny wyników badań jest znaczący. Efektem prac obok zdobycia wiedzy o wpływie wymuszeń na stan wytężenia dla maszyny rolniczej i uzyskania informacji, które składowe charakterystycznego dla tej grupy urządzeń widma obciążeń są informatywne dla wybranych technik szacowania trwałości, będą sparametryzowane względem ciężaru przypadającego na wybraną oś modele gruntów. Modele te pozwolą na wygenerowanie obciążeń, które wykorzystywane będą do określania widma naprężeń. W ten sposób możliwe stanie się wierniejsze szacowanie trwałości już na etapie wirtualnego prototypowania. Zaprezentowany temat jest przedmiotem rozważań prowadzonych przez autora w ramach realizowanej pracy doktorskiej.

7

Comparison of the Flight Loads Spectra of Two Business Jets

Kliment L. K., Rokhsaz K.

Fatigue of Aircraft Structures

|

2014

|

Iss. 6

5--20

EN

Operational flight loads have been analyzed from two business jets, a Global 5000 and a Global Express XRS. It is shown that both airframes were subjected to nearly the same number of ground-air-ground cycles, even though the flight times were much different. Flights have been divided into various phases, and loads and turbulence data have been categorized by altitude bands within each phase. Cumulative occurrences of incremental vertical gust load factors have been compared and shown to be comparable for the two airframes. Maneuver load factors have been shown to spread over a wider range of values for the 5000 in every phase. This has been confirmed through comparison of combined loads with those from a CRJ100 and an ERJ-145XR. Derived gust velocities, obtained from the load factors are presented in the form of exceedance spectra. These results from both aircraft are shown to agree well.

8

Investigations into Load Spectra of UAVS Aircraft

Rodzewicz M., Głowacki D.

Fatigue of Aircraft Structures

|

2013

|

Iss. 5

40--52

EN

The paper contains a description of a novel approach to the load spectra estimation applied to UAVs. The authors have developed a number of tools in the LabVIEW environment enabling an in-depth analysis of flight-log data. One major achievement was the separation of the load spectra induced by steering and the load spectra induced by turbulence. The authors have shown a significant influence of both of the main load sources on the fatigue life of the UAV airframe, calculated based on the P-M hypothesis. This approach to fatigue testing of composite UAV airframes needs to take into account the rate of load variations as these may affect the fatigue life of tested structures. The paper presents several schemes of calculation algorithms and a number of well-illustrated examples of the tests and investigations results.

9

Airworthiness Tests of the UAV Structure − Fatigue Issues

Rodzewicz M.

Fatigue of Aircraft Structures

|

2012

|

Iss. 4

82--93

EN

The paper presents investigations undertaken in order to support developing the UAV airworthiness requirements, in particular those concerning fatigue aspects. Knowledge about UAVs load spectra is of vital importance for fatigue issues. The results of preliminary research are presented in this paper. A description of the load spectrum processing is given, starting from filtering the input-data, and then either counting the load signal transfers or implementing the Rainflow Counting algorithm and presenting the results in the form of a transfer array or halfcycles array. This description is illustrated by three examples of flight tests of 4-meter class UAVs, designed at Warsaw University of Technology. They concern flights controlled in a manual and automatic way in order to show differences between the LSs for such control modes. Besides the LS processing, a method for statistical analysis of load spectra from several flights is also presented to address the important problem of LS dispersion. Finally, there are shown selected tests of the UAV structure elements for which load spectra may have a crucial importance.

10

Uproszczona metoda oceny trwałości zmęczeniowej wybranych elementów konstrukcji statku powietrznego dla zmiennego widma obciążenia

Tomaszek H., Jasztal M., Zieja M.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2011

|

nr 4

29-34

PL

Ocena trwałości zmęczeniowej elementu konstrukcji pracującego pod wpływem zmiennego widma obciążenia przysparza wielu trudności. Stąd potrzeba poszukiwania uproszczonych metod umożliwiających tą ocenę. Przedstawiona praca obejmuje przekształcenie widma rzeczywistego o zmiennych wartościach cykli w widmo jednorodne o cyklach ważonych. Wykorzystując widmo przekształcone przedstawiono metodę oceny trwałości zmęczeniowej wybranego elementu konstrukcji statku powietrznego z początkowym pęknięciem. Do modelowania przyrostu długości pęknięcia wykorzystano równanie różnicowe z którego po przekształceniu otrzymano równanie różniczkowe cząstkowe typu Fokkera-Plancka. Rozwiązaniem szczególnym tego równania jest funkcja gęstości długości pęknięcia elementu. Wykorzystując następnie funkcję gęstości długości pęknięcia określono trwałość zmęczeniową elementu konstrukcji dla pęknięcia narastającego do wartości dopuszczalnej ld mniejszej od wartości krytycznej lkr. W pracy rozpatruje się przypadek, gdy wykładnik równania Parisa m &ne 2.

EN

The assessment of fatigue life of an aircraft's structural component operating under variable load spectrum causes many and various problems, hence the need for simplified methods that facilitate it. The presented study covers the question of rearranging an actual spectrum with variable values of cycles into a homogeneous spectrum with weighted cycles. A method for the evaluation of fatigue life of some selected aircraft's structural component with an initial crack has been presented using a rearranged spectrum. To model an increment in the crack length a difference equation has been applied which, after rearrangement, resulted in a partial differential equation of the Fokker-Planck type. A density function of the crack length is a particular solution to this equation. Using the density function of a crack length, fatigue life of the structural component has been determined for the crack that keeps growing up to the permissible value ld lower than the critical value lkr. What has been given consideration in this study is the case when the exponent of the Paris equation m ≠ 2

11

Zarys metody szacowania eksploatacyjnej trwałości zmęczeniowej elementów konstrukcji lotniczych i jej weryfikacja doświadczalna

Tomaszek H., Żurek J., Kłysz S.

Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych

|

2008

|

nr 23

65-75

PL

W pracy podjęto próbę szacowania trwałości zmęczeniowej elementu konstrukcji i poddano ją weryfikacji w oparciu o badania doświadczalne próbek. Przyjęto zatem, że elementem konstrukcji jest badana próbka, a obciążenie eksploatacyjne jest symulowane w postaci zadanego schematu obciążenia. Parametry wykorzystywane w metodzie wyznaczono na podstawie analizy wyników badania próbek i własności zadanego widma obciążeń. Zastosowana metoda szacowania trwałości zmęczeniowej jest ujęciem probabilistycz-nym, bazującym na wzorze Parisa na prędkość propagacji pęknięcia i równaniach różni-cowych, z których po przekształceniu uzyskuje się równanie typu Fokkera-Plancka. Roz-wiązaniem tego równania jest poszukiwana funkcja gęstości długości pęknięcia, zależna od czasu eksploatacji obiektu lub liczby cykli obciążenia. Wykorzystując otrzymaną funkcję gęstości, określono zależność na prawdopodobieństwo nieprzekroczenia stanu granicznego (dopuszczalnego) długości pęknięcia w funkcji liczby cykli obciążenia. Otrzymaną zależność po unormowaniu zastosowano do oszacowania trwa-łości zmęczeniowej dla danych z badań doświadczalnych próbek ze stopu tytanu. W artykule przyjęto nomenklaturę lotniczą, zakładając, że badany element jest częścią statku powietrznego - dla wykazania możliwości konkretnej aplikacji opracowanego modelu.

EN

The study presents an attempt to estimate fatigue life of structural components with further verification of the applied method by means of testing the specimens taken. Therefore, it has been assumed that a specimen subjected to tests is a structural component of a real system, and operational loads have been simulated in the form of a predefined loading scheme. All parameters necessary for the method have been derived from the analyses of both the specimens subjected to tests and properties of the preset load spectrum. The applied method of fatigue life estimation represents a probabilistic approach based on the Paris formula for the crack growth rate, and on difference equations that after some transformation result in an equation of the Fokker-Planck type. A probability density func-tion of a crack length is a solution to this equation and depends on either the total time of operating the component in question or the number of load cycles applied. The probability density function of a crack length has been used to find out a formula for the probability of not exceeding the permissible crack length against the number of load cycles. The derived relationship has been applied after normalization to estimate fatigue life as based on results of experimental examination of specimens made from titanium alloy. The nomenclature of the aeronautical engineering is used throughout the paper due to the assumption that the component exposed to tests represents a part of an aircraft. This, in turn, has been intended to show some specific application(s) of the formulated model.

12

Zarys metody wyznaczenia ryzyka uszkodzenia i trwałości zmęczeniowej wybranych elementów konstrukcji lotniczych w warunkach eksploatacji z zastosowaniem wzoru Parisa dla m różnego od 2.

Szczepanik R., Tomaszek H., Jasztal M.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2007

|

Vol. 42, nr 3

99-110

PL

W artykule przedstawiony jest zarys metody określenia ryzyka uszkodzenia katastroficznego elementu konstrukcji w aspekcie zmęczenia pracującego pod obciążeniem zmiennym, jakie powstaje w czasie lotu statku powietrznego. Otrzymane zależności zostały następnie wykorzystane do oszacowania trwałości zmęczeniowej dla przyjętego poziomu ryzyka powstania uszkodzenia. Zasadniczą sprawą w przedstawionym artykule jest określenie funkcji rozkładu przyrostu pęknięcia w funkcji nalotu statku powietrznego. Do modelowania wzrostu pęknięcia w funkcji nalotu zastosowano równanie różnicowe, z którego po przekształceniu otrzymano równanie Fokkera-Plancka. Rozwiązaniem tego równania jest poszukiwana funkcja gęstości długości pęknięcia.

EN

Method of damage risk and fatigue life determination selected aircraft's elements in using condition has been presented in this paper. Authors took into consideration stress intensity factor and Paris formula for m nequ 2 as a starting point for mathematical model creation. Fatigue crack growth model was created on the basis of partial differential equation type Fokker-Planck.

13

Zarys metody oceny trwałości zmęczeniowej wybranych elementów konstrukcji lotniczych w warunkach eksploatacyjnego widma obciążenia dla wzoru Parisa o wykładniku m różnym od 2.

Tomaszek H., Żurek J., Jasztal M.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2007

|

Vol. 42, nr 3

89-98

PL

W artykule została podana metoda określenia rozkładu czasu (nalotu) trwałości zmęczeniowej wybranego elementu konstrukcji statku powietrznego dla eksploatacyjnego widma obciążenia. Od strony fizycznej metoda bazuje na wzorze Parisa, przy czym rozpatrywany jest przypadek, gdy wykładnik potęgi w ww. wzorze m jest różny od 2. W artykule wykorzystano sposób określenia narastania długości pęknięcia w ujęciu losowym podany w pracy [2].

EN

Method of distribution of fatigue life (flying time) determination selected aircraft's elements in using load spectrum condition has been presented in this paper. Authors took into consideration Paris formula for m nequ 2 as a starting point for mathematical model creation. Crack length density function (depending on flying time) was established.

14

A method of estimating the risk of a catastrophic failure to engine's rotating members as related to fatigue - an outline

Tomaszek H., Żurek J., Jasztal M.

Journal of KONES

|

2007

|

Vol. 14, No. 2

505-511

EN

The paper has been intended to introduce a probabilistic method to estimate - from the standpoint of fatigue - the risk of a catastrophic failure to rotating (moving) members of an aircraft engine, i.e. to compressor blades. It has been assumed that there is a hidden defect in the material's structure, which initiates a small-size crack. Load-affected, the crack keeps growing. The crack propagation dynamics, when approached in a deterministic way, remains consistent with the Paris formula. The crack growth is effected by some random load characterised with the servicing load spectrum. While determining the load spectrum, all possible operational events are taken into account, excluding ones that could result in an immediate damage to the component. It has been assumed that random instances of load increase, which may result in an immediate damage, compose a separate set of events; hence, they have not been taken into account in this model. A partial differential equation of the Fokker-Planck type has been used to describe randomly approached dynamics of crack propagation. Having solved this equation enables a density function of the fatigue crack length to be found. This function, in turn, has been used to determine the risk of a catastrophic failure to a compressor blade. Furthermore, this function can also be used to find safe service life of the structure under consideration.

15

Numeryczne obliczenia trwałości zmęczeniowej głównego węzła mocowania skrzydła samolotu wojskowego

Kurdelski M., Baraniecki R., Leski A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2006

|

Vol. 55, nr 4

113-125

PL

Celem pracy było oszacowanie trwałości zmęczeniowej węzłów siłowych skrzydła samolotu Su-22. Powyższy cel zrealizowano, wykonując kompleksowe badania obejmujące między innymi analizę profilu eksploatacji samolotów, pomiary tensometryczne podczas lotów oraz modelowanie numeryczne. W niniejszej pracy przedstawiono zarys działań realizowanych w poszczególnych fazach badań. Opisano zarówno stosowane metody obliczeniowe, jak i sprzęt pomiarowy. Obliczenia trwałości wykonano metodą krzywej S-N na podstawie rzeczywistego widma obciążeń, stanu naprężenia wyznaczonego podczas obliczeń numerycznych.

EN

Assessment of the fatigue life of the Su-22 wing-root joint was rhe purpose of the work. Numerous tasks have been carried out, e.g., operational profile analysis, flight tests, stress measurement, as well as numerical calculations. The general algorithm of this complex work was presented in this paper. The applied methods and instrumentation were described. Fatigue life calculations was carried out using idea of S-N safe curve based on the real load spectrum and on the stress distribution calculated by meas of FE technique.