Мониторинг технического состояния композитных конструкций: всесторонний обзор

В настоящем исследовании представлен всесторонний обзор истории исследований и разработок различных методов обнаружения повреждений в области композитных конструкций. Различные отрасли инженерии, включая машиностроение, архитектуру, гражданское строительство и аэрокосмическую технику, используют превосходные механические свойства композитных материалов. Вследствие своей гетерогенной природы композитные материалы могут подвергаться нескольким сложным нелинейным видам повреждений, включая повреждения от ударов, расслоение, растрескивание матрицы, разрушение волокон и образование пустот. Поэтому раннее обнаружение повреждений композитных конструкций может помочь предотвратить катастрофические события и трагические последствия, такие как авиакатастрофы, что обусловливает необходимость разработки надежных алгоритмов мониторинга технического состояния конструкций (structural health monitoring, SHM). В работе сначала рассматриваются различные методы неразрушающего контроля повреждений, затем исследуются методы обнаружения повреждений на основе вибрации с анализом их преимуществ и недостатков, а в заключение подробно обсуждается нелинейный гибридный метод, известный как метод виброакустической модуляции. Для решения задач обнаружения повреждений композитных конструкций широко применяются передовая обработка сигналов, машинное обучение и глубокое обучение. Поэтому все эти методы подробно исследованы. С учетом широкого применения нового поколения интеллектуальных композитов в различных областях отдельный раздел посвящен этим материалам. В конце статьи представлены заключительные замечания и предложения по дальнейшим исследованиям.