مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شناسایی عیوب عدم چسبندگی در ورق دوجنسی فلز- کامپوزیت با استفاده از دمانگاری پالسی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
از تجزیه و تحلیل تصاویر حرارتی می‌توان جهت شناسایی و تشخیص عیوب جدایش در فصل مشترک ورق‌های چندلایه استفاده نمود. نمونه‌های ساخته‌شده برای انجام آزمایش، ورق‌های دوجنسی آلومینیوم- کامپوزیت تقویت‌شده با الیاف کربنی و آلومینیوم- کامپوزیت تقویت‌شده با الیاف شیشه بودند که در فصل مشترک فلز- کامپوزیتی، جهت ایجاد جدایش بین لایه‌ای، صفحاتی از جنس کپتون با ابعاد مختلف، جاسازی شدند. الگوی جای‌گیری عیوب طوری طراحی شد که عیوب در لبه و مرکز ورق به‌طور همزمان مورد آزمایش قرار گیرند. در این پژوهش اثرات موقعیت و ابعاد عیب جدایش به روش دمانگاری پالسی شناسایی و بررسی شد. در ادامه عوامل تاثیرگذار بر دقت اندازه‌گیری ابعاد عیوب مورد بررسی قرار گرفتند. در تصاویر حرارتی به‌دست‌آمده تقریباً تمامی عیوب به روش دمانگاری پالسی قابل شناسایی بودند و با افزایش اندازه عیب، اختلاف حرارتی عیب با مناطق سالم افزایش پیدا کرد. مشخص شد که عیوب در زمینه فیبرکربنی، تا میانگین یک درجه سانتی‌گراد اختلاف حرارتی بیشتری نسبت به زمینه فیبر شیشه پیدا می‌کردند. با این وجود، نتایج به‌دست‌آمده نشان دادند که دقت اندازه‌گیری ابعاد عیوب در زمینه الیاف شیشه‌ای تا ۲ برابر نسبت به زمینه الیاف کربنی بالاتر است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Identification of Delamination Defects in Metal-Composite Shells Using Pulse Thermography

نویسندگان English

A. Ardebili
M.R. Farahani
Manufacturing Engineering Department, Mechanical Engineering Faculty, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

Thermal image analysis can be used to identify and detect patch defects in the interface between multilayer sheets. Specimens made for testing were carbon fiber and glass fiber patches on aluminum sheets that were embedded in composite patch layers, for interlayer separation, in different metal-patch joints. The defect pattern was designed so that the bugs at the edge and center of the patch were tested simultaneously. In this study, the effects of depth and dimension of separation faults with pulsed heat treatment were identified and investigated. Then, the factors affecting the accuracy of the identified defect size were investigated. In the thermal images obtained, almost all the defects can be identified by pulsed thermography and with increasing the size of the defect the thermal difference with the sound areas increases. It was found that the defects in the carbon fiber field were up to an average of 1°C, there was a greater thermal difference than that of glass fiber field. However, the results showed that the accuracy of the measurement of defects in glass fiber was 2 times higher than that of carbon fiber.

کلیدواژه‌ها English

Nondestructive Test
Active Thermography
Metal-Composite Shells
Pulse Thermography
Varis J, Rantala J, Hartikainen J. An infrared line scanning technique for detecting delaminations in carbon fibre tubes. NDT & E International. 1996;29(6):371-377. [Link] [DOI:10.1016/S0963-8695(96)00043-6]
Alvarez-Restrepo CA, Benitez-Restrepo HD, Tobón LE. Characterization of defects of pulsed thermography inspections by orthogonal polynomial decomposition. NDT & E International. 2017;91:9-21. [Link] [DOI:10.1016/j.ndteint.2017.05.003]
Liang T, Ren W, Tian GY, Elradi M, Gao Y. Low energy impact damage detection in CFRP using eddy current pulsed thermography. Composite Structures. 2016;143:352-361. [Link] [DOI:10.1016/j.compstruct.2016.02.039]
Li Y, Zhang W, Yang ZW, Zhang JY, Tao SJ. Low-velocity impact damage characterization of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) using infrared thermography. Infrared Physics & Technology. 2016;76:91-102. [Link] [DOI:10.1016/j.infrared.2016.01.019]
Meola C, Carlomagno GM. Recent advances in the use of infrared thermography. Measurement Science and Technology. 2004;15(9):27. [Link] [DOI:10.1088/0957-0233/15/9/R01]
Meola C, Boccardi S, Carlomagno GM, Boffa ND, Monaco E, Ricci F. Nondestructive evaluation of carbon fibre reinforced composites with infrared thermography and ultrasonics. Composite Structures. 2015;134:845-853. [Link] [DOI:10.1016/j.compstruct.2015.08.119]
Ghabezi P, Farahani M, Hosseinifakhr M. Experimental investigation of nano-alumina effect on the filling time in VARTM process. Journal of Fundamental and Applied Sciences. 2016;8(2):925-940 [Link] [DOI:10.4314/jfas.v8i2s.146]
Ghabezi P, Farahani M. Experimental investigation of nanoparticles effects on cohesive model and bridging laws of mode I fracture in the adhesive joints. Journal of Adhesion Science and Technology. 2017;31(16):1807-1823. [Link] [DOI:10.1080/01694243.2017.1284639]
Palumbo D, Galietti U. Damage investigation in composite materials by means of new thermal data processing procedures: Damage investigation with simulated thermography. Strain. 2016;52(4):276-285. [Link] [DOI:10.1111/str.12179]
Peeters J, Ibarra-Castanedo C, Sfarra S, Maldague X, Dirckx JJJ, Steenackers G. Robust quantitative depth estimation on CFRP samples using active thermography inspection and numerical simulation updating. NDT & E International. 2017;87:119-123. [Link] [DOI:10.1016/j.ndteint.2017.02.003]
Ibarra-Castanedo C, Susa M, Klein M, Grenier M, Piau JM, Larby WB, et al. Infrared thermography: Principle and applications to aircraft materials. International Symposium on NDT in Aerospace, 3-5 December 2008, Furth, Germany. Unknown Publisher City: NDT; 2008. [Link]
Ibarra-Castanedo C, Maldague X. Pulsed phase thermography reviewed. Quantitative Infrared Thermography Journal. 2004;1(1):47-70. [Link] [DOI:10.3166/qirt.1.47-70]
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. 2020;29(3):454-466. [Link] [DOI:10.1177/1056789519860573]
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]
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] [DOI:10.15282/jmes.12.4.2018.24.0370]
Ibarra-Castanedo C, Tarpani JR, Maldague XP. Nondestructive testing with thermography. European Journal of Physics. 2013;34(6):91-109. [Link] [DOI:10.1088/0143-0807/34/6/S91]
Ibarra-Castanedo C, Piau JM, Guilbert S, Avdelidis NP, Genest M, Bendada A, et al. Comparative study of active thermography techniques for the nondestructive evaluation of honeycomb structures. Research in Nondestructive Evaluation. 2009;20(1):1-31. [Link] [DOI:10.1080/09349840802366617]
Ardebili A, Farahani M, Asghari S. Application of thermography with radiation excitation for non-destructive evaluation of composite and metal shells. Nondestructive Testing Technology. 2020;2(5):3-13. [Persian] [Link]
Moradi M, Safizadeh MS. Detection of edge debonding in composite patch using novel post processing method of thermography. NDT & E International. 2019;107:102153. [Link] [DOI:10.1016/j.ndteint.2019.102153]
Mobarakian M, Safarabadi M, Farahani M. Investigating the effects of cooling rate on distortion of asymmetric composite laminates. Composite Structures. 2020;236:111875. [Link] [DOI:10.1016/j.compstruct.2020.111875]