Monitorování stavu leteckých kompozitních konstrukcí s využitím ultrazvukových deskových vln

Abstract

Monitorování stavu konstrukce (SHM) se stalo součástí moderního přístupu konstrukce letadel, a to konstrukce s přípustným poškozením. Tato práce se zabývá jednou z předních metod SHM – zkoušení pomocí ultrazvukových deskovýh vln (UGW). Výzkum je zaměřen na aplikovatelnost detekce poškození v typických kompozitních leteckých konstrukcích. Rychlé stanovení disperzní křivky fázové rychlosti je navrženo k identifikaci šířícího se módu. Současně je konkrétní fázová rychlost použita jako vstup pro přesný výpočet délky delaminace. Vylepšené předzpracování dat pro pravděpodobností algoritmus umožnilo detekci a zobrazení typických poškození typu impakt a rozlepení v jednoduchých i komplexnějších konstručních částí. Dále byl řešen vliv provozních podmínek a podmínek prostředí. Byly získány unikátní data v širokém teplotním rozsahu odpovídajícím provozním podmínkám letadla, a navíc byla provedena měření při skutečných letech. Bylo prokázáno, že pokud se jedná o hodnocení impaktového poškození, není nutné určitým zpracováním signálu malé teplotní výkyvy kompenzovat.

Structural health monitoring (SHM) became a part of the modern approach for aircraft design – damage tolerance. This thesis deals with one of the leading SHM methods – ultrasonic guided wave (UGW) testing. The research is focused on the applicability of damage detection in typical composite aircraft structures. Fast determination of the phase velocity dispersion curve is proposed to contribute to the propagating mode identification. Concurrently, the specific phase velocity is used as an input for the precise delamination length calculation. An improved data pre-processing for the probabilistic algorithm is utilized for damage imaging as impact damage or debonding in simple and complex structures. Finally, the influence of operational and environmental conditions is addressed. Unique data within the wide temperature range corresponding to operational conditions of an aircraft are obtained and moreover, measurements during the real flights are conducted. Qualitative evaluation was proposed to distinguish temperature-affected and damage-affected signals. It has been proved that regarding impact damage using the proper signal pre-processing small temperature variations does not have to be compensated.