بررسی قابلیت روش برهم‌نگاری لیزری به منظور بازرسی غیر مخرب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 قطب مکانیک تجربی هوشمند، دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 قطب تحلیل تجربی هوشمند، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران

3 هیات علمی (استادیار) - دانشگاه بناب

10.30494/jndt.2021.277424.1066

چکیده

روش برهم‌نگاری تصاویر دیجیتال به عنوان ابزاری برای ‌اندازه‌گیری جابجایی‌ها و کرنش‌های سطحی به طور گسترده مورد استقبال قرار گرفته است. ایجاد الگوی لکه‌ای در روش برهم‌نگاری تصاویر دیجیتال با محدودیت‌هایی همراه است. بنابراین برای ایجاد الگوی لکه‌ای علاوه بر استفاده از اسپری رنگ تکنیک‌های متعدد دیگری از جمله استفاده از نور لیزر نیز ارائه شده است. استفاده از روش برهم‌نگاری به عنوان تکنیک غیرمخرب برای آشکار سازی عیوب در تحقیقات پیشین محدود به ترک‌های سطحی بوده است. در این تحقیق سعی شده است قابلیت روش برهم‌نگاری در آشکار سازی عیوب زیر سطحی مورد بررسی قرار گیرد. برای ایجاد الگوی لکه‌ای مناسب برای برهم‌نگاری، در این تحقیق از نور لیزر استفاده شده است. در راستای این تحقیق یک نمونه پلی پروپیلنی با عیب مصنوعی زیر سطحی ساخته شد و با استفاده از دستگاه کشش تک محوره تحت بارگذاری قرار گرفت. تصاویر برهم‌نگاری قبل و بعد از بارگذاری نمونه، ثبت شده و مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج محاسبه شده برای جابجایی سطحی در راستای کشش و عمود بر آن با موفقیت وجود عیب را آشکار نمودند. در گام بعدی برای بررسی بیشتر کرنش‌های سطحی محاسبه شدند. تمرکز کرنش سطحی در نتایج بدست آمده، نشان دهنده وجود عیب در قطعه بود. ابعاد و شکل تقریبی عیب مصنوعی در توزیع کرنش‌ها در راستای اعمال کشش قابل تشخیص می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Feasibility of digital image correlation for non-destructive evaluation

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Asemani 1
  • Abdalrahman Haghighi 2
  • Hadi Rezghi Maleki 3
  • Nasser Soltani 1
1 Intelligence Based Experimental Mechanics Center, School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Intelligence-Based Experimental Mechanics Center, Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran
3 Assistant Professor - University of Bonab
چکیده [English]

Digital image correlation (DIC) is widely used as a tool to measure displacements and surface strains. The generation of speckle pattern in DIC technique has some limitations. In addition to spray paint, other techniques including laser speckle have also been proposed to generate speckle patterns. In previous studies, the use of DIC as a non-destructive technique has been limited to detect the surface cracks. In the current study, the feasibility of DIC for detection of subsurface defects was investigated. A laser beam was utilized to generate the DIC speckle pattern. The tensile load was applied to a polypropylene specimen containing an artificial subsurface defect. The DIC images were recorded and analyzed before and after loading the specimen. The results of surface displacement in the direction of tension and perpendicular to tension revealed the defect. To study further, the surface strains of the specimen were determined. In the obtained results, the strain concentration indicated the defect in the specimen. The approximate size and shape of the artificial defect are recognizable in the measured strain distribution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laser DIC
  • Speckle pattern
  • non-destructive testing
  • Subsurface defects
 
[1]     Asemani, H., 2019. “Determination of optimal combination of shearography parameters to detect defects in components”, PhD Thesis, University of Tehran, Tehran, Iran.
[2]     Eshraghi, I., Yadegari Dehnavi, M.R., Soltani, N. (2014). Effect of subset parameters selection on the estimation of mode-I stress intensity factor in a cracked PMMA specimen using digital image correlation. Polym. Test., 37, 193–200.
[3]     Song, J., Yang, J., Liu, F., Lu, K. (2020). Quality assessment of laser speckle patterns for digital image correlation by a Multi-Factor Fusion Index. Opt. Lasers Eng., 124, 105822.
[4]     Peters, W.H., Ranson, W.F. (1982). Digital Imaging Techniques in Experimental Stress Analysis. Opt. Eng., 21(3), 427-431.
[5]     Sutton, M., Wolters, W., Peters, W., Ranson, W., McNeill, S. (1983). Determination of displacements using an improved digital correlation method. Image Vis. Comput., 1(3), 133–139.
[6]     Bruck, H.A., McNeill, S.R., Sutton, M.A., Peters, W.H. (1989). Digital image correlation using Newton-Raphson method of partial differential correction. Exp. Mech., 29(3), 261–267.
[7]     Lagattu, F., Brillaud, J., Lafarie-Frenot, M.C. (2000). Progress in Mechanics of Materials by Using Laser Speckle Method. IUTAM Symposium Adv. Opt. Methods Appl. in Solid Mech. its Appl, Vol 82, Springer, Dordrecht.
[8]     Anwander, M., Zagar, B.G., Weiss, B. (2000). Noncontacting strain measurements at high temperatures by the digital laser speckle technique. Exp. Mech., 40, 98–105.
[9]     Brillaud, J., Lagattu, F. (2002). Limits and possibilities of laser speckle and white-light image-correlation methods: theory and experiments. Appl. Opt., 41(31), 6603.
[10]  Meyer, P., Waas, A.M. (2014). Measurement of In Situ-Full-Field Strain Maps on Ceramic Matrix Composites at Elevated Temperature Using Digital Image Correlation. Exp. Mech., 55(5), 795–802.
[11]  Mashiwa, N., Furushima, T., Manabe, K. (2017). Novel Non-Contact Evaluation of Strain Distribution Using Digital Image Correlation with Laser Speckle Pattern of Low Carbon Steel Sheet. Procedia Eng., 184, 16–21.
[12]  Song, J., Yang, J., Liu, F., & Lu, K. (2018). High temperature strain measurement method by combining digital image correlation of laser speckle and improved RANSAC smoothing algorithm. Opt. Lasers Eng., 111, 8–18.
[13]  Zheng, Q., Mashiwa, N., Furushima, T. (2020). Evaluation of large plastic deformation for metals by a non-contacting technique using digital image correlation with laser speckles. Mater. Des., 191, 108626.
[14]  Asemani, H., Park, J., Lee, J.-R., Soltani, N. (2017). Development of PZT-excited stroboscopic shearography for full-field nondestructive evaluation. Rev. Sci. Instrum., 88(5), 053301.
[15]  Guillermo, J., Gonzales, G., Gonzalez, J., Freire, J. (2017). Analysis of Mixed-mode Stress Intensity Factors using Digital Image Correlation Displacement Fields. Conference: 24th ABCM Int. Cong. Mech Eng., December 3-8, Curitiba, PR, Brazil.