LT7110B - SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING ACCUMULATED FATIGUE OF COMPOSITE MATERIALS - Google Patents
SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING ACCUMULATED FATIGUE OF COMPOSITE MATERIALS Download PDFInfo
- Publication number
- LT7110B LT7110B LT2024007A LT2024007A LT7110B LT 7110 B LT7110 B LT 7110B LT 2024007 A LT2024007 A LT 2024007A LT 2024007 A LT2024007 A LT 2024007A LT 7110 B LT7110 B LT 7110B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- sensor
- composite
- accumulated
- microprocessor
- triboelectric
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Išradimas skirtas kompozitinių ir polimerinių detalių sukaupto nuovargio lygiui (struktūros entropijai) stebėti ir įvertinti, naudojant triboelektriniu efektu pagrįsto jutiklio (2) ar jų masyvo duomenis, kurie po to kaupiami ir apdorojami mikroprocesoriuje (9) ar atskirame kompiuteryje (13). Duomenų kaupimo ir apdorojimo sistema turi mikroprocesorių (11) su atminties įrenginiu (12), kuriame kaupiamas santykinis nuovargio įvertis, kaip apkrovos sukeltos deformacijos integralinis parametras, atspindintis tiriamojo kompozitinio elemento nuovargio lygį. Šis išradimas nustato kompozitinės medžiagos ar struktūros sukauptą nuovargio lygį pagal jo sukauptą deformacijos energiją jutiklio ar jutiklių masyvo vietose, netiriant individualiai atsiradusių medžiagos defektų. Tokiais defektais laikomi koncentruoti ar paskirstyti medžiagos tūryje įtrūkimai, formuojantys nuovargio trūkimų židinius. Siūlomas techninis sprendimas apima triboelektrinį jutiklį (2) ar jų masyvą, suformuojamą kompozito kūne (1), o jų signalas perduodamas jungiamaisiais laidais mikroprocesoriui (9) ar atskiram kompiuteriui (13). Jutiklio signalas – jutiklio įtampa priklauso nuo deformacijos poslinkių sukaupto kelio per tiriamąjį laikotarpį. Ši įtampa fiksuojama signalo normavimo-stiprinimo grandinėje (7) ir kalibruotos iškrovos grandinėje (8) bei perduodama mikroprocesoriaus kompleksą (9), kuriame duomenys integruojami ir saugomi tolimesniam naudojimui.The invention is intended for monitoring and assessing the accumulated fatigue level (structural entropy) of composite and polymer parts using data from a triboelectric effect-based sensor (2) or their array, which is then stored and processed in a microprocessor (9) or a separate computer (13). The data storage and processing system includes a microprocessor (11) with a memory device (12), in which a relative fatigue estimate is stored as an integral parameter of the load-induced deformation, reflecting the fatigue level of the composite element under study. This invention determines the accumulated fatigue level of a composite material or structure based on its accumulated deformation energy at the locations of the sensor or sensor array, without examining individually occurring material defects. Such defects are considered to be concentrated or distributed cracks in the volume of the material, forming foci of fatigue cracks. The proposed technical solution includes a triboelectric sensor (2) or an array thereof formed in a composite body (1), and their signal is transmitted via connecting wires to a microprocessor (9) or a separate computer (13). The sensor signal – the sensor voltage depends on the accumulated path of deformation displacements during the study period. This voltage is recorded in the signal normalization-amplification circuit (7) and the calibrated discharge circuit (8) and transmitted to the microprocessor complex (9), where the data is integrated and stored for further use.
Description
TECHNIKOS SRITISTECHNICAL FIELD
Išradimas skirtas kompozitinių ir polimerinių detalių sukaupto nuovargio lygiui (struktūros entropijai) stebėti ir įvertinti. Šiam tikslui atlikti naudojama sistema, kurioje yra triboelektrinis jutiklis, perduodantis duomenis signalo apdorojimo grandinei, iš kurios signalas perduodamas mikroprocesoriui arba atskiram kompiuteriui. Duomenų kaupimo ir apdorojimo sistema turi mikroprocesorių su atminties įrenginiu, kuriame kaupiamas santykinis nuovargio įvertis, kaip apkrovos sukeltos deformacijos integralinis parametras, išreiškiamas bemate entropijos reikšme.The invention is intended for monitoring and assessing the level of accumulated fatigue (structural entropy) of composite and polymer parts. For this purpose, a system is used, which includes a triboelectric sensor that transmits data to a signal processing circuit, from which the signal is transmitted to a microprocessor or a separate computer. The data acquisition and processing system has a microprocessor with a memory device, in which a relative fatigue estimate is stored as an integral parameter of the load-induced deformation, expressed as a dimensionless entropy value.
Kompozitinių medžiagų nuovargio reiškinys pasireiškia kompleksiniu senėjimo procesu, ypač suaktyvejančiu dėl ciklinės apkrovos bei cheminio medžiagos irimo. Medžiagos nuovargis pasireiškia atsirandančiais mažais struktūros defektais - įtrūkiais, kompozito matricos ir dervos dezintegracija ir atsisluoksniavimu. Ši defektų sankaupa ir sukelia kompozito degradaciją. Defektų atsiradimas objektuose, pagamintuose iš kompozitinių ir polimerinių medžiagų sukelia pavojingas situacijas naudojant tokius objektus, jie gali suirti, prarasti stiprumą, standumą ar formos stabilumą. Atsakinguose komponentuose šie defektai gali kelti milžinišką žalą žmogaus gyvybei ar infrastruktūrai.The phenomenon of fatigue of composite materials is manifested by a complex aging process, especially activated by cyclic loading and chemical decomposition of the material. Material fatigue is manifested by the appearance of small structural defects - cracks, disintegration and delamination of the composite matrix and resin. This accumulation of defects causes the degradation of the composite. The appearance of defects in objects made of composite and polymer materials causes dangerous situations when using such objects, they can collapse, lose strength, stiffness or shape stability. In responsible components, these defects can cause enormous damage to human life or infrastructure.
Medžiagos nuovargio lygis įvairiose struktūros stebimas ir registruojamas naudojant įvairius tiesioginius ir netiesioginius metodus. Kai kuriuose techniniuose įrenginiuose, ypatingai aviacijoje, įrenginio nuovargis laikomas kritiniu po tam tikro eksploatacijos laiko (skrydžio valandų, įrenginio darbo valandų ir pan.). Tokia situacija atsiranda dėl to, kad senėjimo ir degradacijos procesas yra kompleksinis ir jo lygis nustatomas sudėtingai ir dažniausiai netiesiogiai.The level of material fatigue in various structures is monitored and recorded using various direct and indirect methods. In some technical devices, especially in aviation, the fatigue of the device is considered critical after a certain operating time (flight hours, device operating hours, etc.). This situation arises because the aging and degradation process is complex and its level is determined in a complex and usually indirect way.
Šis išradimas skirtas nuosekliam sukaupto nuovargio lygio stebėjimui taikant instrumentinius metodus, kai vertinamas likutinis sistemos stiprumas pagal likutinį medžiagos resursą, medžiagos resurso įvertinimą atliekant pagal poslinkių atlikto mechaninio darbo kiekį, išreikštą baudos funkcija. Tokia sistema leistų netiesiogiai įvertinti subtilius medžiagos ar kompozito struktūros pokyčius, kai pakinta medžiagos parametrai, tokie kaip atsparumas drėgmei, įsielektrinimo savybės, medžiagos atstojamasis tamprumas ar plastiškumas, pradinės konstrukcijos formos nuokrypis dėl mechaninių mikroskopinių pažeidimų, atsiradusių darbo metu.This invention is intended for the consistent monitoring of the accumulated fatigue level using instrumental methods, when the residual strength of the system is assessed according to the residual resource of the material, the resource of the material is assessed according to the amount of mechanical work performed by the displacements, expressed as a penalty function. Such a system would allow for indirect assessment of subtle changes in the structure of a material or composite when material parameters change, such as moisture resistance, electrification properties, material recovery elasticity or plasticity, deviation of the initial structure shape due to mechanical microscopic damage that occurred during operation.
Išradimas skirtas medžiagos ar kompozitinio komponento likutinio resurso nustatymui ir komponento darbingumo stebėsenai.The invention is intended for determining the residual resource of a material or composite component and monitoring the performance of the component.
TECHNIKOS LYGISSTATE OF THE ART
Patente US7924031 B2 (Health monitoring method for composite materials) pateikiamas metodas kompozito būklei ir jam skirtas jutiklis senėjimo lygiui stebėti, t. y. atliekama struktūros stebėsena iki pavojingo resurso ribos. Patente pateikiamas kompozito būsenos stebėjimo metodas, kai apie galimą mechaninį gedimą pranešama iš anksto. Pateikiamas metodas padeda aptikti cheminį ir fizinį kompozito senėjimą ankstyvoje stadijoje, bei jo vientisumo stebėjimo metodą dėl mechaninių pažeidimų. Kompozito medžiagoje suformuojamas jutiklis naudojant elektrai laidžias daleles disperguotas polimerinėje matricoje. Jutiklis yra sujungtas ar kaip nors kitaip suformuojamas ant polimerinės matricos paviršiaus. Dėl amžiaus atsiradęs jutiklio susitraukimas lemia matuojamos varžos sumažėjimą. Išmatuotos jutiklio varžos koreliacija su duomenimis iš kitų pasenusių egzempliorių leidžia netiesiogiai nustatyti atsiradus mechaninius pažeidimus ir numatyti kompozitui likusį naudojimui tinkamą amžių. Minėtas išradimas susijęs su medžiagos sveikatos stebėjimu, ypač su polimerinių kompozitų kokybės stebėjimu, naudojant elektrai laidų kompozito amžiaus stebėsenos jutiklį.Patent US7924031 B2 (Health monitoring method for composite materials) presents a method for monitoring the condition of a composite and a sensor for it to monitor the aging level, i.e. the structure is monitored up to the dangerous resource limit. The patent presents a method for monitoring the condition of a composite, when a possible mechanical failure is reported in advance. The presented method helps to detect chemical and physical aging of a composite at an early stage, as well as a method for monitoring its integrity due to mechanical damage. A sensor is formed in a composite material using electrically conductive particles dispersed in a polymer matrix. The sensor is connected or otherwise formed on the surface of the polymer matrix. The shrinkage of the sensor due to age leads to a decrease in the measured resistance. Correlation of the measured sensor resistance with data from other aged specimens allows for indirect detection of mechanical damage and prediction of the remaining usable life of the composite. The invention relates to material health monitoring, in particular to the quality monitoring of polymer composites, using an electrically conductive composite age monitoring sensor.
Jutiklio varža lengvai išmatuojama, apskaičiuojama jutiklio savitoji varža yra lyginama su naudotų bandinių varža ir koreliuojama komponento būklei įvertinti. Laidus kompozito pagrindu pagamintas jutiklis savo sudėtyje turintis laidžias mikrodaleles rodys varžos sumažėjimą dėl matricos susitraukimo. Tinkamiausiuose šios idėjos įgyvendinimo variantuose jutiklio matricai naudojamas polimeras dažniausiai panašus kaip ir kompozito komponentas. Jutiklis gali būti prijungtas prie komutatoriaus paviršiaus arba būti integruotas kaip atskiras regionas, pvz. juosta pritvirtinta prie vidaus komponento. Jutiklio varža gali būti matuojama plataus diapazono varžos matavimo įrenginiu. Tinkamiausiuose variantuose laidžios dalelės papildančios kompozitą parenkamos tokios, kad būtų chemiškai inertiškos matricai. Kaip elektrai laidžios dalelės minima anglies, metalų ir jų oksidų dalelės. Siame patente yra pateikta varžos logaritminių reikšmių sąsaja su laidžių dalelių koncentracija matricoje. Prietaisas realizuotas taikant belaidžio radijo ryšio sistemą kai į polimerinę juostelę sumontuotas atpažinimo prietaisas, kuris sujungtas su būklės vertinimo jutikliu. Antena leidžia komunikuoti su jutiklio dalimi su elektrodų rinkiniu bei duomenų skaitytuvu ir yra uždengti pagalbine juosta. Tinkamiausiuose variantuose jutiklis maitinamas radijo dažnio energija ir sujungtas su skaitytuvu kur yra nustatytas amžiaus slenkstis, tai pasyvus lustas su įjungimo/išjungimo įėjimu. Sugedus lustui sistema pateikia klaidos identifikavimo kodą. Jutikliui praradus sandarumą, nuskaitymo sistema suformuoja klaidos kodą. Antena numatyta įrenginio maitinimui ir ryšiui su skaitytuvu.The sensor resistance is easily measured, the calculated sensor resistivity is compared with the resistance of the samples used and correlated to assess the condition of the component. A sensor made on the basis of a conductive composite containing conductive microparticles will show a decrease in resistance due to shrinkage of the matrix. In the most suitable embodiments of this idea, the polymer used for the sensor matrix is usually similar to the composite component. The sensor can be connected to the surface of the switch or be integrated as a separate region, e.g. a strip attached to an internal component. The sensor resistance can be measured with a wide range resistance measuring device. In the most suitable embodiments, the conductive particles complementing the composite are selected such that they are chemically inert to the matrix. Particles of carbon, metals and their oxides are mentioned as electrically conductive particles. This patent provides a relationship between the logarithmic values of the resistance and the concentration of conductive particles in the matrix. The device is implemented using a wireless radio communication system when a recognition device is installed in a polymer strip, which is connected to a condition assessment sensor. The antenna allows communication with the sensor part with an electrode set and a data reader and is covered with an auxiliary tape. In the most suitable variants, the sensor is powered by radio frequency energy and connected to a reader where an age threshold is set, which is a passive chip with an on/off input. If the chip fails, the system provides an error identification code. If the sensor loses its tightness, the reading system generates an error code. The antenna is provided for powering the device and communicating with the reader.
Nežiūrint, kad šiame patente yra ne tik jutiklis senėjimo procesams stebėti bet ir kontrolinis įrenginys šių stebėjimą užtikrinančių medžiagų kokybės kitimo kontrolės mechanizmas, jis taip pat turi tam tikrų trūkumų. Tai duomenų perdavimo iškraipymas ir tikėtinas jautrumas elektromagnetinio aplinkos lauko pokyčiams, gal jautrumas didelių perdavimo antenų buvimui.Despite the fact that this patent includes not only a sensor for monitoring aging processes but also a control device and a mechanism for controlling the quality of the materials that provide these monitoring, it also has certain drawbacks. These are data transmission distortion and probable sensitivity to changes in the electromagnetic field of the environment, perhaps sensitivity to the presence of large transmitting antennas.
Tokie duomenys kaip savitoji varža ir matavimai dėl pagreitinto senėjimo atskleisti paraiškoje PCT/US03/06844.Data such as resistivity and accelerated aging measurements are disclosed in application PCT/US03/06844.
Patente US8237433 B2 aprašyti įtempiu ir kitų medžiagų savybių stebėjimo metodai kuriuose naudojami elektrinių savybių matavimai. Sis metodas tinkamas tokiems medžiagos degradacijos mechanizmams, kaip temperatūrinis trapumas, šliaužimas ir panašūs mažinantys medžiagų funkcinį elgesį. Magnetinio lauko ar indukcinės srovės magnetovaržiniai jutikliai naudotini įmagnetintoms dielektrinėms medžiagoms stebėti. Patente pateikti jutikliai gali sumažinti gaminių svorį. Siame išradime charakterizuojama medžiagos degradacijos dėl amžiaus vertinimas, tūrio charakteristikos, išlenktų dalių ar plokščių komponentų vertinimas taikant magnetinį lauką arba sūkurinių srovių jutiklius. Patente sukurtas įrenginys skirtas įvertinti plastines deformacijas, apkrovos ar įtempio likučio įvertinimas, su apdorojimu susijusių sąlygų įvertinimas (pvz. dėl šlifavimo, valcavimo, terminio apdorojimo. Apima medžiagos charakteristikas: lydinio tipas, temperatūra, poringumas. Paviršiaus apibūdinimas apima paviršiaus matavimus: šiurkštumas, poslinkis, dangos būklė, elektromagnetinių savybių pokyčių matavimai susiję su mikrostruktūros kompoziciniais kitimais, elektroninės ar magnetinės struktūros pasikeitimų, įtrūkimų, įtempiu pasiskirstymas. Įrenginys skirtas aptikti ankstyvą nuovargį. Gali būti taikomas lėktuvo važiuoklės komponentams. Patente naudoti sūkuriniai srovių jutikliai skirti liekamiesiems įtempiams įvertinti. Yra apribojimų dėl sudėtingos geometrijos kai kurių komponentų.Patent US8237433 B2 describes methods for monitoring stress and other material properties using electrical property measurements. This method is suitable for such material degradation mechanisms as thermal embrittlement, creep and similar reducing the functional behavior of materials. Magnetic field or induction current magnetoresistive sensors are used to monitor magnetized dielectric materials. The sensors presented in the patent can reduce the weight of products. This invention characterizes the assessment of material degradation due to age, volume characteristics, curved parts or flat components using magnetic field or eddy current sensors. The device developed in the patent is intended for assessing plastic deformations, assessing residual load or stress, assessing processing-related conditions (e.g. due to grinding, rolling, heat treatment). Includes material characteristics: alloy type, temperature, porosity. Surface characterization includes surface measurements: roughness, displacement, coating condition, measurements of changes in electromagnetic properties related to compositional changes in the microstructure, changes in electronic or magnetic structure, cracks, stress distribution. The device is intended for detecting early fatigue. It can be applied to aircraft landing gear components. The eddy current sensors used in the patent are intended for assessing residual stresses. There are limitations due to the complex geometry of some components.
Trūkumai: Sūkurinių srovių jutikliai naudojami tiriant arti medžiagos paviršiaus atsirandančius pokyčius, tačiau tyrimo galimybės ribotos ištirti pokyčius giliai medžiagoje. Ultragarso metodai veiksmingi matuojant gilius pokyčius medžiagoje, tačiau jautrumas šalia paviršiaus yra ribotas dėl geometrinių savybių ir oro tarpų.Disadvantages: Eddy current sensors are used to study changes occurring near the surface of a material, but their capabilities are limited to studying changes deep within the material. Ultrasonic methods are effective in measuring deep changes in a material, but their sensitivity near the surface is limited due to geometric features and air gaps.
Patentas CN105158256 B (A kind of online health monitor method of composite)Patent CN105158256 B (A kind of online health monitor method of composite)
Savitas kompozito senėjimo stebėjimo internete metodas. Kompozito intemetinio sveikatos stebėjimo metodas, susideda iš parinktos optinio pluošto gardelės, esančios kiekviename stebimame kompozitinio gaminio fragmente. Skaidulinių tinkleliui parinkamos pluošto tinklelio parametrai, tinkami kompozito temperatūrai matuoti. Formuojant kompozitą skaidulinės gardelės klojamos pagal tam tikrus tarpus kurių reikia kompozite. Optiniam pluoštui įterpti į kompozitą sudaromos optinių skaidulų tinklelis.A unique method for online composite aging monitoring. The method for online composite health monitoring consists of a selected optical fiber array located in each monitored fragment of the composite product. The fiber array parameters are selected for the fiber array, which are suitable for measuring the temperature of the composite. When forming the composite, the fiber arrays are laid according to certain gaps required in the composite. An optical fiber array is formed to embed the optical fiber into the composite.
Įprastinių kompozitinių medžiagų būklės stebėjimas dažniausiai atliekamas naudojant neardomuosius metodus, tokius kaip ultragarsiniai metodai, rentgenas, paviršiaus bangų, lazerio hologramos ir kitus. Ilgalaikis stebėjimas internete yra sudėtingas, todėl likęs tarnavimo laikas ir kompozito saugumas apskaičiuojamas naudojant teorinius ar jau sukauptus eksperimentinius duomenis. Šiam metodui panaudoti reikalingos intemetinės monitoringo sistemos.Monitoring the condition of conventional composite materials is usually performed using non-destructive methods, such as ultrasonic methods, X-rays, surface waves, laser holograms, etc. Long-term online monitoring is difficult, so the remaining service life and safety of the composite are calculated using theoretical or already accumulated experimental data. This method requires online monitoring systems.
Trūkumai: Šio patento pateiktu įrenginiu deformacijas kompozito galima stebėti tinkle, tačiau šis įrenginys pats gali būti pažeistas žaibo, krušos, o matavimai yra sudėtingi dėl elektromagnetinių trikdžių ir trumpo tarnavimo laiko. Atsižvelgiant kad pažeidimai gali būti įvairūs, įtempimai gali labai greitai pasiketi ribines reikšmes.Disadvantages: The device presented in this patent can monitor the deformations of the composite online, but this device itself can be damaged by lightning, hail, and measurements are complicated by electromagnetic interference and short service life. Considering that the damages can be various, the stresses can change the limit values very quickly.
Danijos patente DK/EP2866596 T3, aprašomas įtaisas sudarytas iš elastingos laidžios juostos, laidaus nešiklio įtaiso ir audinio. Laikantis elementas yra audinys susidedantis iš laidžių ir nelaidžių pluoštų. Liečiasi su laikiklio bato apvalintu galu bei yra sujungtas su nelanksčių elektriniu komponentu. Įrenginys turi pultą prijungtą laidžiais klijais prie audinio. Suformuotas fluoro-silikono gumos sluoksnį su elektrai laidžia medžiaga ir integruotas į audinį. Gaminys sukurtas šilkografijos metodu. Kietėjanti kambario temperatūroje silikoninė guma su elektrai laidžia medžiaga iš anglies pluošto, nikeliu dengto grafito, vario ir jų mišiniai. Tinkamas montuoti į drabužius. Pritaikytas gauti fiziologinius signalus per sąlytį su drabužį dėvinčio asmens oda. Savitumas: laidus sluoksnis turi angų užpildytų silikonine guma. Skirtas rinkti saugoti, apdoroti perduoti signalą.Danish patent DK/EP2866596 T3 describes a device consisting of an elastic conductive strip, a conductive carrier device and a fabric. The supporting element is a fabric consisting of conductive and non-conductive fibers. It contacts the rounded end of the holder shoe and is connected to a rigid electrical component. The device has a panel connected to the fabric with a conductive adhesive. It is formed by a layer of fluorosilicone rubber with an electrically conductive material and integrated into the fabric. The product is created by the silk-screen printing method. Room-temperature-hardening silicone rubber with an electrically conductive material made of carbon fiber, nickel-coated graphite, copper and mixtures thereof. Suitable for installation in clothing. Adapted to receive physiological signals through contact with the skin of the person wearing the garment. Peculiarity: the conductive layer has holes filled with silicone rubber. Designed to collect, store, process and transmit the signal.
JAV patente US10605783 B2 “System and method for progressive damage monitoring and failure event prediction in a composite structure“ aprašoma sistema, skirta stebėti atsiradusios žalos progresavimą kompozite kai konstrukciją sudaro apkrovos jutiklis, akustinės emisijos jutikliai, kamera ir stebėsenos įrenginys. Apkrovos jutiklis matuoja konstrukcijos patiriamą apkrovą. Jutikliai matuoja akustinės emisijos duomenis ir parodo galimą žalą struktūrai. Kamera fiksuoja vaizdo duomenis tam tikroje elektromagnetinio spektro dalyje. Stebėsenos įrenginys veikia pagal metodą kai sinchroniškai renkami akustinės emisijos ir vaizdo duomenys kai taikoma apkrova. Prietaisas automatiškai susieja akustinius ir vaizdo duomenis kad būtų galima įvertinti žalos progresavimą. Defektas stebimoje gaminio dalyje, defekto progresavimas prognozuojamas susiejant duomenis, be to valdymo veiksmas gali būti atliktas numatant galimą žalą. Pateiktas išradimas skirtas dideliems plotams stebėti, defektų progreso stebėsenai įskaitant tokias detales kaip plokštės, sparnai, durys, skrydžio kontrolės paviršiai, kiti gaminiai kuriuos veikia variklių vibracija, vėjas ir jo pasipriešinimo jėga ar sukimas. Akustinės emisijos jutikliai sumontuoti kompozito struktūroje, kontroliuojami kelių kompiuterių. Pateikiamas programuojamas įrenginys, skirtas stebėti kompozito paviršiaus kokybę. Kokybiško kompozito struktūra nesukuria akustinio signalo, tuo tarpu kai pažeista struktūra generuoja garsinius signalus, kurių stiprumas didėja gausėjant defektams. Kadangi kiekvieno jutiklio įmontavimo vieta žinoma labai tiksliai, bet koks garsinio signalo, ateinančio į duomenų fiksavimo įrenginį, pokytis, gali tiksliai nurodyti pažeidimo vietą. Svarbiausias pasiekimas pateikto metodo yra defektų pastebėjimas kai struktūra veikiama apkrovos derinant stebėjimą su kamera infraraudonų spindulių ir matomoje spektro dalyje. Jutiklių signalų energijos lygis vaizduojamas grafiškai.US patent US10605783 B2 “System and method for progressive damage monitoring and failure event prediction in a composite structure” describes a system for monitoring the progression of damage in a composite structure, where the structure consists of a load sensor, acoustic emission sensors, a camera and a monitoring device. The load sensor measures the load experienced by the structure. The sensors measure acoustic emission data and indicate possible damage to the structure. The camera captures image data in a certain part of the electromagnetic spectrum. The monitoring device operates according to a method where acoustic emission and image data are collected synchronously when a load is applied. The device automatically correlates the acoustic and image data to assess the progression of damage. A defect in the monitored part of the product, the progression of the defect is predicted by correlating the data, and a control action can be taken in anticipation of possible damage. The presented invention is intended for monitoring large areas, monitoring the progress of defects, including such details as panels, wings, doors, flight control surfaces, other products affected by engine vibration, wind and its drag force or rotation. Acoustic emission sensors are installed in the composite structure, controlled by several computers. A programmable device is provided for monitoring the quality of the composite surface. The structure of a high-quality composite does not generate an acoustic signal, while a damaged structure generates acoustic signals, the strength of which increases with the increase in defects. Since the installation location of each sensor is known with great accuracy, any change in the acoustic signal coming to the data recording device can accurately indicate the location of the damage. The most important achievement of the presented method is the detection of defects when the structure is subjected to a load by combining observation with a camera in the infrared and visible parts of the spectrum. The energy level of the sensor signals is displayed graphically.
JAV patente US2021404844 Al pateikta triboelektrinė kontrolės sistema. Tinklelio pavidalo jutiklis yra artimas audimo principu suformuotam jutikliui, tačiau judesyje tinklelis gali patirti nuovargį, gali būti iš dalie nutrūkę tokio tinklelio atskiri segmentai, kas įtakos srovės perdavimo pokyčius ir kels patikimumo klausimą praėjus tam tikram eksploatacijos laikui. Indukcinis potencialo generavimas yra šio patento privalumas. Nėra aišku kaip toks gaminys atlaikytų slėgio pokyčius, atliktų kokybišką monitoringą esant kelių dešimčių laipsnių temperatūrų pokyčiui. Triboelektrinis jutiklis su kontrolės sistema. Jutiklį sudaro unikalus substratas, viena tinklelio konstrukcija, elektrodas triboelektriniam krūviui surinkti nuo slenkančio objekto per pagrindo paviršių. Dėvimas jutiklis su spaudimo ir lytėjimo funkcijomis sveikatos priežiūros ir žaidimams valdyti. Pagrindinė tokių jutiklių problema yra išorinio maitinimo šaltinio naudojimas. Tinklelio privalumas: daug pakeltų dalių kurios gali jungtis su daug priešingų elektrodų porų ir leidžia tiksliai išmatuoti nepertraukiamą elektrodų judėjimą kai substrato paviršiumi slysta objektas. TENG arba save aprūpinantis energija triboelektrinis nanogeneratorius mechaninę energiją paverčia elektros energija. Elektros signalas įrenginyje sukuriamas dėl bendro triboelektrinio ir elektrostatinio efekto. Šio įrenginio privalumas kitų panašių atžvilgiu yra galimybė išvengti sudėtingų elektrinių grandinių naudojimo.US patent US2021404844 Al presents a triboelectric control system. The mesh-shaped sensor is close to the sensor formed by the weaving principle, but the mesh can experience fatigue during movement, individual segments of such a mesh may be partially broken, which will affect changes in current transfer and will raise the issue of reliability after a certain period of operation. Inductive potential generation is the advantage of this patent. It is not clear how such a product would withstand pressure changes, perform high-quality monitoring with a temperature change of several tens of degrees. Triboelectric sensor with control system. The sensor consists of a unique substrate, a single mesh structure, an electrode for collecting triboelectric charge from a sliding object across the surface of the base. Wearable sensor with pressure and tactile functions for controlling healthcare and games. The main problem with such sensors is the use of an external power source. The advantage of the grid: many raised parts that can connect to many pairs of opposing electrodes and allow for accurate measurement of the continuous movement of the electrodes when an object slides across the surface of the substrate. TENG or self-powered triboelectric nanogenerator converts mechanical energy into electrical energy. The electrical signal in the device is generated due to the combined triboelectric and electrostatic effects. The advantage of this device over other similar ones is the ability to avoid the use of complex electrical circuits.
JAV Patente US9790928 B2 (Triboelectric generators and sensors) aprašoma sistema, kurią sudaro maitinimo grandinė, triboelektrinis generatorius, įkraunamas energijos kaupiklis ir galios valdymo grandinė. Elektrinė grandinė skirta gauti srovę iš triboelektrinio generatoriaus ir tiekti srovę įkrovimo baterijai. Pjezoelektriniai nanogeneratoriai nedidelę mechaninę energijos dalį paverčia elektros energija. Siūlomas sprendimas reikalauja minimalios priežiūros ir išlaidų utilizacijai.US Patent US9790928 B2 (Triboelectric generators and sensors) describes a system that consists of a power supply circuit, a triboelectric generator, a rechargeable energy storage device, and a power control circuit. The electrical circuit is designed to receive current from the triboelectric generator and supply current to a rechargeable battery. Piezoelectric nanogenerators convert a small portion of mechanical energy into electrical energy. The proposed solution requires minimal maintenance and disposal costs.
Trūkumai. Tokiame tribogeneratoriuje reikalinga išorinė spaudimo jėga, kadangi natūraliai dylantis triboelektrinis sluoksnis po tam tikro laiko tampa neveiksmingas. Toks generatorius netinka montavimui į kompozitą.Disadvantages: Such a tribogenerator requires an external pressure force, since the naturally worn triboelectric layer becomes ineffective after a certain time. Such a generator is not suitable for installation in a composite.
KLR Patente CN09586608 B „Flexible stretchable single-electrode friction nano generator and preparation method thereof ‘ aprašomas ankstus tamprus vieno elektrodo trinties nanogeneratorius. Raukšlių formos trinties nanogeneratorius sudarytas iš trijų dalių, įskaitant nanopluošto trinties medžiagos sluoksnį, lankstų elektrodo sluoksnį, elastinę medžiagą kaip laikantį pagrindą. Sluoksniai suformuoti nuosekliai, naudojant elektrostatinę verpimo technologiją, kai substratas iš anksto padengiamas laidžių nanosluoksniu atliekant trumpą pakaitinimą. Skirtas žmogaus nešiojamai technikai aptarnauti. Gofruotas elastomero sluoksnis, gofruotas lankstaus elektrodo sluoksnis ir gofruotas nanopluoštas kaip trinties medžiagos sluoksnis. Aktyvus elektrodo sluoksnis yra grafenas, auksas, PEDOT:PSS. Ryžių pluošto trinties medžiagos sluoksnis yra polimerinė nanopluošto medžiaga pasižyminti stipriu neigiamu krūviu, sukurta naudojant polivinilideno fluoridą ar poliamidą. Gautas triboelektrinis nanogeneratorius fizinio krūvio metu liečiasi su žmogaus kūnu ir veikia kaip jutiklis arba generatorius, naudojantis nedidelius žmogaus judesius elektros energijos gamybai. Žmogaus judėjimo parametrai nustatomi matuojant išėjimo elektrinį signalą. Išradimas priklauso nanoenergijos sričiai.PRC Patent CN09586608 B “Flexible stretchable single-electrode friction nano generator and preparation method thereof” describes early flexible single-electrode friction nanogenerators. The wrinkle-shaped friction nanogenerator is composed of three parts, including a nanofiber friction material layer, a flexible electrode layer, and an elastic material as a supporting substrate. The layers are formed sequentially using electrostatic spinning technology, where the substrate is pre-coated with a conductive nanolayer through short heating. It is designed for human wearable technology. A corrugated elastomer layer, a corrugated flexible electrode layer, and a corrugated nanofiber as a friction material layer. The active electrode layer is graphene, gold, PEDOT:PSS. The rice fiber friction material layer is a polymer nanofiber material with a strong negative charge, created using polyvinylidene fluoride or polyamide. The resulting triboelectric nanogenerator comes into contact with the human body during physical exertion and acts as a sensor or generator, using small human movements to generate electrical energy. The parameters of human movement are determined by measuring the output electrical signal. The invention belongs to the field of nanoenergy.
JAV patente US10605783 B2 (Sistema ir metodas kompozitų struktūrų progresinio irimo monitoringui bei išankstiniam suirimo nustatymui) aprašo metodą, skirtą kompozitams stebėti struktūros viduje jai esat apkrautai realiomis sąlygomis. Jame naudojami apkrovos jutikliai, kurie registruoja aktualią struktūros apkrovą, akustinės emisijos jutiklių matrica mikroįtrūkimų faktui ir pozicijai nustatyti ir naudojama speciali vaizdo kamera, dirbanti nustatytame elektromagnetinių bangų diapazone, kurios signalas ir akustinės emisijos jutiklių matricos signalas tuo pačiu laiko momentu apdorojamas signalo duomenų suliejimo ir apdorojimo sistemoje. Duomenų apdorojimo sistema analizuoja gautą signalą ir aptikus naujus irimo židinius arba egzistuojančių įtrūkimų didėjimą realiu laiku signalizuoja apie pavojingą struktūros apkrovimą bei jos tinkamumą toliau ją naudoti.US patent US10605783 B2 (System and method for monitoring progressive degradation of composite structures and early detection of degradation) describes a method for monitoring composites inside a structure under real-world conditions. It uses load sensors that record the actual load on the structure, an array of acoustic emission sensors to detect the fact and position of microcracks, and a special video camera operating in a specified range of electromagnetic waves, the signal of which and the signal of the acoustic emission sensor array are processed at the same time in a signal data fusion and processing system. The data processing system analyzes the received signal and, upon detecting new foci of degradation or the growth of existing cracks, signals in real time about dangerous loading of the structure and its suitability for further use.
Si sistema yra sudėtinga ir brangi, todėl gali būti naudojama tik išskirtiniuose objektuose bei apima tik ribotą struktūros tūrį. Iš kitos pusės, ji registruoja įtrūkimus tik paviršiaus sluoksnyje. Iš kitos pusės, sistema reikalauja didelio duomenų kiekio apdorojimo ir jos sistema teikia informaciją apie struktūros elgesį ją apkrovus, bet jos likutinio resurso nustatymas reikalauja specialaus surinktų duomenų apdorojimo sesijos.This system is complex and expensive, so it can only be used in exceptional objects and covers only a limited volume of the structure. On the other hand, it registers cracks only in the surface layer. On the other hand, the system requires processing a large amount of data and its system provides information about the behavior of the structure under load, but determining its residual resource requires a special session of processing the collected data.
Autorių siūlomas būdas ir įrenginys sprendžia kompozitinės medžiagos ar struktūros sukauptam defektų lygiui nustatyti pagal jo sukauptą deformacijos energiją, netiriant individualiai atsiradusių įtrūkimų. Toks likutinio struktūros resurso nustatymo būdas skirtas bendrai būsenai nustatyti, tuo tarpu JAV patente US10605783 B2 nurodyta sistema ir metodas skirtas atsiradusiems vietiniams defektams įvertinti. Siūlomas metodas gerokai paprastesnis ir pigesnis už JAV patente US10605783 B2 nurodytą techninį sprendimas.The method and device proposed by the authors solves the problem of determining the accumulated defect level of a composite material or structure based on its accumulated deformation energy, without examining individually occurring cracks. This method of determining the residual resource of a structure is intended to determine the general state, while the system and method specified in US patent US10605783 B2 are intended to assess the local defects that have occurred. The proposed method is much simpler and cheaper than the technical solution specified in US patent US10605783 B2.
IŠRADIMO ESMĖ IR NAUJUMASESSENCE AND NOVELTY OF THE INVENTION
Kompozicinių ir polimerinių objektų tarnavimo laikas yra tiesiogiai neapibrėžiamas, tačiau struktūros savybių blogėjimas nuo apkrovimo ciklų skaičiaus yra apytiksliai žinomas. Savybių blogėjimas gali būti vaizduojamas standumo - apkrovimo ciklų diagrama, kuri pateikiama pav. 1. Tiesiogiai ciklų skaičius gali būti randamas ir naudojant deformacijos jutiklius, tačiau tuomet duomenų kiekis reikalautų didelių skaičiuojamųjų resursų.The service life of composite and polymer objects is not directly determined, but the deterioration of structural properties as a function of the number of loading cycles is approximately known. The deterioration of properties can be depicted in the stiffness-loading cycle diagram, which is presented in Fig. 1. The number of cycles can also be directly determined using strain gauges, but then the amount of data would require large computational resources.
Siūlomas techninis sprendimas apima triboelektrinį jutiklį, suformuojamą kompozito kūne, o jungiamuosius laidus jo signalui pateikti išvedame į kompozito išorę. Jutiklio signalas - jutiklio įtampa priklauso nuo objekto struktūros atliekamų sukaupto judesių kiekio ir ji fiksuojama duomenų surinkimo ir apdorojimo grandinėje, kurioje duomenys integruojami ir saugomi tolimesniam nuskaitymui. Tokiu būdu, kontrolinė sistema gali būti naudojama duomenų surinkimui bei kalibravimui, o surinkti duomenys gali būti naudojami kaip riba resurso duomenims palyginti. Duomenų apdorojimo sistema sudaryta iš analoginės dalies (stiprintuvo ir signalo kalibravimo grandinės) ir skaitmeninės dalies (analoginis - skaitmeninis keitiklis, ADC), mikroprocesorius su atmintine. Mikroprocesorius vykdo atitinkamą programą, kurios rezultatą saugo atmintinėje kaip paskutinę struktūros entropijos dydžio reikšmę. Duomenys iš atmintinės prieinami per laidinę ar bevielę sąsają su kompiuteriu, planšetiniu kompiuteriu ar mobiliuoju telefonu. Sukauptų entropijos reikšmių dydžiai kaupiami ir rodomi kaip grafikas, leidžiantis numatyti kritinį sistemos resursą ir imtis reglamente nustatytų priemonių.The proposed technical solution includes a triboelectric sensor formed in the body of the composite, and the connecting wires for its signal are brought out to the outside of the composite. The sensor signal - the sensor voltage depends on the amount of accumulated movements performed by the object structure and is recorded in the data acquisition and processing circuit, in which the data is integrated and stored for further reading. In this way, the control system can be used for data acquisition and calibration, and the collected data can be used as a threshold for comparing resource data. The data processing system consists of an analog part (amplifier and signal calibration circuit) and a digital part (analog-to-digital converter, ADC), a microprocessor with memory. The microprocessor executes the corresponding program, the result of which is stored in memory as the last value of the structure entropy. Data from the memory is accessible via a wired or wireless interface with a computer, tablet or mobile phone. The values of the accumulated entropy values are accumulated and displayed as a graph, allowing for the prediction of a critical system resource and the taking of measures as specified in the regulation.
BRĖŽINIŲ APRAŠYMASDESCRIPTION OF DRAWINGS
Pav. 1 struktūros iš kompozitinės ar polimerinės medžiagos likutinio resurso stebėjimo sistema.Fig. 1: A system for monitoring the residual resource of structures made of composite or polymer material.
Pav. 2 pavaizduota sistemos pagal Pav. 1 loginė schema.Fig. 2 shows the logic diagram of the system according to Fig. 1.
Pav. 3 pavaizduotas kompozitinės medžiagos kokybės blogėjimo proceso struktūrinė schema.Figure 3 shows a flowchart of the degradation process of a composite material.
Pav. 1 parodyta struktūra iš kompozitinės ar polimerinės medžiagos likutinio resurso stebėjimo sistema, kurią, sudaro kompozito struktūra 1, kurioje įtaisytas triboelektrinis jutiklis 2, kuris sudarytas iš kompozito matricos fragmento 3, sudaryto iš elektrai laidaus siūlo 4, triboelektriškai aktyvaus polimero sluoksnio 5 bei išorinis elektrodas 6. Apkrovus konstrukciją 1 išorine jėga, slėgiu ar sukimo momentu, joje atsiranda deformacijos, kurios sukelia paviršių trintį ir triboelektrinis jutiklis 2 sukuria elektrostatinį krūvį. Sis elektrinis krūvis toliau kaupiamas ir apdorojamas.Fig. 1 shows a structure of a composite or polymer material residual resource monitoring system, which consists of a composite structure 1, in which a triboelectric sensor 2 is installed, which consists of a composite matrix fragment 3, consisting of an electrically conductive thread 4, a triboelectrically active polymer layer 5 and an external electrode 6. When the structure 1 is loaded with an external force, pressure or torque, deformations occur in it, which cause surface friction and the triboelectric sensor 2 creates an electrostatic charge. This electric charge is further accumulated and processed.
Pav. 2 parodyta nuovargio lygio nustatymo sistemos duomenų apdorojimo įranga. Ji sudaryta ir triboelektrinio jutiklio 2 su elektrai laidžių siūlu 4, triboelektriškai aktyvaus polimero sluoksniu 5 ir išorinio elektrodu 6, sujungto su signalo normavimo-stiprinimo grandine 7, kalibruotos iškrovos grandine 8, duomenis apdorojančio mikroprocesoriaus komplekso 9, turinčio savyje analoginio-skaitmeninio signalo keitiklį 10, procesorių 11 ir atmintinę 12, perduodančio viena iš jungčių (laidine - USB, Ethernet; belaide - wi-fi, bluetooth) skaitmeniniai duomenų pateikties ir kaupimo įrangai 13 - personaliniam kompiuteriui, planšetiniam kompiuteriui ar mobiliajam telefonui.Fig. 2 shows the data processing equipment of the fatigue level determination system. It consists of a triboelectric sensor 2 with an electrically conductive thread 4, a triboelectrically active polymer layer 5 and an external electrode 6, connected to a signal normalization-amplification circuit 7, a calibrated discharge circuit 8, a data processing microprocessor complex 9, which includes an analog-to-digital signal converter 10, a processor 11 and a memory 12, which transmits data via one of the connectors (wired - USB, Ethernet; wireless - wi-fi, bluetooth) to digital data presentation and storage equipment 13 - a personal computer, tablet computer or mobile phone.
Pav. 3 parodyta kompozitinės medžiagos savybių kitimo charakteristika, kurios savybės naudojamos kompozito likutinės tarnavimo laiko vertės nustatymui. Ribos grafike žymi sistemos stiprumo nusistovėjimo pradžią bei tikėtiną tarnavimo amžių, po kurio sistemos garantuotos stiprumo ir stabilumo savybės nėra išlaikomos.Fig. 3 shows the characteristic of the change in the properties of a composite material, the properties of which are used to determine the residual service life value of the composite. The limits in the graph indicate the beginning of the system's strength stabilization and the expected service life, after which the guaranteed strength and stability properties of the system are not maintained.
DETALUS IŠRADIMO APRAŠYMASDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Sistema sudaryta iš triboelektrinio jutiklio (pav. 1 pozicijos 1-4), kuris dėl kompozitinės struktūros deformacijos sudaro judesį triboelektrinio jutiklio 2 viduje, tuo pačiu gamina statinį elektros krūvį, kuris patenka į signalo apdorojimo sistemą. Signalo apdorojimo sistema, kuri pateikiama pav. 2, sudaryta iš signalo normavimo-stiprinimo grandinės 7, kuri signalą parengia tolimesniam apdorojimui. Si grandinės dalis riboja įtampos šuolius, kurie atsiranda dėl didesnių judesio amplitudžių bei deformacijos greičio. Sukaupta elektros energija laikinai saugoma kalibruotos iškrovos grandinėje 8, tuo pačiu paversdama momentinę įtampos reikšmę kalibruotos iškrovos grandinėje 8 elektros srovės generavimo efektyvumo matu, kalibruotos iškrovos grandinės parametrai parenkami pagal sistemos aktyvumą bei virpesių dažnį. Iš kalibruotos iškrovos grandinės 8 įtampos signalas perduodamas mikroprocesoriui 9, kur signalo amplitudės reikšmės paverčiamos skaitmeninėmis reikšmėmis analoginio skaitmeninio signalo keitiklyje (ADC) 10, procesorius 11 sumuoja skaitmenines reikšmes atmintinėje 12. Procesorius 11 veikia naudodamas programą, kuri fiksuoja nustatytu laiko momentu surinktas atstojamosios įtampos reikšmes, padaugina jas iš mastelio koeficiento ir jas sumuoja. Si suma yra sistemos būsenos entropijos išraiška, kuri sudaro sukauptos kompozito deformacijos reikšmę. Si suma perduodama išoriniams įrenginiams 13, kuriuose entropijos reikšmė ir fiksuojama. Sistemos entropija įvertinama kaip baudos funkcija, kurios skaitinė reikšmė neturi fizinės prasmės, tačiau šios funkcijos reikšmės skirtingais laiko momentais rodo medžiagos nuovargį bei leidžia nustatyti kritinį likutinį resursą, kaip parodyta Pav. 3. Sistemos entropijos reikšmė gali būti lyginama su kitos sistemos reikšmėmis, todėl rodoma entropijos reikšmė atspindi sistemos vertę absoliutiniu dydžiu.The system consists of a triboelectric sensor (Fig. 1, positions 1-4), which, due to the deformation of the composite structure, creates a movement inside the triboelectric sensor 2, at the same time producing a static electric charge, which enters the signal processing system. The signal processing system, which is presented in Fig. 2, consists of a signal normalization-amplification circuit 7, which prepares the signal for further processing. The part of the Si circuit limits the voltage spikes that occur due to larger movement amplitudes and deformation rates. The accumulated electrical energy is temporarily stored in the calibrated discharge circuit 8, at the same time converting the instantaneous voltage value in the calibrated discharge circuit 8 into a measure of the efficiency of electric current generation, the parameters of the calibrated discharge circuit are selected according to the activity of the system and the oscillation frequency. The voltage signal from the calibrated discharge circuit 8 is transmitted to the microprocessor 9, where the signal amplitude values are converted into digital values in the analog-to-digital converter (ADC) 10, the processor 11 sums the digital values in the memory 12. The processor 11 operates using a program that records the values of the representative voltage collected at a given time, multiplies them by a scale factor and sums them. The sum Si is an expression of the entropy of the system state, which forms the value of the accumulated composite deformation. The sum Si is transmitted to external devices 13, where the entropy value is recorded. The entropy of the system is estimated as a penalty function, the numerical value of which has no physical meaning, but the values of this function at different times indicate the fatigue of the material and allow determining the critical residual resource, as shown in Fig. 3. The entropy value of the system can be compared with the values of another system, therefore the displayed entropy value reflects the value of the system in absolute terms.
Visa sistema veikia, kai dėl apkrovų deformuojama kompozitinis struktūrinis elementas, kuriame sumontuotas jutiklis, deformuojasi, tuo pačiu sukurdamas statinį elektros krūvį triboelektriniame jutiklyje. Sis krūvis toliau perduodamas duomenų kaupimo ir apdorojimo grandinei (pav. 2), kuri suformuoja vidutinę įtampos reikšme užduoti laiko intervalu, ši įtampa nuskaitoma iš kondensatoriaus su nuotėkio grandine 8. Analoginis signalas paverčiamas duomenimis mikroprocesoriaus komplekse 9 ir gauta reikšmė perduodama kompiuteriui tolimesnei analizei. Pagal entropijos kaupimo grafiką, pateiktą pav. 3, nustatoma sukaupta kompozitinio komponento nuovargio reikšmė bei tikėtinas jos likutinis resursas. Sis resursas yra sistemos veikimo rezultatas.The entire system operates when the composite structural element in which the sensor is installed is deformed due to loads, while creating a static electric charge in the triboelectric sensor. This charge is further transmitted to the data storage and processing circuit (Fig. 2), which forms the average voltage value for a given time interval, this voltage is read from the capacitor with a leakage circuit 8. The analog signal is converted into data in the microprocessor complex 9 and the resulting value is transmitted to the computer for further analysis. According to the entropy accumulation graph, presented in Fig. 3, the accumulated fatigue value of the composite component and its expected residual resource are determined. This resource is the result of the system operation.
IŠRADIMO REALIZAVIMASIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Išradimas realizuojamas įliejant ar įklijuojant jutiklį ar jutiklių sistemą kompozite jo gamybos metu. Jutiklių jungiamieji laidai išvedami iš medžiagos ir sujungiami su duomenų kaupimo ir apdorojimo įranga, kuri montuojama kompozitinio komponento išorėje. Visa ši sistema yra kompaktiška ir gali būti tiesiog klijuojama ar kitaip tvirtinama prie komponento ar nutolusiame konstrukcijos fragmente. Pavyzdžiui, aviacijoje ji gali būti klijuojama tiesiog prie neaktyvaus paviršiaus šalia tiriamojo kompozitinio komponento. Signalas nuo duomenų kaupimo ir perdavimo sistemos nuskaitomas periodiškai, tam naudojamas laidinis ar bevielis ryšys. Gautas rezultatas - medžiagoje sukauptos entropijos lygis padeda nustatyti medžiagos resurso likutį ir naudojamas priimant sprendimus apie tokio kompozitinio komponento tolimesnio naudojimo galimybę ir numatomą jo tarnavimo periodą.The invention is implemented by embedding or gluing a sensor or sensor system in a composite during its production. The sensor connecting wires are brought out of the material and connected to data acquisition and processing equipment, which is mounted on the outside of the composite component. This entire system is compact and can be simply glued or otherwise attached to the component or to a remote structural fragment. For example, in aviation, it can be glued directly to an inactive surface near the composite component under study. The signal from the data acquisition and transmission system is read periodically, using a wired or wireless connection. The result obtained - the level of entropy accumulated in the material - helps to determine the remaining resource of the material and is used when making decisions about the possibility of further use of such a composite component and its expected service life.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LT2024007A LT7110B (en) | 2024-03-04 | 2024-03-04 | SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING ACCUMULATED FATIGUE OF COMPOSITE MATERIALS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LT2024007A LT7110B (en) | 2024-03-04 | 2024-03-04 | SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING ACCUMULATED FATIGUE OF COMPOSITE MATERIALS |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
LT2024007A LT2024007A (en) | 2024-11-11 |
LT7110B true LT7110B (en) | 2024-12-10 |
Family
ID=93375935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
LT2024007A LT7110B (en) | 2024-03-04 | 2024-03-04 | SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING ACCUMULATED FATIGUE OF COMPOSITE MATERIALS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
LT (1) | LT7110B (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7924031B2 (en) | 2005-02-23 | 2011-04-12 | Watkins Jr Kenneth S | Health monitoring method for composite materials |
DK2866596T3 (en) | 2012-06-29 | 2017-01-23 | Smart Solutions Tech S L | ELECTRONIC TEXTILE DEVICE |
CN105158256B (en) | 2015-09-30 | 2017-08-29 | 山东大学 | A kind of online health monitor method of composite |
US9790928B2 (en) | 2012-09-21 | 2017-10-17 | Georgia Tech Research Corporation | Triboelectric generators and sensors |
US10605783B2 (en) | 2015-08-20 | 2020-03-31 | United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa | System and method for progressive damage monitoring and failure event prediction in a composite structure |
US20210404844A1 (en) | 2018-10-15 | 2021-12-30 | National University Of Singapore | Triboelectric sensor and control system |
-
2024
- 2024-03-04 LT LT2024007A patent/LT7110B/en unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7924031B2 (en) | 2005-02-23 | 2011-04-12 | Watkins Jr Kenneth S | Health monitoring method for composite materials |
DK2866596T3 (en) | 2012-06-29 | 2017-01-23 | Smart Solutions Tech S L | ELECTRONIC TEXTILE DEVICE |
US9790928B2 (en) | 2012-09-21 | 2017-10-17 | Georgia Tech Research Corporation | Triboelectric generators and sensors |
US10605783B2 (en) | 2015-08-20 | 2020-03-31 | United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa | System and method for progressive damage monitoring and failure event prediction in a composite structure |
CN105158256B (en) | 2015-09-30 | 2017-08-29 | 山东大学 | A kind of online health monitor method of composite |
US20210404844A1 (en) | 2018-10-15 | 2021-12-30 | National University Of Singapore | Triboelectric sensor and control system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LT2024007A (en) | 2024-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2360759C (en) | Diagnostic layer and methods for detecting structural integrity of composite and metallic materials | |
Park et al. | Overview of piezoelectric impedance-based health monitoring and path forward | |
Dumstorff et al. | Integration without disruption: The basic challenge of sensor integration | |
JP5434356B2 (en) | Biological electrode | |
CA3145503C (en) | Deformable sensor | |
JP2013517468A (en) | Wireless fatigue sensor for monitoring the health of structures | |
WO2008043250A1 (en) | Smart coating for damage detected information, inspecting device and damage inspecting method using said coating | |
US20170167932A1 (en) | Integrated sensors for structural health monitoring | |
Huang et al. | A stacked dual-frequency microstrip patch antenna for simultaneous shear and pressure displacement sensing | |
Zymelka et al. | Carbon-based printed strain sensor array for remote and automated structural health monitoring | |
Li et al. | Wireless passive flexible strain sensor based on aluminium nitride film | |
CN101822542A (en) | Thoracic abdominal breathing detector and method for detecting breathing | |
LT7110B (en) | SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING ACCUMULATED FATIGUE OF COMPOSITE MATERIALS | |
US20120081136A1 (en) | Coating monitor for evaluating the effectiveness of protective coatings | |
Cha et al. | Torsion sensing on a cylinder using a flexible piezoelectric wrist band | |
US5272400A (en) | Expulsive ice detector | |
CN111551139A (en) | A wireless sensor for self-energy structure monitoring based on piezoelectric effect | |
Hadas et al. | Piezoceramic patches for energy harvesting and sensing purposes | |
CN107843390B (en) | Flexible force sensor curvature influence testing device and method | |
CN106580519B (en) | A kind of medical components of measurable balloon diameter variation | |
Hehr et al. | Embedded carbon nanotube sensor thread for structural health monitoring and strain sensing of composite materials | |
JP2018009820A (en) | Structural strain sensor and method of detecting structural strain | |
Gao et al. | Fabric‐Reinforced Functional Insoles with Superior Durability and Antifracture Properties for Energy Harvesting and AI‐Empowered Motion Monitoring | |
Mäder et al. | Strain sensing using single carbon fibres | |
KR102528089B1 (en) | Grip strength measurement golves for diagnosing sarcopenia based on a flexible pressure sensor and module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB1A | Patent application published |
Effective date: 20241111 |
|
FG9A | Patent granted |
Effective date: 20241210 |