يعد تصميم الطائرات وتصنيعها أحد أكثر المجالات تعقيدًا وتقدمًا من الناحية التكنولوجية في العالم. تعتمد موثوقيتها في المقام الأول على تصميم هيكل الطائرة وعمليات تجميع المكونات وخصائص المواد ومراقبة جودة المكونات الرئيسية. هذه العوامل جزء لا يتجزأ من كل حلقة في سلسلة الصناعة بأكملها من التصميم إلى التصنيع. لذلك، تؤثر نتائج اختبار أداء المواد والميكانيكا الهيكلية بشكل مباشر على سلامة الطيران.
يُستخدم نظام Revealer DIC على نطاق واسع في مجال الطيران لقياس والتحقق من التشوه الهيكلي والاهتزاز في ظل ظروف عمل مختلفة. فهو يحل محل طرق قياس التمدد ومقياس الانفعال التقليدية بنهج قياس كامل المجال عالي الدقة وغير تلامسي ومرئي. ويمكن دمج النظام بسهولة في بيئات الاختبار مثل غرف الاختبار البيئي وأنفاق الرياح ومقاعد اختبار التعب، مما يوفر بيانات قياس الإزاحة والانفعال لاختبار المواد وفحص المكونات وفحص الطائرات بالكامل أثناء عملية تصنيع الطائرات.
اختبار مادة الغلاف المرن للطائرات التي تعمل في نفق الرياح
أثناء الطيران عالي السرعة، يتسبب الاحتكاك بين الغاز وسطح مادة الجلد في تحويل كمية كبيرة من الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية ونقلها إلى سطح الجلد. لذلك، يتأثر أداء مادة الجلد بزوايا الهجوم المختلفة وسرعات الرياح ودرجات الحرارة. يحتاج الباحثون الذين يدرسون خصائص مواد الجلد بشكل عاجل إلى فهم الخصائص الميكانيكية لبنيتها في ظل ظروف عمل مختلفة.
أجرى فريق بحثي اختبار نفق الرياح على جلود الطائرات المرنة لدراسة تأثير زاوية الهجوم وسرعة الرياح ودرجة الحرارة على أداء المواد المرنة لأجنحة الطائرات بزاوية مسح 7 درجات. استخدمت التجربة كاميرتين عاليتي السرعة من نوع Revealer لالتقاط حالات الحركة للجلود المرنة في ظل ظروف مختلفة في نفق الرياح. من خلال نظام Revealer DIC، تم التحكم في المتغيرات ذات الصلة وتحليلها للحصول على بيانات التشوه والاهتزاز للمواد المرنة للجناح عند زوايا هجوم مختلفة وسرعات الرياح ودرجات الحرارة بزاوية مسح 7 درجات. تم الحصول على معلمات النمط ومعلومات شكل النمط مباشرة من البرنامج.
بحث حول نموذج رفرفة الذيل العمودي تحت حمل الرياح في نفق الرياح
تحت الأحمال الديناميكية الهوائية لنفق الرياح، تتأثر خصائص رفرفة جناح الذيل بعوامل مثل زاوية هجوم التدفق الوارد، وصلابة توصيل المكونات، وصلابة توصيل سطح التحكم. كانت دراسة تصور خصائص الرفرفة دائمًا موضوعًا ساخنًا للبحث، وخاصة فيما يتعلق بالتشوه والاهتزاز. من خلال التصوير الفوتوغرامتري، يتم الحصول على تشوه وتغيرات الموقف للنموذج التجريبي في نفق الرياح بسبب قوى الرياح، وبالتالي التحقق من حالة القوة للنموذج في ظل ظروف عمل مختلفة.
استخدمت إحدى المؤسسات كاميرتين عاليتي السرعة أثناء تجربة محاكاة لالتقاط ظروف خفقان نموذج نفق الرياح بذيل معلق. وباستخدام نظام PMLAB DIC من Revealer، قاموا بتحليل الاهتزازات والتشوهات النقطية (منطقة C) في مواقع مختلفة (نقاط محددة) تحت سرعات رياح مختلفة، وحصلوا على معلمات وضع الاهتزاز وأشكال زعنفة الذيل. قدمت نتائج البحث دعمًا للبيانات لتطوير نوع معين من الطائرات.
اختبار الانحناء الحراري عالي الحرارة لألواح C/SiC المركبة
مع التطور السريع لصناعة الطيران والفضاء في الصين، أصبحت سرعة طيران الطائرات الجديدة أسرع وأسرع. وهذا يجلب متطلبات أعلى لهياكل الحماية الحرارية الخاصة بها. ونتيجة لذلك، أصبحت الخصائص الميكانيكية عالية الحرارة للمواد الهيكلية الحرارية أساسًا مهمًا لتصميم أنظمة الحماية الحرارية وهياكل الطائرات. يعد الارتباط الرقمي للصور (DIC) طريقة قياس تشوه غير تلامسية ناشئة في السنوات الأخيرة. بالمقارنة مع طرق قياس التشوه التقليدية، فإنه يتمتع بمزايا نطاق التطبيق الواسع، والتكيف البيئي القوي، والتشغيل البسيط، ودقة القياس العالية. له مزايا فريدة خاصة في القياسات التجريبية عالية الحرارة.
في تجربة الانحناء الحراري عالي الحرارة لألواح المواد المركبة C/SiC التي أجراها فريق بحثي، تم استخدام نظام PMLAB DIC لمراقبة وتحليل عملية تشوه سطح المادة مع تحميل درجة الحرارة من درجة حرارة الغرفة إلى 1000 درجة مئوية. تم الحصول على نتائج قياسات التصور الكامل للمجال، وتمت دراسة آلية الارتباط بين درجة الحرارة وتشوه المواد المركبة C/SiC.
عينة معدنية مستوية ذات توتر أحادي المحور (تأثير PLC)
في مجال مواد الطيران والفضاء، تظهر العديد من المواد السبائكية ظاهرة عدم استقرار بلاستيكية خاصة في ظل ظروف تحميل معينة، وهي تأثير ليدر وتأثير بورتيفين-لو شاتيليه (PLC). يمكن قمع تأثير ليدر من خلال تطبيق إجهاد مسبق، بينما يحدث تأثير PLC أثناء مرحلة التصلب أثناء العمل، مما يؤدي إلى تشوه موضعي بتدرج إجهاد عالي يجعل سطح المادة خشنًا، مما يؤثر على عمر الخدمة والخصائص الميكانيكية للمادة. يركز الارتباط الرقمي للصور (DIC)، كطريقة قياس مجال كامل للتصور، على الخصائص المكانية لنطاقات التشوه الموضعية. بالاقتران مع توصيف التنظيم المجهري وتحليل المجال الزمني، فإنه يكشف عن الآليات الفيزيائية الأساسية، مما يوفر أساسًا نظريًا لقمع تأثير PLC في المواد.
أجرى فريق بحثي دراسة حول تأثير PLC من خلال تصوير قطعة اختبار معدنية مسطحة تحت توتر أحادي المحور باستخدام نظام Revealer PMLAB DIC. أدى ذلك إلى الحصول على منحنى تسلسل الفراغ الرئيسي الأول، والإجهاد الرئيسي الأول على طول خط الكشف، وتحليل حالة الإجهاد الداخلي. يعكس التحليل التدريجي بشكل حدسي حدوث وحركة نطاق PLC.
ملخص
أصبحت تقنية DIC أداة ووسيلة مهمة في مجال البحث والتصنيع في مجال الطيران والفضاء، حيث تغطي العملية بأكملها من اختبار المواد، وفحص الأجزاء والمنتجات، واختبار التأثير والحركة، إلى محرك الطيران، وفحص الآلة بأكملها، والصيانة، والصيانة.
يتعاون فريق Revealer مع مجموعة أبحاث PMLAB التابعة للأستاذ Zhang Qingchuan، والتي تتبع جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين، في البحث والتطوير لتقنيات القياس البصري الجديدة وتطبيقاتها. ويركزون على توفير حلول قياس بصري ثلاثية الأبعاد عالية الدقة للمجالات المهنية مثل الفضاء وعلوم المواد والهندسة المدنية وهندسة المركبات. كما سيواصل Revealer السعي لاستكشاف المزيد من تطبيقات رقمنة الصور ودعم الابتكار والبحث والتطوير في تكنولوجيا الفضاء في بلدنا وضخ حيوية جديدة في مجال تكنولوجيا القياس البصري.
