Zjawisko przezroczystości kompozytu w nieniszczących badaniach termicznych

• Autorzy: Świderski W. , Vavilov V. , Hłosta P.

Warianty tytułu

EN

Phenomenon of composite transparency in thermal NDT

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W nieniszczących badaniach termicznych typowym założeniem jest, że materiały kompozytowe są optycznie nieprzezroczyste zarówno dla promieniowania nagrzewania optycznego jak i promieniowania podczerwonego emitowanego przez badane obiekty. W artykule przedstawiono wyniki badań, w których wykazano, że niektóre kompozyty, takie jak tworzywa wzmocnione włóknami węglowymi (CFRP) i szklanymi (GFRP) oraz i inne są częściowo przezroczyste dla promieniowania nagrzewającego w trakcie badań termicznych. Dlatego to zjawisko powinno być uwzględnione kiedy określane są ograniczenia w wykrywaniu defektów metodami stosowanymi w tych badaniach. Wyniki badań eksperymentalnych pokazały, że wpływ przezroczystości kompozytów na wyniki nieniszczących badań termicznych może być znaczący co wskazuje, że ten problem powinien być dokładnej przebadany.

EN

Most available mathematical models in thermal nondestructive testing (NDT) assume that solid materials under test are not transparent for both optical radiation of a heater and infrared radiation emitted by the very material. The authors' preliminary study on composites showed that the statement above was not absolutely true even in the case of some presumably opaque composites, such as Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP). There was assumed that the propagation of optical radiation through composites is governed by the Bouguer's law (Eq. 1). Values of were experimentally determined by Eq. (2) for CFRP, Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) and ceramic samples. Values of were evaluated by using the experimental setup shown in Fig. 1. The rear-surface response of a thin aluminum (Al) plate is fairly precisely described by the following well-known expression (heating an adiabatic plate with a Dirac pulse) (Eq. 3). The time evolution of the rear-surface response of a 1 mm-thick Al plate according to Eq. (3) is shown in Fig. 1. The corresponding experimental curve was slower than the theoretical one due to relatively low acquisition frequency of the IR imager used (25 Hz). However, only a 'stationary' (at about 1 s after the flash) excess temperature T value wasmeasured in the experiment to calculate . The experiment result is presented in Table 1. It was found that a single circular flash tube used in the experiment produced 8950 W/m2 at the plane where the Al plate was placed. This value matches well other data obtained with this flash tube. To evaluate the absorption coefficient , the plates made of the above-mentioned composite were placed between the flash tube and the Al plate, and the rear-surface excess temperature of the Al plate was measured in about 1 s (see the test sketch in Fig. 2 and the experimental results in Table 1). It is worth mentioning that, in the considerations above, the spectral composition of the heating radiation is not taken into account. It is obvious that the major energy of flash tubes is concentrated in the visible range of optical radiation. Intuitively, it seems that the measured transparency of composites is much higher than expected. Therefore, the influence of the composite transparency on the results of thermal NDT may be significant, thus this topic deserves further investigations.

Słowa kluczowe

PL

materiały kompozytowe; nieniszczące badania termiczne; współczynnik absorpcji; zjawisko przezroczystości

EN

composite materials; thermal NDT; absorption coefficient; transparency phenomenon

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 57, nr 10
• Strony: 1253--1255
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Świderski W.

autor

Vavilov V.

autor

Hłosta P.

• Wojskowy Instytut techniczny uzbrojenia, ul. Prymasa Wyszyńskiego 7, 05-220 Zielonka,

Bibliografia

• [1] Meyer-Arendt J. R.: Wstęp do optyki. PWN, Warszawa, 1975.
• [2] Sawieliew I. W.: Wykłady z fizyki t. 2. PWN, Warszawa, 1994.
• [3] Świderski W., Vavilov V.: Wyznaczanie termofizycznych charakterystyk materiałów metodami termografii w podczerwieni. Biuletyn WAT, Vol. LVIII, Nr 3, 2009.
• [4] Świderski W.: Metody termograficzne w nieniszczących badaniach materiałów kompozytowych do zastosowań specjalnych, monografia habilitacyjna, WITU, Zielonka, 2010.