Ультразвуковой контроль фазированными решетками низкоскоростных ударных повреждений в полимерах, армированных углеродным волокном

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Для исследования характеристик расслоения слоистых углепластиков в состоянии едва видимого ударного повреждения (ЕВУП) использовались испытания на низкоскоростное ударное воздействие (НСУВ) и неразрушающий контроль (НК). С помощью методов визуального контроля и контактных измерений были определены энергетические пороги для шести различных последовательностей укладки слоев в состоянии ЕВУП. Ультразвуковые методы неразрушающего контроля с применением фазированных решеток использовались для количественной оценки величины повреждений расслоения с помощью различных параметров, включая площадь, форму и тенденцию к изменению величины расслоения. Кроме того, была проведена качественная оценка ударной вязкости слоистых пластиков путем анализа характерных форм повреждений расслаивания на различных образцах с целью выявления влияния последовательности укладки слоев. Результаты данного исследования показывают, что уменьшение углового разброса между соседними слоями и минимизация повторения одинаковых слоев позволяет уменьшить повреждение отслаивания. Кроме того, увеличение соотношения углов ±45 и 0° позволяет повысить жесткость конструкции на изгиб. В частности, было показано, что метод ультразвукового неразрушающего контроля с применением фазированных решеток позволяет эффективно обнаруживать повреждения отслоения в ламинате в состоянии ЕВУП.

Об авторах

Сюнхуэй Цзоу

Технологический институт Харбина

Харбин, Китай

Вэйчэн Гао

Технологический институт Харбина

Email: gaoweicheng@sina.com
Харбин, Китай

Гозэн Лю

Технологический институт Харбина

Харбин, Китай

Список литературы

  1. Mair R.I. Advanced composite structures research in Australia // Composite Structures. 2002. V. 57 (1-4). P. 3-10.
  2. Georgiadis S., Gunnion A.J., Thomson R.S. et al. Bird-strike simulation for certification of the Boeing 787 composite moveable trailing edge // Composite Structures. 2008. V. 86 (1-3). P. 258-268.
  3. Pai Y., Pai K.D., Kini M.V. A review on low velocity impact study of hybrid polymer composites // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 46. P. 9073-9078.
  4. Ali M., Joshi S.C. Impact Damage Resistance of CFRP Prepreg Laminates with Dispersed CSP Particles into Ply Interfaces // International Journal of Damage Mechanics. 2012. V. 21 (8). P. 1106-1127.
  5. Goossens S., Berghmans F., Sharif Khodaei Z. et al. Practicalities of BVID detection on aerospace-grade CFRP materials with optical fibre sensors // Composite Structures. 2021. V. 259. P. 113243.
  6. Chen F., Yao W., Jiang W. Experimental and simulation investigation on BVID and CAI behaviors of CFRP laminates manufactured by RTM technology // Engineering Computations. 2021. V. 38 (5). P. 2252-2273.
  7. Mustapha S., Ye L., Dong X. et al. Evaluation of barely visible indentation damage (BVID) in CF/EP sandwich composites using guided wave signals // Mechanical Systems and Signal Processing. 2016. V. 76-77. P. 497-517.
  8. Wei L., Chen J. An integrated modeling of barely visible impact damage imaging of CFRP laminates using pre-modulated waves and experimental validation // Composite Structures. 2023. V. 304. P. 116372.
  9. Thorsson S.I., Waas A.M., Rassaian M. Low-velocity impact predictions of composite laminates using a continuum shell based modeling approach Part b: BVID impact and compression after impact // International Journal of Solids and Structures. 2018. V. 155. P. 201-212.
  10. Ciampa F., Mahmoodi P., Pinto F. et al. Recent Advances in Active Infrared Thermography for Non-Destructive Testing of Aerospace Components // Sensors. 2018. V. 18 (2). P. 609.
  11. Yu B., Blanc R., Soutis C. et al. Evolution of damage during the fatigue of 3D woven glass-fibre reinforced composites subjected to tension-tension loading observed by time-lapse X-ray tomography // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2016. V. 82. P. 279-290.
  12. Wang Z., Zhu J., Tian G. et al.Comparative analysis of eddy current pulsed thermography and long pulse thermography for damage detection in metals and composites // NDT & E International. 2019. V. 107. P. 102155.
  13. Geng X., Zhang C., Zhou B. et al. Experiment and simulation for ultrasonic wave propagation in multiple-particle reinforced composites // Ultrasonics. 2023. V. 132. P. 106971.
  14. Saito O., Sen E., Okabe Y. et al. Laser Wavelengths Suitable for Generating Ultrasonic Waves in Resin-Coated Carbon Fibre Composites // Journal of Nondestructive Evaluation, Diagnostics and Prognostics of Engineering Systems. 2020. V. 3 (3). P. 031103.
  15. Taheri H., Hassen A.A. Nondestructive Ultrasonic Inspection of Composite Materials: A Comparative Advantage of Phased Array Ultrasonic // Applied Sciences. 2019. V. 9 (8). P. 1628.
  16. Cao H., Ma M., Jiang M. et al. Experimental Investigation of Impactor Diameter Effect on Low-Velocity Impact Response of CFRP Laminates in a Drop-Weight Impact Event // Materials. 2020. V. 13 (18). P. 4131.
  17. Kamimura H.A.S., Wu S.-Y., Grondin J. et al. Real-Time Passive Acoustic Mapping Using Sparse Matrix Multiplication // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2021. V. 68 (1). P. 164-177.
  18. Caminero M.A., Garc�a-Moreno I., Rodr�guez G.P. et al.Internal damage evaluation of composite structures using phased array ultrasonic technique: Impact damage assessment in CFRP and 3D printed reinforced composites // Composites Part B: Engineering. 2019. V. 165. P. 131-142.
  19. Cao H., Ma M., Jiang M. et al. Experimental Investigation of Impactor Diameter Effect on Low-Velocity Impact Response of CFRP Laminates in a Drop-Weight Impact Event // Materials. 2020. V. 13 (18). P. 4131.
  20. Sadeghi M.Z., Nienheysen P., Arslan S. et al. Damage detection by double-sided ultrasonic assessment in low-velocity impacted CFRP plates // Composite Structures. 2019. V. 208. P. 646-655.
  21. Wang X., He J., Guo W. et al. Three-dimensional damage quantification of low velocity impact damage in thin composite plates using phased-array ultrasound // Ultrasonics. 2021. V. 110. P. 106264.
  22. Liu H., Liu J., Ding Y. et al. Effects of Impactor Geometry on the Low-Velocity Impact Behaviour of Fibre-Reinforced Composites: An Experimental and Theoretical Investigation // Applied Composite Materials. 2020. V. 27 (5). P. 533-553.
  23. Lebaupin Y., Hoang T.-Q.T., Chauvin M. et al. Influence of the stacking sequence on the low-energy impact resistance of flax/PA11 composite // Journal of Composite Materials. 2019. V. 53 (22). P. 3187-3198.
  24. Garc�a-Moreno I., Caminero M., Rodr�guez G. et al. Effect of Thermal Ageing on the Impact Damage Resistance and Tolerance of Carbon-Fibre-Reinforced Epoxy Laminates // Polymers. 2019. V. 11 (1). P. 160.
  25. Sebaey T.A., Gonz�lez E.V., Lopes C.S. et al. Damage resistance and damage tolerance of dispersed CFRP laminates: Design and optimization // Composite Structures. 2013. V. 95. P. 569-576.
  26. ASTM D7136/D7136M-15 standard test method for measuring the damage resistance of a fibre-reinforced polymer matrix composite to a drop-weight impact event.
  27. Chen P., Shen Z., Xiong J. et al. Failure mechanisms of laminated composites subjected to static indentation // Composite Structures. 2006. V. 75 (1-4). P. 489-495.
  28. Fuoss E., Straznicky P.V., Poon C. Effects of stacking sequence on the impact resistance in composite laminates - Part 1: parametric study // Composite Structures. 1998. V. 41 (1). P. 67-77.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».