Спосіб прогнозування залишкової довговічності елементів авіаційних конструкцій по насиченості і фрактальній розмірності деформаційного рельєфу

Спосіб прогнозування залишкової довговічності елементів авіаційних конструкцій по насиченості і фрактальній розмірності деформаційного рельєфу, при якому контролюють стан поверхні за допомогою оптичного мікроскопа, цифрової фотокамери і спеціально розробленого програмного забезпечення, який відрізняється тим, що при виконанні оцінки накопиченого втомного пошкодження визначають і враховують додатковий параметр деформаційного рельєфу - його фрактальну розмірність. (19) (21) u200709909 (22) 04.09.2007 (24) 25.01.2008 (72) ІГНАТОВИЧ СЕРГІЙ РОМУАЛЬДОВИЧ, UA, КАРУСКЕВИЧ МИХАЙЛО ВІТАЛІЙОВИЧ, UA, МАСЛАК ТЕТЯНА ПЕТРІВНА, UA, ПАНТЕЛЄЄВ В'ЯЧЕСЛАВ МИХАЙЛОВИЧ, UA, ЯКУШЕНКО ОЛЕКСАНДР СЕРГІЙОВИЧ, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA 3 ність деформаційного рельєфу Dp / s , яка є характеристикою форми кластерів деформаційного рельєфу і по множинним кореляційним моделям, які побудовані за вказаними параметрами, визначають залишковий ресурс. Параметр пошкодження D визначається як відношення площі поверхні з ознаками мікропластичної деформації до загальної площі поверхні в полі зору. Фрактальна розмірність визначається за методом "box counting". Проведений аналіз можливих підходів до визначення фрактальної розмірності показав, що для кластерів деформаційного рельєфу найбільш інформативною є розмірність, яка визначається відношенням периметру кластерів деформаційного рельєфу до їх площі Dp / s . Саме відношення периметру до площі є характеристикою форми геометричних об'єктів. Урахування додаткового параметру дозволяє підвищити точність прогнозу залишкового ресурсу елементів авіаційних конструкцій. Спосіб, що пропонується полягає в визначені за допомогою оптичного мікроскопу, цифрової фотокамери і відповідного програмного забезпечення параметрів деформаційного рельєфу плакуючого шару конструкційних алюмінієвих сплавів і прогнозуванні по множинним кореляційним моделям, які містять визначені параметри, залишкової довговічності елементів авіаційних конструкцій. Такими параметрами є: параметр пошкодження D, який вказує на насиченість поверхні ознаками мікро пластичної деформації і фрактальна розмірність деформаційного рельєфу Dp / s . Для реалізації способу прогнозування залишкової довговічності, що розглянуто, розроблено, виготовлено та апробовано комп’ютеризований оптичний комплекс, який складається з уніфікованих елементів: оптичного мікроскопу, цифрової фотокамери і персонального комп'ютера. Розроблено оригінальне програмне забезпечення для виконання кількісної оцінки параметру пошкодження, який характеризує насиченість деформаційного рельєфу і його фрактальну розмірність. Згідно з корисною моделлю, спосіб реалізується наступним чином: - ділянку поверхні поблизу концентратору напружень полірують для забезпечення можливості застосування оптичного мікроскопу; - після циклічного навантажування, яке визначається програмою ресурсних випробувань, проводять фотографування деформаційного рельєфу поверхні за допомогою оптичного мікроскопу і цифрової фотокамери; 29683 4 - за допомогою розробленого програмного забезпечення по цифрових фотографіях визначають параметр пошкодження D і фрактальну розмірність Dp / s ; - відповідно до попередньо отриманих множинних кореляційних моделей визначають залишковий ресурс елементу конструкції. Як приклад представлено результати моніторингу параметру D і фрактальної розмірності Dp / s при циклічному навантажуванні з максимальним напруженням циклу 235,0МПа. На Фіг.1 і 2 показано зв'язок залишкової кількості циклів навантажування зі значеннями параметру пошкодження D і фрактальній розмірності Dp / s . Як видно з наведених залежностей, значення обох параметрів обумовлені накопиченим втомним пошкодженням. При цьому, параметр пошкодження D вказує на насиченість поверхні екструзіями і інтрузіями, а зміна фрактальної розмірності Dp / s характеризує процес об'єднання кластерів деформаційного рельєфу, який змінює співвідношення між периметром кластерів і їх площею. Вплив обох зазначених параметрів обумовлює доцільність використання множинних кореляційних моделей при прогнозуванні залишкового ресурсу. Для наведеного прикладу умов навантажування така модель має вигляд: Nзал ,% = 228,252 - 385,169D - 138,134Dp / s , де: D - значення параметру пошкодження; Dp / s - фрактальна розмірність; Nзал., % - залишкова кількість циклів навантажування, в %. Відповідне значення R2 дорівнює 92,2851%. Стандартна помилка 6,48. Проведений аналіз вказує на значущість обох параметрів, що розглядаються в моделі - параметру пошкодження D і фрактальної розмірності Dp / s . Джерела інформації 1. А.С. СССР №1580218, „Способ контроля усталостной повреждаемости элементов конструкций"/ Засимчук Е.Э., Радченко А.И., Карускевич М.В. - 23.07.1990, Бюл.№27. 2. Деклараційний патент на корисну модель №3470 „Спосіб визначення залишкового ресурсу елементів конструкцій за станом деформаційного рельєфу поверхні плакуючого шару" / Ігнатович С.Р., Карускевич М.В., Карускевич О.М. 15.11.2004, Бюл. №11. 5 Комп’ютерна верстка В. Мацело 29683 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601