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 Доступ платный или 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