Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 2 2019 26 ТЕХНОЛОГИЯ Исследования достоверности диагностирования трещин по искажениям портретов вынужденных колебаний Владимир Бернс 1, 2, a,* , Егор Жуков 1, b , Павел Лакиза 1, c , Евгений Лысенко 3, d 1 Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина, ул. Ползунова, 21, г. Новосибирск, 630051, Россия 2 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия 3 «Информационные спутниковые системы» им. академика М. Ф. Решетнёва, ул. Ленина, 52, г. Железногорск, 662972, Россия a http://orcid.org/0000-0002-2231-7581, v.berns@yandex.ru , b http://orcid.org/0000-0001-6378-6352, zh-ep@yandex.ru, c http://orcid.org/0000-0002-3863-2762, qinterfly@gmail.com , d https://orcid.org/0000-0001-5561-2934, mla340@iss-reshetnev.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2019 Том 21 № 2 с. 26–39 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-26-39 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Методы вибрационной диагностики дефек- тов в механических системах нашли широкое применение в машиностроении. На их осно- ве созданы различные контрольные приборы и стенды для диагностирования, в основном ма- ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 629.735:620.179 История статьи : Поступила: 15 марта 2019 Рецензирование: 25 апреля 2019 Принята к печати: 04 мая 2019 Доступно онлайн: 15 июня 2019 Ключевые слова : Элементы планера самолета Усталостная трещина Вибрационная диагностика трещин Нелинейные искажения портрета колебаний Нормирование искажений портре- тов колебаний Влияние амплитуды колебаний Электрические помехи Отслеживание состояния объекта испытаний АННОТАЦИЯ Введение. Один из способов вибрационного диагностирования усталостных трещин в металлических элементах планера самолета основан на анализе портретов вынужденных колебаний объектов контроля. Оценка достоверности этого способа применительно к реальным конструкциям является актуальной задачей. Цель работы: обеспечение достоверности обнаружения трещин в металлических конструкциях по нелинейным искажениям портретов колебаний. Методика исследований. С помощью источников гармонических вибраций в конструкции создавались колебания, регистрируемые акселерометрами. Сиг- налы датчиков представлялись в виде портрета колебаний: вертикальная развертка пропорциональна сигналу, а горизонтальная – первой гармонике сигнала, сдвинутой по фазе на π/2. Возникновение тре- щины сопровождается искажениями портретов колебаний. Для численной оценки искажений из ряда Фурье для портрета вычиталась первая гармоника, определялся абсолютный максимум остатка за период, величина максимума относилась к амплитуде первой гармоники и принималась за параметр искажений. По расположениям максимумов искажений определялись места образования трещин. При этом менялись амплитуды колебаний конструкции и способынормирования параметра искажений, оценивались электрические помехи в системах испытательного оборудования. Результаты и обсуждения. Достоверность обнаружения усталостных трещин по искажениям портретов колебаний оценивалась на примере диагностирования металлической панели фюзеляжа самолета. Установлено влияние амплитуды вибраций панели, способа нормирования искажений портретов колебаний и уровня электрических помех в системе возбуждения на эффективность диагностирования трещин. Для повышения достоверности диагностирования дефектов предложен способ математической обработки результатов испытаний, позволяющий исключить из анализа исходное состояние объекта контроля; отследить динамику изменений его состояния и зафиксировать развитие каждого дефекта в отдельности; устранить влияние системы крепления, которая может вносить нелинейности в колебания объекта испытаний. Представлен результат обнаружения трещин в нервюрах крыла самолета. Для цитирования: Исследования достоверности диагностирования трещин по искажениям портретов вынужденных колебаний / В.А. Бернс, Е.П. Жуков, П.А. Лакиза, Е.А. Лысенко // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 2. – С. 26–39. – DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-26-39. ______ *Адрес для переписки Бернс Владимир Андреевич , д.т.н., доцент Новосибирский государственный технический университет пр. К. Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск, Россия Тел.: 8 (383) 346-31-21 , e-mail: v.berns@yandex.ru шин и механизмов, имеющих вращающиеся ча- сти: различного типа подшипники, соединитель- ных муфты и механические передачи [1–5]. Известны также методы контроля техниче- ского состояния конструкций по параметрам вибраций. По виду используемых идентифика- ционных признаков производственно-техноло- гических и эксплуатационных дефектов эти ме- тоды можно разделить на три группы. В первой группе методов для обнаружения дефектов фик- сируются изменения характеристик собствен- ных тонов колебаний конструкций, вызванные