Неразрушающий контроль внутренних трещин в композитах, армированных стекловолокном, с использованием метода лазерной интерферометрии сдвига

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Лазерная интерферометрия сдвига является одним из новых методов неразрушающего контроля, который основан на интерференции монохроматических волн, которые отражаются от поверхности образца. С помощью данного метода можно с высокой скоростью и точностью производить контроль полной поверхности изделия при прямых измерениях изменения градиента. В данной статье исследована возможность контроля подповерхностных трещин различной длины и углов ориентации в композитных материалах при использовании метода сдвига и системы тепловой стимуляции. Для этой цели были сформированы искусственные трещины различной длины и углов ориентации в произведенных композитах. После подтверждения эффективности приложения воздействия к образцам использовались два радиационных источника теплового излучения. Было исследовано влияние переменных величин нагрузки, размера и направления сдвига, длины трещины и ее угла на качество результатов контроля. Результаты показывают, что изменение величины воздействия играет более важную роль в правильном обнаружении трещин, чем изменение величины сдвига. Для достижения наилучших результатов при контроле трещин на выбранных образцах было подобрано оптимальное тепловое воздействие, равное 12 и 15 с от передней части образца. Кроме того, оптимальная величина сдвига в исследованных композитных образцах оценивался примерно в 10 % от ширины изображения, регистрируемого камерой. Используя оптимизированные значения, были идентифицированы все подповерхностные трещины

Об авторах

Бехнам Ахунди

Технологический университет Сирджана

Email: b.akhoundi@sirjantech.ac.ir
Сирджан, провинция Керман, Иран

Вахид Моданлу

Технологический университет Сирджана

Сирджан, провинция Керман, Иран

Список литературы

  1. Hung Y. Applications of digital shearography for testing of composite structures // Composites Part B: Engineering. 1999. 30 (7). P. 765-773. DOI: https://doi.org/10.1016/S1359-8368(99)00027-X
  2. Růžek R., Lohonka R., Jironč J. Ultrasonic C-Scan and shearography NDI techniques evaluation of impact defects identification // NDT & E International. 2006. V. 39 (2). P.132-142. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2005.07.012
  3. Clyne T., Hull D. An introduction to composite materials. Cambridge university press, 2019.
  4. Vladimirov A., Kamantsev I., Drukarenko N., Trishin V., Akashev L., Druzhinin A. Assessing fatigue damage in organic glass using optical methods // Optics and Spectroscopy. 2019. V. 127. P. 943-953.
  5. Vladimirov A.P., Drukarenko N.A., Myznov K.Ee. Using speckle images for determining the local plastic strains arising at high-cycle fatigue of 09G2S steel // Technical Physics Letters. 2021. V. 47 (11). P. 777-780.
  6. Hung Y., Ho H. Shearography: An optical measurement technique and applications // Materials science and engineering: R: Reports. 2005. V. 49 (3). P. 61-87. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mser.2005.04.001
  7. Francis D., James S., Tatam R. Surface strain measurement of rotating objects using pulsed laser shearography with coherent fibre-optic imaging bundles. Measurement Science and Technology. 2008. V. 19 (10). P. 105301. DOI:https://doi.org/10.1088/0957-0233/19/10/105301
  8. Groves R.M., Chehura E., Li W., Staines S.E., James S.W., Tatam R.P. Surface strain measurement: a comparison of speckle shearing interferometry and optical fibre Bragg gratings with resistance foil strain gauges // Measurement Science and Technology. 2007. V. 18 (5). P. 1175. DOI: https://doi.org/10.1088/0957-0233/18/5/003
  9. Groves R.M., James S.W., Tatam R.P. Full surface strain measurement using shearography // Optical Diagnostics for Fluids, Solids, and Combustion. 2001.International Society for Optics and Photonics. P. 142-152. DOI: https://doi.org/10.1117/12.449371
  10. Asemani H., Soltani N. The Effectiveness of Laser Shearography for the Inspection of Wall Thinning in a Large Aluminum Plate // Journal of Nondestructive Evaluation. 2019. V. 38 (2). P. 56. DOI: https://doi.org/10.1007/s10921-019-0594-5
  11. Barmouz M., Behravesh A.H., Reshadi F., Soltani N. Assessment of defect detection in wood-plastic composites via shearography method // Journal of Thermoplastic Composite Materials. 2016. V. 29 (1). P. 28-36. DOI: https://doi.org/10.1177%2F0892705713518810
  12. Liu B., Guo X., Qi G., Zhang D. Quality evaluation of rubber-to-metal bonded structures based on shearography // Science China Physics, Mechanics & Astronomy. 2015. V. 58 (7). P. 1-8. DOI: https://doi.org/10.1007/s11433-015-5658-7
  13. Zhang Y., Li T., Li Q. Defect detection for tire laser shearography image using curvelet transform based edge detector // Optics & Laser Technology. 2013. V. 47. P. 64-71. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2012.08.023
  14. Groves R., Pradarutti B., Kouloumpi E., Osten W., Notni G. 2D and 3D non-destructive evaluation of a wooden panel painting using shearography and terahertz imaging // Ndt & E International. 2009. V. 42 (6). P. 543-549. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2009.04.002
  15. Sujatha N., Murukeshan V., Rajendran S., Ong L., Seah L. Non-destructive inspection of inner surfaces of technical cavities using digital speckle shearography // Nondestructive testing and evaluation. 2005. V. 20 (1). P. 25-34. DOI: https://doi.org/10.1080/10589750512331314183
  16. Xie X., Xu N., Sun J., Wang Y., Yang L. Simultaneous measurement of deformation and the first derivative with spatial phase-shift digital shearography // Optics Communications. 2013. V. 286. P. 277-281. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2012.08.072
  17. Liu S., Yang L.X. Regional phase unwrapping method based on fringe estimation and phase map segmentation // Optical Engineering. 2007. V. 46 (5). P. 1-9, 9. DOI: https://doi.org/10.1117/1.2741232
  18. Groves R.M., James S.W., Tatam R.P. Shape and slope measurement by source displacement in shearography // Optics and lasers in Engineering. 2004. V. 41 (4). P. 621-634. DOI: https://doi.org/10.1016/S0143-8166(02)00177-X
  19. He Y.M., Tay C.J., Shang H.M. Digital phase-shifting shearography for slope measurement // Optical Engineering. 1999. V. 38 (9). P. 1586-1590, 1585.
  20. Huang J.-R., Ford H., Tatam R. Slope measurement by two-wavelength electronic shearography // Optics and lasers in engineering. 1997. V. 27 (3). P. 321-333. DOI: https://doi.org/10.1016/0143-8166(95)00124-7
  21. Steinchen W., Kupfer G., Mäckel P. Full field tensile strain shearography of welded specimens // Strain. 2002. V. 38 (1). P. 17-26.
  22. Nakadate S., Yatagai T., Saito H. Digital speckle-pattern shearing interferometry // Applied Optics. 1980. V. 19 (24). P. 4241-4246.
  23. Liu H., Guo S., Chen Y.F., Tan C.Y., Zhang L. Acoustic shearography for crack detection in metallic plates // Smart Materials and Structures. 2018. V. 27 (8). P. 085018/085011-085010. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-665X/aacfe9
  24. Pezzoni R., Krupka R. Laser-shearography for non-destructive testing of large-area composite helicopter structures // INSIGHT-WIGSTON THEN NORTHAMPTON. 2001. V. 43 (4). P. 244-248.
  25. Choi S.W., Lee J.H. Nondestructive evaluation of internal defects for composite materials by using shearography // Key engineering materials. 2004. Trans Tech Publ. P. 781-786.
  26. Huang Y., Ng S., Liu L., Li C., Chen Y., Hung Y. NDT&E using shearography with impulsive thermal stressing and clustering phase extraction // Optics and Lasers in Engineering. 2009. V. 47 (7-8). P. 774-781.
  27. Chehrghani A., Fotovat A., Halajian M., Torkamany M.J., Nabavi S.H. Inspection of metallic samples defects in nondestructive testing by laser shearography with thermal loading // Nondestructive testing techlonogy. 2018. V. 2 (2). P. 19-25.
  28. Liu Z., Gao J., Xie H., Wallace P. NDT capability of digital shearography for different materials // Optics and Lasers in Engineering. 2011. V. 49 (12). P. 1462-1469. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2011.04.006
  29. Yang L., Chen F., Steinchen W., Hung M.Y. Digital shearography for nondestructive testing: potentials, limitations, and applications // Journal of Holography and Speckle. 2004. V. 1 (2). P. 69-79. DOI: https://doi.org/10.1166/jhs.2004.010
  30. Francis D., Tatam R., Groves R. Shearography technology and applications: a review // Measurement science and technology. 2010. V. 21 (10). P. 102001. DOI: https://doi.org/10.1088/0957-0233/21/10/102001
  31. Hung Y., Chen Y.S., Ng S., Liu L., Huang Y., Luk B., Ip R., Wu C., Chung P. Review and comparison of shearography and active thermography for nondestructive evaluation // Materials Science and Engineering: R: Reports. 2009. V. 64 (5-6). P. 73-112. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mser.2008.11.001
  32. Moradian M., Doniavi A., Modanloo V., Alimirzaloo V. Process parameters optimization in gas blow forming of pin-type metal bipolar plates using Taguchi and finite element methods. 2017.
  33. Modanloo V., Gorji A., Bakhshi-Jooybari M. A comprehensive thinning analysis for hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure // Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Mechanical Engineering. 2019. V. 43. P. 487-494.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023