Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 2 2018 7 TECHNOLOGY ностроении для диагностирования в основном машин и механизмов, имеющих вращающиеся части [1–5]. Эти методы называют еще «пассив- ными», поскольку их содержанием является ана- лиз вибраций, возникающих при функциониро- вании контролируемого объекта. Для контроля дефектов конструкций приме- няют, как правило, «активные» методы вибра- ционной диагностики. Предметом их анализа служит отклик объекта на специально заданное вибрационное воздействие. В качестве дефектов здесь рассматриваются в первую очередь уста- лостные трещины в конструкциях из любого ма- териала, а также расслоения и непроклеи в кон- струкциях из композитов. Наиболее часто вибродефектоскопия кон- струкций производится по изменению их мо- дальных характеристик (собственных частот, форм и декрементов колебаний) в процессе экс- плуатации или прочностных испытаний [6–12]. В работе [9] отмечено, что во многих случаях даже большое повреждение конструкции не приводит к значительному изменению частот собственных колебаний. Указано также на то, что собственная частота – параметр интегральный, ее изменение может говорить только о наличии повреждения, но не характеризовать его. Различными исследо- вателями предприняты попытки разработки ме- тода локализации повреждений по изменениям собственных частот. Такие методы предполага- ют построение расчетных моделей конструкций с последующей коррекцией матриц жесткости по результатам модальных испытаний. Кроме того, авторы выражают мнение многих исследо- вателей, что использование вибрационных ме- тодов диагностики технического состояния кон- струкций является перспективным. Однако для их практической реализации необходимо боль- ше внимания уделять проведению исследований реальных конструкций, а не лабораторных об- разцов. Разработаны также методы обнаружения тре- щин в конструкциях, основанные на том, что по- явление дефекта приводит к изменению параме- тров распространения упругих волн в материале [13–15]. Однако наличие в объекте контроля ло- кальных неоднородностей, таких как отверстия, вырезы, крепежные элементы, может вызвать серьезные затруднения в использовании такого подхода. Появление дефектов вносит, как правило, нелинейности в характер деформирования кон- струкций. Поэтому в качестве идентификаци- онного признака дефекта предложено исполь- зовать появление отклонений динамических характеристик объектов контроля от характери- стик линейной системы. К таким отклонениям относятся, например, возникновение суб- и су- пергармонических резонансов [16, 17], искаже- ния фазовых портретов [18, 19] и фигур Лисса- жу [20, 21]. Цель настоящей работы – изучение возмож- ности обнаружения трещин в металлических панелях по нелинейным искажениям их пор- третов колебаний в процессе исследований ди- намических характеристик или вибрационной прочности. Целесообразность решения задачи в такой постановке объясняется тем, что во время испытаний к панелям прикладывается тестовая гармоническая нагрузка, отклик на которую из- меряется датчиками ускорений (акселерометра- ми). Если по сигналам датчиков удастся обнару- жить и локализовать усталостные трещины без привлечения дополнительного оборудования, то это существенно повысит информативность ис- следований. Для достижения поставленной цели не- обходимо установить, искажения какого вида портретов колебаний можно использовать в качестве идентификационного признака тре- щин. Следует также ввести параметр, позво- ляющий оценить величины искажений, и ис- следовать его чувствительность к появлению дефекта. Методика исследований Важный этап в контроле технического состо- яния конструкций – определение идентификаци- онных признаков дефектов. При выборе иденти- фикационного признака усталостной трещины можно использовать такие динамические эф- фекты, сопровождающие ее появление, как пе- риодические соударения «берегов» и сухое тре- ние в вершине трещины под действием тестовой нагрузки. Для обоснования идентификационного признака трещины воспользуемся методи- ками контроля люфтов в проводках управ- ления самолетом и смещений опор откло-