نشریه فناوری آزمون‌های غیرمخرب

نشریه فناوری آزمون‌های غیرمخرب

ارزیابی تاثیر پارامترهای آزمون ترموگرافی برای بازرسی وصله‌های کامپوزیتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
10.30494/jndt.2026.547984.1170
چکیده
با توجه به افزایش کاربرد وصله‌های کامپوزیتی به منظور ترمیم و یا تقویت سازه‌های فلزی و کامپوزیتی، پایش سلامت این وصله‌ها حائز اهمیت می‌باشد. روش ترموگرافی یکی از قدرتمندترین روش‌های آزمون غیرمخرب است که برای ارزیابی سازه‌های ترمیم‌شده به کار گرفته می‌شود. از آنجا که پارامترهای زیادی در شناسایی عیوب در سازه‌های کامپوزیتی تعمیرشده تأثیرگذار هستند، استخراج مؤثرترین روش برای تعیین این پارامترها اهمیت زیادی دارد. در این مقاله، پارامترهای آزمایشی جهت بازرسی ترموگرافی وصله کامپوزیتی فایبر کربن مانند مدت زمان اعمال بار حرارتی و بهترین فریم تصویری با استفاده از آزمایش تجربی و شبیه‌سازی اجزای محدود مطالعه شده است. وصله کامپوزیتی که جهت تعمیر سازه پایه‌ای از جنس فایبر کربن استفاده شده دارای عیوب تورق و جدایش با ابعاد و ویژگی‌های مختلف در اعماق گوناگون است. ابتدا در شبیه‌سازی حرارتی، معیار بیشینه تغییرات حرارتی نسبت طول مسیر توسعه داده شد تا زمان بهترین فریم‌های حرارتی استخراج شوند. صحه‌گذاری نتایج از طریق تعریف مسیرهای مستقیم و مورب عبوری از عیوب، در تصاویر ترموگرافی تست تجربی و کانتورهای دمایی شبیه‌سازی، صورت پذیرفته است. میانگین خطای تغییرات حرارتی در مسیرهای مختلف نمایش‌داده‌شده در تصاویر ترموگرافی و شبیه‌سازی کمتر از 4/5 درصد است که تطابق نتایج حاصل از هر دو روش را تأیید می‌کند. یکی دیگر از چالش‌های مهم در تشخیص عیوب، تعیین تأثیر ویژگی‌های عیوب بر فرآیند تشخیص و اولویت‌بندی این ویژگی‌هاست. در این مقاله، ویژگی‌های عیوب شامل اندازه، عمق، جنس ماده و فاصله از لبه بواسطه روش‌های توسعه داده ‌شده، مورد بررسی قرار گرفتند و نتایج حاکی از آنست که ویژگی‌های عیوب و تأثیر آن‌ها بر فرآیند شناسایی، به ترتیب شامل جنس عیب، عمق، اندازه و لبه آزاد می‌باشند. همچنین در این پژوهش مشخص شد که فاصله بین دو عیب برای وضوح تصاویر ترموگرافی در شناسایی عیوب موثر می‌باشد و ارتباط فاصله بین دو عیب با اضلاع عیوب از طریق شبیه‌سازی استخراج شد و صحه‌گذاری روابط ارائه‌شده، از طریق تصاویر آزمون تجربی صورت پذیرفت.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Performance Evaluation of Thermography Test Parameters for the Inspection of Composite Patches

نویسندگان English

MirSaeed Safizadeh
Hadi Pourshahsavari
Department of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Due to the increasing use of composite patches for repairing or reinforcing metallic and composite structures, health monitoring of these patches has become critically important. Thermography is one of the most powerful non-destructive testing methods employed for evaluating repaired structures. Given the numerous parameters influencing defect detection in repaired composite structures, identifying the most effective approach for determining these parameters is of great significance. In this study, experimental and finite element simulation methods were used to investigate key parameters for thermographic inspection of carbon fiber composite patches, such as the duration of thermal loading and the optimal imaging frame. The composite patch used to repair the carbon fiber base structure contained delamination and disbonding defects of various sizes and characteristics at different depths. In the thermal simulation, a criterion based on the maximum thermal variation along a path was developed to extract the optimal thermal imaging frames. Validation of the results was performed by defining direct and diagonal paths across the defects in both experimental thermographic images and simulated temperature contours. The average error in thermal variation across different paths in thermographic and simulation images was less than 4.5%, confirming the consistency of results from both methods. Another major challenge in defect detection process is determining the impact of defect characteristics on the detection process and prioritizing these features. In this research, defect attributes—including size, depth, material type, and distance from the edge—were examined using methods developed in the present study. The findings indicate that the influence of defect characteristics on detection follows the order: material type, depth, size, and proximity to free edges. Furthermore, the study revealed that the distance between two defects significantly affects image contrast in thermographic detection. The relationship between defect spacing and defect dimensions was extracted through simulation method and validated using experimental thermographic images.

کلیدواژه‌ها English

Repaired Composite Structure
Test Parameters
Thermography
Delamination
Disbond

  • تاریخ دریافت 28 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 01 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مهر 1405