مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارزیابی خرابی در ورق های چند لایه کامپوزیتی دارای آسیب دایروی تحت بارگذاری کششی با روش برهمنگاری تصاویر دیجیتال

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
امروزه استفاده از سیستم غیرتماسی برهم‌نگاری تصاویر دیجیتال برای عیب‌یابی کامپوزیت‌ها به دلیل مزایای آن مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش با استفاده از روش برهم‌نگاری تصاویر دیجیتال شکل، موقعیت و مساحت ناحیه خرابی در نمونه‌های شیشه/اپوکسی دارای سوراخ کور با عمق‌های متفاوت تحت بارگذاری کششی بررسی شده است. نمونه‌های دارای سوراخ کور با قطر ۱۰میلی‌متر به عمق‌های ۰.۵، ۱ و ۱.۵میلی‌متر و ضخامت میانگین ۴میلی‌متر تحت بارگذاری کششی قرار گرفته است. کانتورهای کرنش جانبی برای هر سه نمونه در بارگذاری‌های مختلف به دست آورده شده است. با افزایش بارگذاری کرنش جانبی در ناحیه‌ای در سطح هر نمونه متمرکز شده است که با موقعیت سوراخ کور مطابقت دارد. سپس کرنش جانبی در راستای طول و عرض برای هر نمونه ‌‌به‌طور جداگانه اندازه‌گیری شده است. افزیش مقدار بارگذاری و عمق خرابی موجب تمرکز کرنش بیشتر در ناحیه خرابی و همچنین افزایش دقت سیستم برهم‌نگاری تصاویر دیجیتالی شده است. موقعیت، شکل، مساحت و قطر سوراخ کور اندازه‌گیری شده توسط روش برهم‌نگاری تصاویر دیجیتالی با مقادیر واقعی مقایسه شده است که با توجه به تطابق قابل قبول نتایج حاصل از روش برهم‌نگاری تصاویر دیجیتال با ویژگی‌های مربوط به هر نمونه می‌توان این روش را به‌عنوان یک روش ‌‌کارآمد در تشخیص و ارزیابی خرابی‌ها در سازه‌های کامپوزیتی استفاده نمود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Evaluation of Damage in Composite Laminated Sheets with Circular Defects under Tensile Loading Using Digital Image Correlation Method

نویسندگان English

M. Pakravan
M. Farahani
Mechanical Engineering Faculty, Colleges of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

Nowadays, the use of a non-contact digital imaging system for non-destructive testing on composite materials has received much attention because of its advantages. In this research, the shape, position and area of ​​the breakdown region in glass/epoxy samples with blind holes and different depths under tensile loading have been investigated using a non-contact digital imaging system. Specimens with a 10 mm diameter blind, depths of 0.5, 1 and 1.5 mm, and an average thickness of 4 mm have been subjected to the tensile loading. Lateral strain contours for all three samples have been obtained at different loads. By increasing the lateral strain loading, it focuses on an area on the surface of each specimen that corresponds to the position of the blind hole. Then the lateral strain is measured separately in length and width for each specimen. Increasing the amount of loading and the depth of the breakdown have resulted in greater strain concentration in the breakdown area as well as increasing the accuracy of the digital images correlation system. The position, shape, area, and diameter of the blind hole measured by digital image correlation method have been compared with real values, which considering the acceptable consistency of the results of the digital image correlation method with the features of each sample, It can be used as an efficient method for detecting and evaluating failures in composite structures.

کلیدواژه‌ها English

Nondestructive Test
Digital Image Correlation
Composite laminate
Blind Hole
Rahmatabadi D, Shahmirzaloo A, Farahani MR, Hashemi R. Evaluation of the elastic and plastic properties of aluminum sheet produced by climbing bonding process by digital image correlation method. Modares Mechanical Engineering. 2019;19(2):505-513. [Persian] [Link]
Akbari D, Soltani N, Farahani M. Numerical and experimental investigation of defect detection in polymer materials by means of digital shearography with thermal loading. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 2013;227(3):430-442. [Link] [DOI:10.1177/0954405412473054]
Rahmatabadi D, Shahmirzaloo A, Farahani MR, Tayyebi M, Hashemi R. Characterizing the elastic and plastic properties of the multilayered Al/Brass composite produced by ARB using DIC. Materials Science and Engineering: A. 2019;753:70-78. [Link] [DOI:10.1016/j.msea.2019.03.002]
Sam-Daliri O, Faller LM, Farahani M, Roshanghias A, Araee A, Baniassadi M, et al. Impedance analysis for condition monitoring of single lap CNT-epoxy adhesive joint. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2019;88:59-65. [Link] [DOI:10.1016/j.ijadhadh.2018.11.003]
Ghabezi P, Farahani M, Shahmirzaloo A, Ghorbani H, Harrison NM. Defect evaluation of the honeycomb structures formed during the drilling process. International Journal of Damage Mechanics. 2019;29(3):454-466. [Link] [DOI:10.1177/1056789519860573]
Ghabezi P, Farahani M. Characterization of cohesive model and bridging laws in mode I and II fracture in nano composite laminates. Journal of Mechanical Engineering and Sciences. 2018;12(4):4329-4355. [Link]
Sabokrouh M, Farahani M. Experimental study of the residual stresses in girth weld of natural gas transmission pipeline. Journal of Applied and Computational Mechanics. 2019;5(2):199-206. [Link]
Sam-Daliri O, Faller LM, Farahani M, Roshanghias A, Oberlercher H, Mitterer T, et al. MWCNT-epoxy nanocomposite sensors for structural health monitoring. Electronics. 2018;7(8):143. [Link] [DOI:10.3390/electronics7080143]
Venkatachalam S, Khaja Mohiddin SM, Murthy H. Determination of damage evolution in CFRP subjected to cyclic loading using DIC. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2018;41(6):1412-1425. [Link] [DOI:10.1111/ffe.12786]
Devivier C, Thompson D, Pierron F, Wisnom MR. Correlation between full-field measurements and numerical simulation results for multiple delamination composite specimens in bending. Applied Mechanics and Materials. 2010;24-25:109-114. [Link] [DOI:10.4028/www.scientific.net/AMM.24-25.109]
Devivier C, Pierron F, Wisnom MR. Damage detection in composite materials using deflectometry, a full-field slope measurement technique. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2012;43(10):1650-1666. [Link] [DOI:10.1016/j.compositesa.2011.11.009]
del Rey Castillo E, Allen T, Henry R, Griffith M, Ingham J. Digital image correlation(DIC) for measurement of strains and displacements in coarse, low volume-fraction FRP composites used in civilinfrastructure. Composite Structures. 2019;212:43-57. [Link] [DOI:10.1016/j.compstruct.2019.01.024]
Shrama K, Al-Jumaili S, Pullin R, Clarke A, Evans S. On the use of acoustic emission and digital image correlation for welded joints damage characterization. Journal of Applied and Computational Mechanics. 2019;5(2):381-389. [Link]
Laurin F, Charrier JS, Lévêque D, Maire JF, Mavel A, Nuñez P. Determination of the properties of composite materials thanks to digital image correlation measurements. Procedia IUTAM. 2012;4:106-115. [Link] [DOI:10.1016/j.piutam.2012.05.012]
Caminero MA, Lopez-Pedrosa M, Pinna C, Soutis C. Damage monitoring and analysis of composite laminates with an open hole and adhesively bonded repairs using digital image correlation. Composites Part B: Engineering. 2013;53:76-91. [Link] [DOI:10.1016/j.compositesb.2013.04.050]
Khechai A, Tati A, Guerira B, Guettala A, Mohite PM. Strength degradation and stress analysis of composite plates with circular,square and rectangular notches using digital image correlation. Composite Structures. 2018;185:699-715. [Link] [DOI:10.1016/j.compstruct.2017.11.060]
Sabato A, Niezrecki C. Feasibility of digital image correlation for railroad tie inspection and ballast support assessment. Measurement. 2017;103:93-105. [Link] [DOI:10.1016/j.measurement.2017.02.024]
Szebényi G, Hliva V. Detection of delamination in polymer composites by digital image correlation-experimental test. Polymers. 2019;11(3):523. [Link] [DOI:10.3390/polym11030523]
Shahmirzaloo A, Farahani M. Determination of local constitutive properties of aluminum using digital image correlation: A comparative study between uniform stress and virtual fields. International Journal of Advanced Design & Manufacturing Technology. 2019;12(1):67-75. [Link]
Rahmatabadi D, Shahmirzaloo A, Hashemi R, Farahani M. Using digital image correlation for characterizing the elastic and plastic parameters of ultrafine-grained Al 1050 strips fabricated via accumulative roll bonding process. Materials Research Express. 2019;6(8). [Link] [DOI:10.1088/2053-1591/ab18c3]