Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (04.2022) : Research of defect detection method on carbon composite laminates based on digital shearography

Research of defect detection method on carbon composite laminates based on digital shearography

DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-04-70-79

Fu Yang1*, Wenhao Chen2, Shunxin Li3, Tangjiali Chen4, Yanyu Lu5, Ping Zhong6*  

1, 2, 4, 5, 6Colledge of Science, Donghua University, Shanghai, P.R. China

3COMAC Shanghai Aircraft Customer Service Co., Shanghai, P.R. China

Abstract

Subject of study. Carbon composite laminates have been one of the major aviation structural materials. Owing to the merits of non-contact, self-coherent, non-destructive, and full-field, Digital Shearing Speckle Pattern Interferometry (DSSPI) has the potential to be effective in detection on various surface shape carbon composite, especially the close-type defect in the composite laminates. Method. In this paper, a DSSPI system containing both simulation and experiment, used for the measurement of different curvature radius carbon composite laminates, is established. Main results. Based on our proposed criterion to evaluate whether the defects can be judged or not, the experiment loading parameters are applied; and the detection abilities under variable loading parameters are predicted. The effectiveness of the experiment system is verified through the comparison with the X-Ray and the Ultrasound techniques. The simulation results are consistent well with the experiments to show its effectiveness. Practical significance. The work in this paper can provide a reliable guidance to the loading parameters and predict the detection performance in the real DSSPI experiment system.

Keywords: digital shearing speckle pattern interferometry, cylindrical shell, carbon composite laminates, defect detection

Acknowledgements: the authors acknowledge the financial support from Open Project of Key Laboratory of Space Laser Information Transmission and Detection Technology, Chinese Academy of Sciences, Chinese Scholarship Council (No. 201506635013), the National Natural Science Foundation of China (Grant  No. 51975116, 51575099), the Shanghai Natural Science Foundation (Grant No. 22ZR1402600), Shanghai 2021 “Science and Technology Innovation Plan” Social Development Science and Technology Research Project (21DZ1205402).

For citation: Yang F., Chen W.H., Li S.X., Chen T.J.L., Lu Y.Y., Zhong P. Research of defect detection method on carbon composite laminates based on digital shearography // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 4. С. 70–79. DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-04-70-79

OCIS codes: 120.6165, 110.6150, 040.1520.

 

Исследование метода обнаружения дефектов на углеродных композитных ламинатах на основе цифровой ширографии

Fu Yang, Wenhao Chen, Shuxin Li, Tangjiali Chen, Yanyu Lu, Ping Zhong

Аннотация

Предмет исследования. Углеродно-композитные ламинаты являются одним из основных конструкционных материалов в авиации. Благодаря достоинствам бесконтактности, самосогласованности и неразрушающему характеру измерений цифровая спекл-интерферометрия сдвига (DSSPI) потенциально эффективна для контроля поверхностей углеродных композитов с различной формой поверхности, особенно в композитных ламинатах. Метод. Проведено моделирование и экспериментальное исследование разработанной системы цифровой спекл-интерферометрии сдвига для контроля углеродных композитных ламинатов с различным радиусом кривизны. Основные результаты. На основе предложенного нами критерия для оценки дефектов варьировались характеристики нагружения и прогнозировались возможности обнаружения дефектов. Эффективность экспериментальной системы подтверждена сравнением с рентгеновскими и ультразвуковыми методами, результаты моделирования хорошо согласуются с результатами экспериментов. Практическое значение. Полученные результаты могут быть использованы как надёжное руководство для выбора параметров нагрузки и прогнозу эффективности обнаружения в практических применениях цифровой спекл-интерферометрии сдвига для контроля углеродных композитных материалов.

Ключевые слова: цифровая спекл-интерферометрия сдвига, цилиндрическая оболочка, углеродные композитные ламинаты, дефектоскопия

REFERENCES

1.    Ma Limin, Zhang Jiazhen, Yue Guangquan et al. Application of composite materials in a new generation of large-scale civil aircraft // Journal of Composites. 2015. № 02. P. 23–28.

2.   Newman J. W7.13 shearography nondestructive testing of composites // Comprehensive Composite Materials. 2018. II. P. 270–290. DOI: 10.1016/b978-0-12-803581-8.10046-3.

3.   Drinkwater B.W., Wilcox P.D. Ultrasonic arrays for non-destructive evaluation: A review // NDT & E International. 2006. V. 39. № 7. P. 525–541.

4.   Xu Chunguang, Wang Hongbo, Xiao Dingguo. Ultrasonic testing technology for large curved composites // Fiber Composites. 2013. № 3. P. 33–38.

5.   Yuan Keyi, Han Zandong, Wang Zhangfang et al. Development of composite water spray coupled ultrasonic C scanning detection system // Aviation Manufacturing Technology. 2009. V. 15. P. 101–103.

6.   Hung Y.Y. A speckle-shearing interferometer: A tool for measuring derivatives of surface displacements // Optics Communications. 1974. V. 11(2). P. 132–135. DOI:10.1016/0030-4018(74)90200-4.

7.    Yang L.X., Chen F., Steinchen W., Hung M.Y. Digital shearography for nondestructive testing: Potentials, limitations, and applications // J. Hologr. Speckle. 2004. № 1. P. 69–79.

8.   Hung Y.Y. Shearography for non-destructive evaluation of composite structures // Opt. Lasers Eng. 1996. V. 24. P. 161–182.

9.   Huang Y.H., Janabi-Sharifi F., Liu Y.S., Hung Y.Y. Dynamic phase measurement in shearography by clustering method and Fourier filtering // Opt. Express. 2011. V. 19. P. 606–615.

10. Li Huijuan, Zhang Jingying, Huang Zhenhua. Quantitative measurement of debonding defects by laser shear speckle method // Aerospace Materials & Technology. 2011. V. 5. P. 85–88.

11.  Xu Zipeng, Han Xu, Li Lijuan et al. Laser dislocation speckle detection for carbon fiber compo site impact damage // Journal of Changchun University of Science and Technology (Natural Science Edition). 2018. V. 41 (02). P. 32–40.

12.  Shi Yiwei, Liang Jing, He Fangcheng. New advances in nondestructive testing technology for aeronautical materials and parts. Beijing: National Defense Industry Press, 2012. 414 p.

13.  Xiaoran Chen. Computational and experimental approach for non-destructive testing by laser shearography // Thesis. Master. Worcester Polytechnic Institute, Dept. of Mechanical Engineering. 2014. 113 p. (Citable URI: https://digital.wpi.edu/pdfviewer/cz30ps83k)

14.  Yang F, Ye X, Qiu Z et al. The effect of loading methods and parameters on defect detection in digital shearography // Results in Physics. 2017. V. 7. P. 3744–3755.

15.  Shuxin Li. Simulation and research on composite defect detection based on digital shearing speckle interferometry // Thesis. Master. Donghua University, Department of optoelectronics, College of Science. 2020. 68 p.

16.       Song Yao, Wang Yuan. Testing the carbon fiber composites laminates with immersion ultrasonic pulse reflection plate method // The 6th Youth Science and Technology Forum of Chinese Society of Aeronautics and Astronautics. Shenyang. China. Jun. 25. 2014. P. 46.

 

 

Полный текст