Detection of defects in composite plates by cooling down thermography (CDT)

• Autorzy: Pastuszak P. D. , Nering K. , Muc A.

Warianty tytułu

PL

Detekcja uszkodzeń w płytach kompozytowych za pomocą termografii ochładzania (CDT)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, a novel approach of thermal non-destructive testing of composite structures is presented. Among the widely-known pros and cons of Active Infrared Thermography (AIRT), there is still space for its cognition and development. In general, AIRT is based on heat transfer which is changed by the presence of subsurface flaws, variation of thicknesses, corrosion etc. Internal defects disturb normal heat diffusion within the material due to different thermophysical properties, and the result is variation of the amplitude and phase of the response signal on the surface of investigated objects. Typically, external excitation is performed by different heat sources (i.e. halogen lamps). Application of a thermoelectric module as a heat flux activation source presents clear disadvantages in terms of versatility, but it creates new possibilities of testing components which cannot be heated e.g., due to thermal expansion or space limitation for the excitation source. In addition, this approach provides quick measurement. The investigated samples are previously cooled down by the thermoelectric module, and then they are exposed to a higher ambient temperature. An infrared camera monitors the surface temperature variation both during the cooling and heating stage in order to reveal subsurface flaws. The main aim of this work is to examine the effectiveness of Cooling Down Thermography (CDT) to detect artificial delaminations in composite plates.

PL

Zaprezentowano innowacyjne podejście w termicznych badaniach nieniszczących struktur kompozytowych. Wśród powszechnie znanych zalet i wad metod termografii aktywnej istnieje nadal dużo miejsca do ich poznania i rozwoju. Generalnie, omawiane techniki oparte są na transporcie ciepła, który może być zaburzony poprzez defekty podpowierzchniowe, zmiany grubości, korozję etc. Wewnętrzne uszkodzenia zmieniają normalną dyfuzję cieplną w materiale z powodu różnych właściwości termofizycznych, czego wynikiem są zmiany w amplitudzie i fazie sygnału odpowiedzi na powierzchni badanych obiektów. Zwykle jako źródło ciepła używane są lampy halogenowe. Zastosowanie ogniwa termoelektrycznego do ochładzania próbki wykazuje wyraźne wady z punktu widzenia wszechstronności, tworzy jednak nowe możliwości badania komponentów, które nie mogą być ogrzewane, np. z powodu rozszerzalności cieplnej lub ograniczeń przestrzeni niepozwalających na zastosowanie źródła wzbudzenia cieplnego. Ponadto takie podejście zapewnia dużą szybkość pomiaru. Badane próbki są początkowo ochładzane za pomocą ogniwa termoelektrycznego, a następnie ogrzewane przez temperaturę otoczenia. Kamera termowizyjna monitoruje temperaturę powierzchni zarówno podczas chłodzenia, jak i ogrzewania próbki, aby ujawnić uszkodzenia podpowierzchniowe, które zmieniają przepływ ciepła w materiale. Głównym celem tej pracy jest zbadanie efektywności metody termografii ochładzania (CDT) do detekcji sztucznej delaminacji w płytach kompozytowych.

Słowa kluczowe

EN

cooling down thermography; CDT; fibrous composites; subsurface defects

PL

termografia ochładzania; kompozyty włókniste; defekty podpowierzchniowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 14, nr 2
• Strony: 111--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Pastuszak P. D.

• Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, ul. Jana Pawła II 37, 31-864 Krakow, Poland

autor

Nering K.

• Cracow University of Technology, Institute of Thermal and Process Engineering, ul. Jana Pawła II 37, 31-864 Krakow, Poland

autor

Muc A.

• Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, ul. Jana Pawła II 37, 31-864 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] American Society for Nondestructive Testing - ASNT, Infrared and Thermal Testing, Nondestructive Handbook on Infrared Technology, Vol. 3, ASNT Handbook Series, ed. X. Maldague, P.O. Moore, 3rd edition, ASNT Press, Columbus, Ohio, 2001.
• [2] Maldaque X.P.V., Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing, John Wiley & Sons, Inc., New York - Toronto 2001.
• [3] Ibarra-Castanedo C., Genest M., Piau J.-M., Guibert S., Bendada A., Maldague X., Ultrasonic and Advanced Methods for Nondestructive Testing and Material Characterization, ed. C.H. Chen, World Scientific Publishing, 2007, 325-348.
• [4] Ibarra-Castanedo C., Piau J.-M, Guilbert S., Avdelidis N.P., Genest M., Bendada A., Maldague X.P.V., Comparative study of active thermography techniques for the nondestructive evaluation of honeycomb structures, Research in Nondestructive Evaluation 2009, 20, 1-31.
• [5] Avdelidis N.P., Almond D.P., Marioli-Riga Z.P., Dobbinson A., Hawtin B.C., Pulsed thermography: philosophy, qualitative & quantitative analysis on aircraft materials & applications, Proc. Vth International Workshop, Advances in Signal Processing for Non Destructive Evaluation of Materials Québec City (Canada), 2-4 Aug., 2005.
• [6] Pastuszak P.D., Muc A., Application of composite materials in modern constructions, Key Engineering Materials 2013, 542, 119-129.
• [7] Herakovich C.T., Mechanics of composites: A historical review, Mechanics Research Communications 2012, 41, 1-20.
• [8] Maldague X., Largoutit Y., Couturier J.P., A study of defect depth using neural networks in pulsed phase thermography: modelling, noise, experiments, Rev. Ge’n. Therm. Paris 1998, 37, 704-717.
• [9] Ibarra-Castanedo C., Mohr C., Maldague X.P., Bendada A., Servais P., Nondestructive Assessment of Aerospace Components by Means of Pulsed Thermography, The Third International Symposium on Aerospace Materials & Manufacturing: Emerging Materials, Manufacturing, and Repair Techniques, Montréal (Québec) Canada, October 1-4, 2006.
• [10] Zhi Zeng, Chunguang Li, Ning Tao, Lichun Feng, Cunlin Zhang, Depth prediction of non-air interface defect using pulsed thermography, NDT&E International 2012, 48, 39-45.
• [11] Benıtez H.D., Ibarra-Castanedo C., Maldague X., Loaiza H., Bendada A., Caicedo E., Definition of a new thermal contrast and pulse correction for defect quantification in pulsed thermography, Infrared Physics & Technology 2008, 51, 160-167.
• [12] Ibarra-Castanedo C., Genest M., Servais P., Maldague X.P.V., Bendada A., Qualitative and quantitative assessment of aerospace structures by pulsed thermography Nondestructive Testing and Evaluation 2007, 22, 2-3, June-September, 199-215.
• [13] Pastuszak P.D., Muc A., Methods of infrared nondestructive techniques: review and experimental studies, Key Engineering Materials 2013, 542, 131-141.