Развитие методов ультразвукового волнового мониторинга тонкостенных конструкций из композитных материалов

Перспективные системы ультразвукового волнового мониторинга (SHM-системы) представляют собой аппаратно-программные комплексы, состоящие из сети интегрированных в конструкцию или приклеенных к поверхности миниатюрных пьезоактивных элементов и сенсоров других типов, блоков обработки регистрируемых данных, а также программного обеспечения. Обработка поступающих от датчиков сигналов необходима для оценки целостности конструкции на основе активного зондирования бегущими волнами. Бегущие волны, возбуждаемые пленочными пьезоэлементами, распространяются на большие расстояния и взаимодействуют с неоднородностями любой природы, указывая на скрытые дефекты появлением рассеянного волнового поля. Это позволяет использовать сравнительно редкую сеть пьезоэлементов и сенсоров других типов (например, оптоволоконных) для контроля больших площадей элементов конструкции. Для оценки местоположения, размера и формы выявленных дефектов требуется специальная обработка приносимых рассеянными волнами и регистрируемых сенсорами сигналов. Для получения полезной информации обработка данных измерений должна опираться решение соответствующих краевых задач, адекватно описывающих протекающие волновые процессы. В первую очередь, это задачи возбуждения и распространения бегущих волн при динамическом контактном взаимодействия пьезоэлементов с упругим волноводом и задачи их дифракции на дефектах различного вида (трещины, расслоения, области деградация прочностных свойств, коррозии и др.). С учетом сложности волновых процессов, характерной для слоистых композитных материалов и большого количества актуальных задач, связанных с внедрением активных SHM-технологий для мониторинга состояния конструкций, изготовленных из них, целью настоящего проекта является разработка, компьютерная реализация и экспериментальная апробация эффективных полуаналитических методов решения пространственных задач динамического контактного взаимодействия пленочных пьезоэлементов с многослойными анизотропными пластинами и задач рассеяния возбуждаемых бегущих волн на внутренних расслоениях произвольной формы, возникающих при ультразвуковом мониторинге состояния конструкций и локации скрытых дефектов.