El diseño y la fabricación de aeronaves es uno de los campos más complejos y tecnológicamente avanzados del mundo. Su fiabilidad depende principalmente del diseño estructural del fuselaje, de los procesos de montaje de los componentes, de las propiedades de los materiales y del control de calidad de los componentes clave. Estos factores son fundamentales para cada eslabón de toda la cadena industrial, desde el diseño hasta la fabricación. Por tanto, los resultados de las pruebas de rendimiento de los materiales y de la mecánica estructural afectan directamente a la seguridad del vuelo.
El sistema DIC Revealer se utiliza ampliamente en el campo aeroespacial para medir y verificar la deformación estructural y la vibración en diferentes condiciones de trabajo. Reemplaza los métodos tradicionales de medición con extensómetros y galgas extensométricas por un método de medición de campo completo, visual, sin contacto y de alta precisión. El sistema se puede integrar fácilmente en entornos de prueba, como cámaras de prueba ambientales, túneles de viento y bancos de prueba de fatiga, y proporciona datos de medición de desplazamiento y deformación para pruebas de materiales, inspección de componentes e inspección completa de aeronaves durante el proceso de fabricación de aeronaves.
Prueba de material de revestimiento flexible para aeronaves en túnel de viento
Durante el vuelo a alta velocidad, la fricción entre el gas y la superficie del material de la piel hace que una gran cantidad de energía cinética se convierta en energía térmica y se transfiera a la superficie de la piel. Por lo tanto, el rendimiento del material de la piel se ve afectado por diferentes ángulos de ataque, velocidades del viento y temperaturas. Los investigadores que estudian las propiedades de los materiales de la piel necesitan urgentemente comprender las características mecánicas de su estructura en diferentes condiciones de trabajo.
Un equipo de investigación realizó una prueba en túnel de viento sobre revestimientos flexibles de aeronaves para estudiar los efectos del ángulo de ataque, la velocidad del viento y la temperatura en el rendimiento de los materiales flexibles para alas de aeronaves en un ángulo de barrido de 7°. El experimento utilizó dos cámaras Revealer de alta velocidad para capturar los estados de movimiento de los revestimientos flexibles en diferentes condiciones en el túnel de viento. A través del sistema DIC Revealer, se controlaron y analizaron las variables relevantes para obtener datos de deformación y vibración de los materiales flexibles del ala en varios ángulos de ataque, velocidades del viento y temperaturas con un ángulo de barrido de 7°. Los parámetros modales y la información de la forma modal se obtuvieron directamente del software.
Investigación sobre el aleteo del modelo de cola vertical bajo carga de viento en túnel de viento
Bajo cargas aerodinámicas en túnel de viento, las características de aleteo del ala de cola se ven influenciadas por factores como el ángulo de ataque del flujo entrante, la rigidez de la conexión de los componentes y la rigidez de la conexión de la superficie de control. El estudio de visualización de las características de aleteo siempre ha sido un tema de investigación candente, especialmente para la deformación y la vibración. A través de la fotogrametría, se obtienen la deformación y los cambios de actitud del modelo experimental en el túnel de viento debido a las fuerzas del viento, verificando así el estado de fuerza del modelo en diferentes condiciones de trabajo.
Una institución empleó dos cámaras de alta velocidad durante un experimento simulado para capturar las condiciones de aleteo de un modelo de túnel de viento con una cola en voladizo. Mediante el uso del sistema PMLAB DIC de Revealer, analizaron las vibraciones y las deformaciones por moteado (área C) en diferentes ubicaciones (puntos marcados) bajo varias velocidades del viento, obteniendo los parámetros del modo de vibración y las formas de la aleta de cola. Los hallazgos de la investigación proporcionaron datos de apoyo para el desarrollo de un cierto tipo de aeronave.
Prueba de pandeo térmico a alta temperatura de placas compuestas de C/SiC
Con el rápido desarrollo de la industria aeroespacial de China, la velocidad de vuelo de las nuevas aeronaves es cada vez más rápida. Esto conlleva mayores requisitos para sus estructuras de protección térmica. Como resultado, las propiedades mecánicas de alta temperatura de los materiales estructurales térmicos se han convertido en una base importante para el diseño de sistemas de protección térmica y estructuras de aeronaves. La correlación de imágenes digitales (DIC) es un método de medición de deformación sin contacto emergente en los últimos años. En comparación con los métodos de medición de deformación tradicionales, tiene las ventajas de un amplio rango de aplicaciones, una fuerte adaptabilidad ambiental, un funcionamiento sencillo y una alta precisión de medición. Tiene ventajas únicas especialmente en mediciones experimentales de alta temperatura.
En el experimento de pandeo térmico a alta temperatura de placas de material compuesto de C/SiC realizado por un equipo de investigación, se utilizó el sistema PMLAB DIC para observar y analizar el proceso de deformación de la superficie del material a medida que la temperatura se cargaba desde la temperatura ambiente hasta los 1000 grados Celsius. Se obtuvieron los resultados de las mediciones de visualización de campo completo y se estudió el mecanismo de correlación entre la temperatura y la deformación de los materiales compuestos de C/SiC.
Tensión uniaxial de probeta metálica plana (efecto PLC)
En el campo de los materiales aeroespaciales, muchos materiales de aleación presentan fenómenos especiales de inestabilidad plástica bajo ciertas condiciones de carga, a saber, el efecto Liiders y el efecto Portevin--Le Chatelier (PLC). El efecto Liider se puede suprimir aplicando una predeformación, mientras que el efecto PLC se produce durante la etapa de endurecimiento por deformación, lo que provoca una deformación localizada con un gradiente de deformación elevado que vuelve áspera la superficie del material, lo que afecta la vida útil y las propiedades mecánicas del material. La correlación de imágenes digitales (DIC), como método de medición de campo completo de visualización, se centra en las características espaciales de las bandas de deformación localizadas. Combinada con la caracterización de la organización microscópica y el análisis del dominio del tiempo, revela los mecanismos físicos subyacentes, proporcionando una base teórica para suprimir el efecto PLC en los materiales.
Un equipo de investigación realizó un estudio sobre el efecto PLC fotografiando una pieza de prueba de metal plana bajo tensión uniaxial utilizando el sistema DIC Revealer PMLAB. Esto dio como resultado la obtención de la primera curva de secuencia de vacío de deformación principal, la primera deformación principal a lo largo de la línea de detección y un análisis de la situación de deformación interna. El análisis incremental refleja intuitivamente la aparición y el movimiento de la banda PLC.
Resumen
La tecnología DIC se ha convertido en una herramienta y un medio importante en el campo de la investigación y la fabricación aeroespacial, cubriendo todo el proceso desde pruebas de materiales, inspección de piezas y productos, pruebas de impacto y movimiento, hasta motores aeroespaciales, inspección de máquinas completas, mantenimiento y mantenimiento.
El equipo de Revealer, en colaboración con el grupo de investigación PMLAB del profesor Zhang Qingchuan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, se dedica a la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías de medición óptica y sus aplicaciones. Se centran en proporcionar soluciones de medición óptica tridimensional de alta precisión para campos profesionales como la industria aeroespacial, la ciencia de los materiales, la ingeniería civil y la ingeniería de vehículos. Revealer también seguirá esforzándose por explorar más aplicaciones de digitalización de imágenes, apoyar la innovación y la investigación y el desarrollo de la tecnología aeroespacial en nuestro país e inyectar nueva vitalidad en el campo de la tecnología de medición óptica.
