PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Thermographic studies of composite structures subjected to static and fatigue loads

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Badania termograficzne struktur kompozytowych poddanych obciążeniom statycznym i zmęczeniowym
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
In this work, a brief review of various approaches using Infrared Thermography (IRT) as a non-destructive method applied for better understanding of fatigue behaviour and the damage process is presented. Rapid determination of fatigue limits obtained with the use of IRT is in very good agreement with the conventional experimental testing program for a wide range of materials including various types of composites. In addition, it creates the possibility of locating, evaluating and monitoring fatigue damages both within standard specimens and structural components. Despite these achievements, there is little work concerning the use of IRT in the analysis of curved composite structures with delaminations subjected both to static and/or fatigue loads. In this paper, stepwise methodology, how composite curved panels can be incrementally tested in order to characterize and control real damages occurring during static loads is presented with emphasis on the possibility of using it for fatigue tests. It was shown that artificial delamination does not propagate in contrast to real defects which can be monitored by active thermography tests after each load step. The presence and evolution of damages caused by static loads has a great impact on the thermal behaviour of the curved composite panel and can be observed by changes in the temperature contrast on the investigated surfaces. Future works will concern application of the proposed methodology with the use of Active Infrared Thermography (AIRT) in the quantification of failures occurring during fatigue testing of curved composite elements.
PL
Zaprezentowano przegląd różnych podejść wykorzystania termografii w podczerwieni (IRT) jako nieniszczącej metody stosowanej w celu lepszego zrozumienia zjawisk zmęczeniowych i procesu uszkodzeń. Metoda szybkiego określania wytrzymałości zmęczeniowej z wykorzystaniem IRT wykazuje bardzo dobrą zgodność ze standardowymi procedurami dla szerokiej grupy materiałów, włączając w to różne typy kompozytów. Dodatkowo, omawiana metoda stwarza możliwości lokalizacji, oceny i monitoringu uszkodzeń zmęczeniowych zarówno dla standardowych próbek, jak i komponentów strukturalnych. Mimo tych osiągnięć, istnieje bardzo mało prac dotyczących wykorzystania IRT do analizy zakrzywionych struktur kompozytowych z delaminacjami obciążonych zarówno statycznie, jak i zmęczeniowo. W artykule zaprezentowano metodologię polegającą na badaniu zakrzywionych paneli kompozytowych po każdym kroku obciążenia w celu oceny i kontroli rzeczywistych uszkodzeń powstałych podczas obciążeń statycznych z naciskiem na możliwość wykorzystania jej do testów zmęczeniowych. Sztuczna delaminacja nie propaguje w przeciwieństwie do prawdziwych defektów, które mogą być monitorowane przy wykorzystaniu testów aktywnej termografii w podczerwieni po każdym kroku obciążenia. Obecność i rozwój uszkodzeń spowodowane przez obciążenia statyczne mają znaczny wpływ na zachowanie termiczne zakrzywionych paneli kompozytowych oraz mogą być obserwowane dzięki kontrastom temperaturowym na badanych powierzchniach. Dalsze prace będą dotyczyć zastosowania zaproponowanej metodologii z wykorzystaniem Aktywnej Termografii w Podczerwieni (AIRT) w celu kwantyfikacji uszkodzeń w zakrzywionych elementach kompozytowych powstałych w wyniku obciążeń zmęczeniowych.
Rocznik
Strony
139--146
Opis fizyczny
Bibliogr. 41 poz., rys.
Twórcy
  • Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Krakow, Poland
autor
  • Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Krakow, Poland
autor
  • Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Krakow, Poland
Bibliografia
  • [1] Pastuszak P.D., Muc A., Active thermography as an evaluation method of delaminations in composite structures, Proceedings of the 19th International Conference on Composite Materials, Montreal, Canada 2013, 1, 7875-7884.
  • [2] Crivelli D., Guagliano M., Eaton M., Pearson M., Al-Jumaili S., Holford K., Pullin R., Localisation and identification of fatigue matrix cracking and delamination in a carbon fibre panel by acoustic emission, Composites Part B 2015, 74, 1-12.
  • [3] Steinberger R., Valadas Leitao T.I., Ladstatter E., Pinter G., Billinger W., Lang R.W., Infrared thermographic techniques for non-destructive damage characterization of carbon fibre reinforced polymers during tensile fatigue testing, International Journal of Fatigue 2006, 28 1340-1347.
  • [4] Charles J.A., Appl F.J., Francis J.E., Using the scanning infrared camera in experimental fatigue studies. Exp. Mech. 1975, 133-8.
  • [5] Catalbiano T., Geraci A., Orlando M., Analisi tramite infrarosso termico di provini sollecitati a fatica. Il progettista industriale, 1984, 66-9.
  • [6] Blotny R., Kaleta J.A., Method for determining the heat energy of the fatigue process in metals under uniaxial stress. Part I and Part II. Int J. Fatigue 1986, 8(1), 29-38.
  • [7] Minh Phong L., Fatigue limit evaluation of metals using an infrared thermographic technique, Mech. Mater. 1998, 28, (1-4), 155-63.
  • [8] Krapez J.C., Pacou D., Gradette G., Lock-in Thermography and fatigue limit of metals, Proc QIRT 2000, 277-82.
  • [9] Geraci A., La Rosa G., Risitano A., On the new methodology for the determination of the fatigue limit of materials using thermal infrared techniques, VDI IMEKO/GESA Symposium, Düsseldorf 1992, 183-190.
  • [10] Zhang L., Liu X.S., Wu S.H., Ma Z.Q., Fang H.Y., Rapid determination of fatigue life based on temperature evolution, International Journal of Fatigue 2013, 54, 1-6.
  • [11] La Rosa G., Risitano A., Application of a new methodology to determine the fatigue limit using thermal infrared techniques, 17th Symposium on Experimental Mechanics, Warsaw 1996, 498-503.
  • [12] Geraci A.L., La Rosa G., Risitano A., Grech M., Determination of the fatigue limit of an austempered ductile iron using thermal infrared imagery, SPIE International Conference, St. Petersburg 1995, Series P, 2646, 306-317.
  • [13] Geraci A.L., Guglielmino E., La Rosa G., Roccati G., Analisi sperimentale mediante infrarosso termico degli effetti d’intaglio in provini con foro cieco sollecitati a fatica, XVII Convegno Nazionale AIAS, Ancona 1989, 673-684.
  • [14] Geraci A.L., Guglielmino E., La Rosa G., Roccati G., Notch sensitivity in specimens with blind hole under fatigue test, Third International Conference on SPT, Vienna 1989, 10-12.
  • [15] Luong M.P., Infrared thermography of fatigue in metals. SPIE 1992, 1682, 222-233.
  • [16] Luong M.P., Infrared thermographic scanning of fatigue in metals. Nuclear. Eng. Des. 1995, 158, 363-376.
  • [17] Luong M.P., Fatigue limit evaluation of metals using an infrared thermographic technique, Mech. Mater. 1998, 28, 155-163.
  • [18] Cura F., Curti G., Sesana R., A new iteration method for the thermographic determination of fatigue limit in steels, International Journal of Fatigue 2005, 27, 453-459.
  • [19] Wang X.G., Grupi V., Guo X.L., Zhao Y.G., Quantitative Thermographic Methodology for fatigue assessment and stress measurement, International Journal of Fatigue 2010, 32, 1970-1976.
  • [20] Fan J., Guo X., Wu C., A new application of the infrared thermography for fatigue evaluation and damage assessment, International Journal of Fatigue 2012, 44 1-7.
  • [21] Quaresimin M., Fatigue of woven composite laminates under tensile and compressive loading, ECCM-10, Brugge, Belgium, 3-7 June 2002.
  • [22] Colombo C., Libonati F., Pezzani F., Salerno A., Vergani L., Fatigue behaviour of a GFRP laminate by thermographic measurements, Eng. Procedia 2011, 10, 3518-3527.
  • [23] Kurashiki K. et al., A study on evaluation of fatigue damage of GFRP by infrared thermography (1st Report, fatigue temperature rise curves of GFRP), Trans. Jpn. Soc. Mech. Eng. (A) 2000, 66(645), 960-965.
  • [24] Kurashiki K. et al., A study on evaluation of fatigue damage of GFRP by infrared thermography (2nd report, evaluation of damage under two step fatigue test), Trans. Jpn. Soc. Mech. Eng. (A) 2000, 66(645), 966-971.
  • [25] Toubal L., Karama M., Lorrain B., Damage evolution and infrared thermography in woven composite laminates under fatigue loading, International Journal of Fatigue 2006, 28, 1867-1872.
  • [26] Montesano J., Fawaz Z., Bougherrara H., Non-destructive assessment of the fatigue strength and damage progression of satin woven fiber reinforced polymer matrix composites, Composites: Part B 2015, 71, 122-130.
  • [27] Montesano J., Fawaz Z., Bougherara H., Use of infrared thermography to investigate the fatigue behavior of a carbon fiber reinforced polymer composite, Composite Structures 2013, 97, 76-83.
  • [28] Giorleo G., Meola C., Squillace A., Analysis of defective carbon-epoxy by means of Lock-in Thermography, Res. Nondestr. Eval. 2000, 241-250.
  • [29] Meola C., Carlomagno G.M., Squillace A., Vitiello A., Nondestructive evaluation of aerospace materials with lock-in thermography, Engineering Failure Analysis 2006, 13, 380-388.
  • [30] Marinetti S., Plotnikov Y.A., Winfree W.P., Braggiotti A., Pulse phase thermography for defect detection and visualization, Proc. SPIE 3586, Nondestructive Evaluation of Aging Aircraft, Airports, and Aerospace Hardware III, 230 (January 28, 1999).
  • [31] Reifsnider K.L., Williams R.S., Determination of fatigue related heat emission in composite materials, Exp. Mech. 1974, 14(12), 479-85.
  • [32] Colombo C., Vergani L., Influence of delamination on fatigue properties of a fibreglass composite, Composite Structures 2014, 107, 325-333.
  • [33] Cuadra J., Vanniamparambil P.A., Hazeli K., Bartoli I., Kontsos A., Damage quantification in polymer composites using a hybrid NDT approach, Composites Science and Technology 2013, 83, 11-21.
  • [34] Kordator E.Z., Dassios K.G., Aggelis D.G., Matikas T.E., Rapid evaluation of the fatigue limit in composites using infraredlock-in thermography and acoustic emission, Mechanics Research Communications 2013, 54 14-20.
  • [35] Naderi M., Kahirdeh A., Khonsari M.M., Dissipated thermal energy and damage evolution of Glass/Epoxy using infrared thermography and acoustic emission, Composites: Part B 2012, 43, 1613-1620.
  • [36] Dattoma V., Giancane S., Evaluation of energy of fatigue damage into GFRC through digital image correlation and thermography, Composites: Part B 2013, 47, 283-289.
  • [37] Zhang Z, Hartwig G., Relation of damping and fatigue damage of unidirectional fibre composites, Int. J. Fatigue 2002, 24, 713-718.
  • [38] Curti G., La Rosa G., Orlando M., Risitano A., Analisi tramite infrarosso termico della temperatura limite in prove di fatica, (in Italian), 14th AIAS Italian National Conference, Catania 1986, 211-220.
  • [39] Curti G., Geraci A., Risitano A., Un nuovo metodo per la determinazione rapida del limite di fatica, (in Italian), ATAIngegneria Automobilistica 1989, 42(10), 634-636.
  • [40] La Rosa G., Risitano A., Thermographic methodology for rapid determination of the fatigue limit of materials and components, Int. J. Fatigue 2000, 22, 65-73.
  • [41] Italian Ministry of the Industry Commerce and Handicraft, Central Bureau of Patent Licences No. 1237378, Testing system for the rapid determination of the fatigue limit of materials, 28/11/1998.
Uwagi
Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-94c4edf5-f616-44de-9626-fa8c48292f2f
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.