تحلیل پاسخ حرارتی آزمایش ترموگرافی متناوب برای شناسایی جدایش بین لایه‌ای مواد مرکب

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

2 دانشیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

چکیده

در این مقاله عیوب جدایش بین لایه‌ای در مواد مرکب با تحلیل پاسخ گذرای حرارتی ایجادشده در روش آزمایش غیرمخرب ترموگرافی نوری متناوب شناسایی می‌شود. این تحلیل برای ورق ماده مرکب چند لایه دارای عیوب با ابعاد و عمق مختلف استفاده می‌شود که تحت اثر بار حرارتی متناوب از یک سطح آن است. انتشار امواج حرارتی در ضخامت ورق ناشی از حرارتی‌دهی یک سطح در نواحی سالم و معیوب شبیه‌سازی می‌شود و اختلاف دامنه و فاز امواج حرارتی در نواحی سالم و معیوب تعیین می‌شود. اختلاف فاز امواج برگشتی از داخل نمونه حساسیت بیشتری به وجود عیب در مقایسه با اختلاف دامنه امواج حرارتی دارند. نتایج تحلیل نشان داد اختلاف فاز بین نواحی سالم و معیوب با افزایش فرکانس تحریک حرارتی تا حد معینی افزایش می‌یابد و از این شبیه‌سازی فرکانس بهینه برای شناسایی عیوب تعیین می‌شود. همچنین نتایج تحلیل نشان می‌دهد مقدار لگاریتمی اختلاف فاز نسبت به عمق عیب به صورت خطی تغییر می‌کند. بنابراین از اختلاف فاز امواج می‌توان برای تعیین عمق عیوب استفاده نمود. نتایج این شبیه‌سازی برای تعیین بهینه متغیرهای انجام آزمایش ترموگرافی به منظور شناسایی دقیق محل عیوب جدایش بین‌لایه‌ای قابل استفاده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kevin T, Brien O (2009) Development of a composite delamination fatigue life prediction methodology. Durability, Damage Tolerance and Reliability Branch, NASA Langley Research Center, Hampton, Virginia, USA.

[2] Mabrouki F, Genest M, Shi G, Fahr A (2009) Numerical modeling for thermographic inspection of fiber metal laminates. NDT&E Int 42: 581-588.

[3] Junyan L, Liqiang L, Yang W (2013) Experimental study on active infrared thermography as a NDI tool for carbon–carbon composites. Compos Part B: Eng 45(1):138-147.

[4] Pickering S, Almond D (2008) Matched excitation energy comparison of the pulse and lock-in thermography NDE techniques. NDT & E Int 41(7): 501–509.

[5] Meola C, Carlomagno GM, Squillace A, Vitiello A  (2006) Non-destructive evaluation of aerospace materials with lock-in thermography. Eng Fail Anal 13(3): 380-388.

[6] WuD, ZweschperTh, Salerno A, Busse G (1998) Lock-in thermography for nondestructive evaluation of aerospace structures. NDT Net 3(9).

[7] Lahiri BB, Bagavathiappan S, ReshmiPR, Philip J, Jayakumar T, Raj B (2012) Quantification of defects in composites and rubber materials using active thermography. Infrared Phys&Techn 55(2-3):191-199.

[8] Vijayaraghavan GK, MajumderMC, Ramachandran KP (2010) Quantitative analysis of delaminations in grp pipes using thermal NDTE technique. J Adv ResMechEng 1.1.

[9] Chatterjee K, Tuli S, PickeringSG, Almond DP (2011) A comparison of the pulsed, lock-in and frequency modulated thermography nondestructive evaluation techniques. NDT&E Int 44: 655-667.

[10] Choi M, Kang K, Park J, Kim W, Kim K (2008) Quantitative determination of a subsurface defect of reference specimen by lock-in infrared thermography. NDT&E Int 41: 119-124.

[11] Zeng Z, Li C, Tao N, Feng L, Zhang C (2012) Depth prediction of non-air interface defect using pulsed thermography. NDT&E Int 48: 39-45.

[12] RaoS S (2005) The finite element method in engineering. 4th edn. Elsevier Pub.

[13] Castanedo CL (2005) Quantitative subsurface defect evaluation by pulsed phase thermography. PhD Thesis, University Laval Quebec.

[14] Wallbrink C, Wade SA, Jones R (2007) The effect of size on the quantitative estimation of defect depth in steel structures using lock-in thermography. J Appl Phys 101 (10): 104907-1-8.