Witold Rządkowski

Badanie stanu odkształceń materiałów kompozytowych z zastosowaniem czujników piezoelektrycznych

Abstract:

W pracy zostały przedstawione wyniki badań nad zastosowaniem przetworników piezoelektrycznych do pomiaru odkształceń w konstrukcjach lotniczych, w szczególności cienkościennych wykonanych z kompozytu szklano-epoksydowego. W początkowych rozdziałach opisano zjawisko piezoelektryczne, zachodzące w nim procesy oraz typowe, stosowane materiały. W rozdziale trzecim zostały zaprezentowane badania literaturowe na temat zastosowania przetworników piezoelektrycznych w różnych dziedzinach nauki i przemysłu, a w rozdziale czwartym skupiono się wyłącznie na użyciu ich w przemyśle lotniczym. Kolejny rozdział poświęcony jest na opis wyników otrzymanych eksperymentalnie, podczas badań z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej. Ważnym elementem pracy jest podrozdział prezentujący eksperymenty z wykorzystaniem metody cyfrowej korelacji obrazu, która pozwala na zbadanie lokalnego wpływu przetwornika piezoelektrycznego na sztywność obserwowanej próbki. Podobne doświadczenia przeprowadzono w rozdziale siódmym, gdzie numerycznie zostały zweryfikowane badania doświadczalne. W rozdziale ósmym przedstawiono nowy rodzaj czujnika piezoelektrycznego jaki został opracowany podczas prac. Został on zastrzeżony w Urzędzie Patentowym RP i obecnie trwają prace na jego dokładnym zbadaniem. W pracy szczególny nacisk postawiono na zbadanie samej użyteczności przetworników piezoelektrycznych w pomiarach odkształceń konstrukcji lotniczych, ze szczególnym naciskiem na określenie wpływu obecności czujnika na lokalną sztywność badanego kompozytu szklano-epoksydowego. Problem z rejestracją przebiegów statycznych i wolnozmiennych został rozwiązany przez zastosowanie autorskiego wzmacniacza. Uzyskane wyniki doświadczalne oraz numeryczne wskazują na konieczność zachowania ostrożności przy interpretacji odkształceń jako funkcji uzyskanych napięć. Każdy czujnik piezoelektryczny po montażu powinien być przeskalowany, gdyż obecność samego przetwornika znacząco wpływa na sztywność badanego obiektu, a wiec również i na wartość odkształceń.