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

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

Yang F., Chen W., Li S., Chen T., Lu Y., Zhong P.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Fu Yang, Wenhao Chen, Shuxin Li, Tangjiali Chen, Yanyu Lu, Ping Zhong. Исследование метода обнаружения дефектов на углеродных композитных ламинатах на основе цифровой ширографии // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 4. С. 70–79. http://doi.org/ 10.17586/1023-5086-2022-89-04-70-79

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. http://doi.org/ 10.17586/1023-5086-2022-89-04-70-79

Ссылка на англоязычную версию:

Fu Yang, Wenhao Chen, Shunxin Li, Tangjiali Chen, Yanyu Lu, and Ping Zhong, "Research on a defect detection method on carbon composite laminates based on digital shearography," Journal of Optical Technology. 89(4), 236-242 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000236

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

Благодарность:

авторы признательны за финансовую поддержку со стороны Открытого проекта Ключевой лаборатории технологии передачи и обнаружения космической лазерной информации, Китайская академия наук, Китайский совет по стипендиям (№ 201506635013), Национальный фонд естественных наук Китая (грант № 51975116, 51575099), Шанхайский фонд естественных наук (Грант № 22ZR1402600), Шанхай 2021 «Научно-технический инновационный план» Проект научно-технических исследований социального развития (21DZ1205402).

Коды OCIS: 120.6165, 110.6150, 040.1520

Список источников:

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.
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.
Drinkwater B.W., Wilcox P.D. Ultrasonic arrays for non-destructive evaluation: A review // NDT & E International. 2006. V. 39. № 7. P. 525–541.
Xu Chunguang, Wang Hongbo, Xiao Dingguo. Ultrasonic testing technology for large curved composites // Fiber Composites. 2013. № 3. P. 33–38.
Yuan Keyi, Han Zandong, Wang Zhangfang et al. Development of composite water spray coupled ultrasonic C scanning detection system // Aviation Manufacturing Technology. 2009. V. 1 P. 101–103.
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.
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.
Hung Y.Y. Shearography for non-destructive evaluation of composite structures // Opt. Lasers Eng. 1996. V. 24. P. 161–182.
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. 1 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.