Лаборатория интеллектуальных конструкций


Страница на сайте Фонда перспективных исследований
fpi

«Интеллектуальные конструкции» появились благодаря новейшим достижением высоких технологией и стали закономерным этапом развития в проектировании конструкций.

В лаборатории

«Разумность» и «ум», трактуется как способность «интеллектуальных конструкций» самопроизвольно, «инстинктивно» отвечать на незапрограммированные ситуации, т.е. адаптироваться к неожиданностям с целью выживания. Требуется, чтобы «интеллектуальные конструкции» компенсировали возникающие ограничения внешней среды, противодействовали им, сами исправляли повреждения, вызванные ими, или самовоспроизводились в наиболее подходящей форме.

Под «приобретением навыков» понимается улучшение адаптивного ответа в результате обучения, т.е. достижения наилучшей реакции «интеллектуальных конструкций» на изменяющиеся условия окружающей среды.

Для обеспечения навыков «интеллектуальных конструкций» в «ощущении» предельных ситуаций, то есть улучшении адаптивного ответа в результате обучения, достижении наилучшей реакции ИКМ на изменяющиеся условия окружающей среды концепция «интеллектуальных конструкций» включает следующие основные элементы:

— контроль базовых функций;

— оптимизацию свойств путем обучения;

— выбор нового поведения «интеллектуальных конструкций» исходя из настроенности на окружающую среду (датчик);

— анализ ситуации (процессор);

— способность реагировать (актюатор).

Таким образом, «интеллектуальные конструкции» – это новые виды конструкций, обладающих способностью «ощущать» внешние воздействия и собственное состояние, контролируемым образом реагировать на эти ощущения.

 

IMG_5410

В настоящее время можно отметить три типа «интеллектуальных конструкций»

  • пассивная – проектируемая для диагностики состояния;
  • реактивная – обладающая структурно – интегрированной системой оптических микродатчиков и актюарной управляющей системой;
  • интеллектуальная – способная к адаптивному обучению и изменяющая характер своего реактивного ответа в зависимости от условий и приобретенного опыта.

Современные «интеллектуальные конструкции» перспективны для изготовления, функционирования и обеспечения безопасности, надежности и обслуживания авиа-космических систем различного назначения.

В частности, для:

— демпфирования колебаний авиа-космических конструкций, в части вибраций и фиксации нарушений структурной целостности и деструкции, причем при использовании КМ актюаторами могут быть монолитные приводные элементы, не содержащие трущихся частей.

— создания изделий с пониженным уровнем радарной заметности;

Фундаментальные задачи, решаемые с помощью «интеллектуальных конструкций» могут быть сформулированы следующим образом:

— отслеживание и оценка повреждений;

— экспериментальный анализ повреждений;

— обеспечение работоспособности, обслуживания и контроля систем и вспомогательных установок;

— контроль хода технологических процессов, в частности, при изготовлении изделий из КМ и при автоматизации технологических процессов.

                        

«Интеллектуальные конструкции» на основе волоконно-оптических датчиков

Особенность работы в области волоконно-оптических технологий

Оптические датчики могут быть непосредственно встроены в композиционный материал без структурной дисфункции, поскольку оптические волокна выдерживают высокие температуры и давления и при этом имеют весьма небольшие размеры.

Общая концепция оптико-волоконных датчиков для диагностики КМ была заимствована из техники связи. Наблюдения за состоянием конструкции осуществляются путем регистрации изменений характеристик передачи или отражения оптического сигнала под влиянием изменений в окружающем оптическое волокно материале.

В предъявляемые к оптико-волоконным датчиков для «умных» конструкций требования входит:

— минимальное искажение пространственного распределения армирующего волокна;

— сохранение механических свойств КМ после встраивания датчика;

— сохранение требуемого коэффициента затухания оптического волокна по окончании процесса встраивания;

— наличие прочных и совместных с материалом композита соединений для ввода – вывода лазерного излучения.

Известно несколько методов детектирования – получение и обработка собственных сигналов материала, возникающих при механическом (или ином) воздействии на него:

— акустическая эмиссия;

— электронная эмиссия;

— молекулярная эмиссия;

— электромагнитная эмиссия.

При воздействии на материал динамических нагрузок (удар, импульсное акустическое или тепловое воздействие) эмиссия возникает как в точке воздействия, так и по трассе распространения акустических волн, созданных воздействием. Этот метод требует исключительно высокой чувствительности и разрешающей способности анализирующей аппаратуры. Серьезной проблемой является также и расшифровка сигналов.