ارزیابی روش‌های نوین پرتونگاری، برشنگاری لیزری و حرارت‌نگاری فروسرخ در عیب‌یابی غیرمخرب پوسته‌های پلیمری تقویت شده با الیاف کربن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای

2 پژوهشگر سازمان انرژی اتمی

3 پژوهشگر سازمان انرژی اتمی ایران

چکیده

پلیمرهای تقویت‌شده با الیاف کربن یا در اصطلاح کامپوزیت‌های الیاف کربن، از جمله موادی هستند که به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد ازجمله نسبت استحکام به وزن بسیار بالا، مورد توجه بسیاری از صنایع در ساخت قطعات مختلف می باشند. نمونه‌های بسیار رایج این ماده، ورق‌های کامپوزیتی با ضخامت میلی‌متری است که در ساخت برخی از انواع پنل‌ها و یا سطوح منحنی و لوله کاربرد دارد. با وجود ویژگی‌های ممتاز این مواد، انواع عیوب نظیر جدایش الیاف و یا شکست ماتریس، کارکرد نهایی آنها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. از این رو، توسعه روش‌های بازرسی غیر مخرب برای شناسایی عیوب قطعات ساخته شده با الیاف کربن بسیار پراهمیت است. در این مقاله نمونه‌های ورق کامپوزیتی الیاف کربن با روش پرتونگاری آزمایش شده و نتایج آن با دو روش نوین برشنگاری دیجیتالی و حرارت‌نگاری فروسرخ مقایسه شده است. نتایج نشان دهندۀ موفقیت بالاتر روش حرارت نگاری در تشخیص بسیاری از عیوب داخلی و همچنین روش برشنگاری در تشخیص جدایش لایه‌ای در این نمونه‌ها نسبت به روش آزمون سنتی پرتونگاری است. همچنین، نتایج نشان می‌دهد در هندسۀ خمیده و لوله که به دلیل محدودیت دسترسی در روش پرتونگاری، امکان تکمیل آزمون‌ها وجود ندارد، روش حرارت‌نگاری نتایج بسیار قابل قبولی را ارایه می‌نماید. علاوه‌براین، می‌توان در بسیاری موارد از روش نوین برشنگاری در نمونه‌های تخت برای شناسایی عیوب جدایش به طور موفق‌تر استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Article English Title for Nondestructive Testing Technology Journal Evaluation of X-Ray Radiography, Laser Shearography and I.R. Thermography in the defect detection of the Carbon Reinforced Polymer Composite Panels

نویسندگان [English]

  • Amjad Sazgar 1
  • Morteza Amiri 2
  • Mohammad SoleymaniNatanzi 3
1 nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute
2 Researcher of AEOI, Tehran – Iran.
3 Researcher of AEOI
چکیده [English]

Carbon fiber reinforced polymers, or so-called CFRPs, are widely used in different industries due to their unique properties, such as high strength-to-weight ratio. A common example of application of this material are composite planels that are used in the construction of composite panels curved and flats surfaces. Despite the excellent properties of these materials, a variety kinds of defects such as fiber disbonding or matrix cracks, affect their final performance. Therefore, the development of non-destructive inspection methods to identify defects in the parts made of this materials is very important. In this paper, samples of carbon fiber composites have been tested by X-ray radiography method. The results have been compared with two new NDT methods of digital shearography and infrared thermography. The results show that thermography is more successful in detecting many internal defects than the traditional X-ray radiography and also shearography. The results also show that in the curved geometry, which is not possible to complete the radiography test due to a limitation of some X-ray sources, the thermography method presents very acceptable results. It is also possible in many cases to use shearography method in flat samples to identify some kinds of defects, more successfully.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Carbon Reinforced Composites
  • Digital shearography
  • Thermography
  • X-ray Radiography
[1] Lizaranzu M., Lario A., Chiminelli A., Amenabar I., 2015, “Non-destructive testing of composite materials by means of active thermography-based tools”, Infrared Physics & Technology, Vol. 71, pp 113-120.
[2] Hung Y.Y., 1996., “Shearography for non-destructive evaluation of composite structures”, Optics and Lasers in Engineering, Vol. 24, pp 161-182.
[3] KALARIYA Y., KASHFUDDOJA M., KHEDKAR S., UBAID J. and RAMJI M., 2014, “Applications of Digital Image Correlation Technique in Composite Research”, 9th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanic, 1-6 November, 2014, New Delhi, India.
[4] Onur Kas Y., Kaynak C., 2005, “Ultrasonic (C-scan) and microscopic evaluation of resin transfer molded epoxy composite plates”, Polymer Testing, Vol.  24, pp. 114-120.
[5] H. A. Thajeel, 2014, Numerical modeling of infrared thermography techniques via ANSYS: Missouri University of Science and Technology.
[6] P. VENEGAS, R. USAMENTIAGA, L. VEGA, J. GUEREDIAGA, I. JORGE, I. LÓPEZ, I. S. DE OCÁRIZ, Image and Data Processing Techniques Applied to Infrared Thermographic Non-Destructive Inspections of Aeronautical Composite Components.
[7] C. Ibarra-Castanedo and X. Maldague, Review of pulse phase thermography, in: (SPIE Sensing Technology+ Applications, International Society for Optics and Photonics, 2015), pp. 94850T-94850T-94810.
 [8] D. Akbari, N. Soltani, F. Reshadi, Application of digital shearography for non-destructive testing of materials with thermal loading, Modares Mechanical Engineering, 13 [4], 36 (2013). (in Persian)
[9] M. Mohamadi, D. Akbari, Evaluation of sub-surface cracks in polymer matrix composites with laser interferometric method, International Journal of Manufacturing Engineering, 2 [3], 11 (2015). (in Persian)
دوره 2، شماره 8
شهریور 1400
صفحه 78-85
  • تاریخ دریافت: 12 اسفند 1399
  • تاریخ بازنگری: 22 اردیبهشت 1400
  • تاریخ پذیرش: 20 آبان 1400
  • تاریخ اولین انتشار: 20 آبان 1400