Recognition of bonding contamination in CFRP composite laminates by measurements of local vibration nonlinearity

• Autorzy: Solodov I. , Ségur D. , Kreutzbruck M.

Identyfikatory

DOI

10.26357/BNiD.2018.001

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja zanieczyszczeń w połączeniach klejonych kompozytów CFRP poprzez pomiary lokalnej nieliniowości drgań

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A new approach based on measurements of a local nonlinear response of the laminate is suggested and applied to characterizing contaminations of adhesive bonding in carbon fibre reinforced polymer (CFRP). It is shown that a contaminated boundary layer of the adhesive contributes to an overall nonlinear response of the laminate that enables to recognise the difference in bonding quality caused by various types and levels of contaminations.

PL

W artykule, w celu scharakteryzowania zanieczyszczeń połączeń klejonych polimerów wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP), zaproponowano i następnie zastosowano nowe podejście oparte na pomiarach lokalnej nieliniowej odpowiedzi laminatu. Pokazano, że zanieczyszczona warstwa graniczna kleju przyczynia się do ogólnej nieliniowej odpowiedzi laminatu, która umożliwia rozpoznanie różnicy w jakości wiązania spowodowanej różnymi typami i poziomami zanieczyszczeń.

Słowa kluczowe

EN

glue bond; CFRP composite; vibration measurement

PL

połączenie klejowe; kompozyt CFRP; pomiar drgań

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Badania Nieniszczące i Diagnostyka
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 1
• Strony: 3--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Solodov I.

• Institut für Kunststofftechnik, Universität Stuttgart, Stuttgart, Germany

autor

Ségur D.

• CEA LIST, CEA Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France

autor

Kreutzbruck M.

• Institut für Kunststofftechnik, Universität Stuttgart, Stuttgart, Germany

Bibliografia

• [1] H. N. G. Wadley, “Interfaces: The next NDEchallenge”, in Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation. Boston, MA: Springer US, pp. 881–892, 1988. DOI 10.1007/978-1-4613-0979-6_1
• [2] P. Nagy, “Fatigue damage assessment by nonlinear ultrasonic material characterization”, Ultrasonics, vol. 36, no. 1-5, pp. 375-381, 1998. DOI 10.1016/s0041-624x(97)00040-1
• [3] M. A. Breazeale, J. Philip, “Determination of third-order elastic constants from higher harmonic generation”, Physical Acoustics, vol. 17, New York, Academic Press, 1965.
• [4] A. Gedroitz, V. A. Krasilnikov, “Elastic waves of finite amplitude and deviations from Hooke`s law”, Soviet Physics JETP, vol. 16, pp. 1122-1131, 1963.
• [5] W. T. Yost, J. Cantrell, “Materials characterization using acoustic nonlinearity parameters and harmonic generation: Engineering materials”, in Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, vol. 9, Springer, Boston, MA, pp. 1669–1676, 1990. DOI 10.1007/978-1-4684-5772-8_215
• [6] J. Cantrell, W.T. Yost, “Effect of precipitate coherency strains on acoustic harmonic generation”, Journal of Applied Physics, vol. 81, no. 7, pp. 2957-2962, 1997. DOI 10.1063/1.364327
• [7] J. Kim, A. Baltazar, J. W. Hu, S. I. Rokhlin, “Hysteretic linear and nonlinear acoustic responses from pressed interfaces”, International Journal of Solids and Structures, vol. 43, no. 21, pp. 6436-6452, 2006. DOI 10.1016/j.ijsolstr.2005.11.006
• [8] P. Johnson, R. Guyer, Nonlinear mesoscopic elasticity. Weinheim: Wiley-VCH, 2009.
• [9] I. Solodov, “Ultrasonics of nonlinear contacts: Propagation, reflection and NDE-applications”, Ultrasonics, vol. 36, no. 1-5, pp. 383-390, 1998. DOI 10.1016/s0041-624x(97)00041-3
• [10] I. Solodov, N. Krohn, G. Busse, “CAN: An example of nonclassical nonlinearity in solids”, Ultrasonics, vol. 40, no. 1-8, pp. 621-625, 2002. DOI 10.1016/s0041-624x(02)00186-5
• [11] J. D. Achenbach, O. K. Parikh, “Ultrasonic detection of nonlinear mechanical behaviour of adhesive bonds”, in Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, vol. l0 B, Springer, Boston, MA, pp. 1837-1844, 1991. DOI 10.1007/978-1-4615-3742-7_91
• [12] Z. An, X. Wang, M. Deng, J. Mao, M. Li, “A nonlinear spring model for an interface between two solids”, Wave Motion, vol. 50, no. 2, pp. 295–309, 2013. DOI 10.1016/j.wavemoti.2012.09.004
• [13] L.J. Jacobs, J. Kim, J. Qu, “Characterization of fatigue damage in nickel-base superalloy using nonlinear ultrasonic waves”, in Proc. Int. Congress on Ultrasonics, Vienna, 2007.
• [14] W. Li, Y. Cho, J. D. Achenbach, “Detection of thermal fatigue in composites by second harmonic Lamb waves”, Smart Materials and Structures, vol. 21, no.8, p. 085019, 2012. DOI 10.1088/0964-1726/21/8/085019
• [15] J. Zhao, V. K. Chillara, B. Ren, H. Cho, J. Qiu, and C. J. Lissenden, “Second harmonic generation in composites: Theoretical and numerical analyses”, Journal of Applied Physics, vol. 119, no. 6, p. 064902, 2016. DOI 10.1063/1.4941390
• [16] P. Malinowski, R. Ecauilt, T. Wandowski, W. Ostachowicz, “Evaluation of adhesively bonded composites by nondestructive technique”, in Proceedings of the SPIESmart Structures/NDE, Health Monitoring of Structural and Biological Systems 2017, 2017. DOI 10.1117/12.2259852
• [17] Y. Zheng, R. Maev, I. Solodov, “Nonlinear acoustic applications for material characterisation: A review”, Canadian Journal of Physics, vol. 77, pp. 927-967, 1999. DOI 10.1139/p99-059

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).