یشهوژپ یملع همانهام
یسدنهم
کیناکم
سردم
mme.modares.ac.irPlease cite this article using:
اب نبرک فایلا اب هدش تیوقت ِیرمیلپ هیاپ تیزوپماک رد هبرض زا یشان بیع هیحان یبایزرا
شبور یتوصارف نومزآ و یفارگویدار شور ود
C
یزامن ماحرا سابع دیس
1برع یفطصم ینب للهارصن ،
2 *یهافر ریما ،
ییوکسا
3کیرمیآ وکسچنارف ،
4 1 ،ارتکد یوجشناد نارهت ،ییاجر دیهش ریبد تیبرت هاگشناد ،کیناکم یسدنهم 2 -نارهت ،ییاجر دیهش ریبد تیبرت هاگشناد ،کیناکم یسدنهم ،رایشناد 3 -نارهت ،ییاجر دیهش ریبد تیبرت هاگشناد ،کیناکم یسدنهم ،رایداتسا 4 -مامت داتسا اد ،کیناکم یسدنهم ، ا ،یرایلاک،یرایلاک هاگشن ایلاتی * یتسپ قودنص ،نارهت 16785136 ، n.arab @ srttu.edu هلاقم تاعلاطا هدیکچ لماک یشهوژپ هلاقم :تفایرد 26 رذآ 1396 :شریذپ 23 نمهب 1396 :تیاس رد هئارا 11 دنفسا 1396 هزورما زا هدافتسا وپماک داوم ز تی ی قیاع و یکبس ،بوخ یکیناکم صاوخ لیلد هب فلتخم عیانص رد یرمیلپ هیاپ و توص و ترارح هب تبسن ندوب یگدروخ هب تمواقم تیزوپماک ریخا ههد ود یط .تسا هدش هجاوم ینوزفازور لابقتسا اب تیوقت ِیرمیلپ هیاپ یاه د نبرک فایلا اب هدش یارا راتخاس هیلا عیانص رد یناوارف دربراک یا هتفای لیبموتا و اضفاوه بیع هیحان و هتفرگ رارق هبرض تحت سیورس ای دیلوت نامز رد تسا نکمم داوم نیا .دنا نآ رد یکچوک اه یم کچوک بیع نیا .دیآ دوجو هب نیا زا .ددرگ نآ تسکش هب رجنم و هدش هزاس یکیناکم صاوخ شهاک ثعاب دناوت موزل ور هرهب بویع صیخشت تهج یشور زا یریگ د داوم نیا ر یم ساسحا م نیا رد .دوش هلاق یلپ نیزر رد نبرک فایلا زا یرمیلپ هیاپ یتیزوپماک هنومن تحت هنومن ،یبای بیع دنیارف رد یریذپرارکت نتفرگ رظن رد روظنم هب .تفرگ رارق هبرض نومزآ تحت و دش هتخاس رتسا 4 نومزآ توافتم هبرض شور زا هدافتسا اب بیع یحاون و تفرگ رارق اه ی یتوصارف نومزآ و ذفان عیام اب یفارگویدار نومزآ یباتزاب شور هب هطوغ شبور یرو C دروم ، .تفرگ رارق یبایزرا نومزآ زا لصاح ریوصت نینچمه و دش نکسا لاتیجید رنکسا هاگتسد زا هدافتسا اب یفارگویدار شور زا لصاح ریوصت شبور یتوصارف C رد نشولوزر رادقم نتفرگ رظن رد اب دیدرگ هربیلاک نومزآ . بیع یحاون تحاسم مرن زا هدافتسا اب یج جیمیا رازفا هب .دمآ تسد هزادنا و صیخشت رد هدشدای شور ود ییاناوت زا یکاح لصاح جیاتن یسررب بیع یحاون یریگ شبور شور و تسا یتیزوپماک هنومن رد C هیحان یم یرتشیب تقد اب ار بیع .دبای :ناگژاو دیلک تیروپماک نبرک فایلا اب هدش تیوقت برخمریغ نومزآ یفارگویدار شبور ِیتوصارف نومزآ CImpact Area Assessment in the Carbon Fiber Reinforced Polymer Composite
using Radiography and Ultrasonic C-scan testing methods
Seyyed Abbas Arhamnamazi
1, Nasrollah Banimostafa Arab
1*, Amir Refahi Oskouei
1, Francesco
Aymerich
21- Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran. 2- Mechanical Engineering, University of Cagliari, Cagliari, Italy.
* P.O.B. 16785136, Tehran, Iran, n.arab@srttu.edu
A
RTICLEI
NFORMATIONA
BSTRACTOriginal Research Paper Received 17 December 2017 Accepted 12 February 2018 Available Online 02 March 2018
Nowadays, the use of polymer composite materials in various industries has been increased due to their good mechanical properties, lightness, sound and thermal insulation and corrosion resistance. Over the past two decades, carbon fiber reinforced polymer (CFRP) materials have been widely used in aerospace and automotive industries. These materials may be subjected to impact during manufacturing or service period and alamsl impact region may be produced in them. This small defect can reduce the mechanical properties of the structure and lead to its failure. Therefore, it is necessary to use a method for defect detection in these materials. In this study, a polymer composite sample made of carbon fiber in polyester resin was made and subjected to impact test. To consider the repeatability of the defect detection process, the sample was subjected to four various impact tests and the defect areas were evaluated using penetrant-enhanced X-ray radiography and ultrasound immersion pulse-echo C-scan. The image obtained from the penetrant-enhanced X-ray method was scanned using a digital scanner, and the image of the ultrasound C-scan test was calibrated, taking into account the step of scanning.The areas of the defect region were obtained using Imagej software. The results show that these methods are able to detect and measure the impact area in the composite sample and Ultrasonic C-scan method detect impact area more accurately.
Keywords:
Carbon Fibre Reinforced Polymer Non-Destructive Testing Radiography Ultrasonic C-scan 1 -همدقم اوه هلمج زا عیانص زا یعیسو فیط رد یتیزوپماک داوم و یزاس یتشک ،اضف یم رارق هدافتسا دروم یزاسوردوخ زا هدافتسا هنیمز نیا رد .دنریگ تیزوپماک تیوقت ِیرمیلپ هیاپ یاه نبرک فایلا اب هدش 1 ینوزفازور لابقا اب یم ار رما نیا لیلد هک تسا هدوب هجاوم یگژیو رد ناوت خ یاه نیا صا
1 Carbon Fibre Reinforced polymer (CFRP)
،یتوص و یترارح قیاع ،لااب نزو هب ماکحتسا تبسن هلمج زا تیزوپماک اب هسیاقم رد رتهب یکیناکم صاوخ و مک یگدروخ ،یگتسخ ربارب رد تمواقم [ تسناد تازلف 1 , 2 تسا نکمم یتیزوپماک داوم سیورس ای دیلوت لحارم رد .] ره هب بیع یلک روط هب .دوش داجیا هنومن رد یفلتخم بویع زا فارحنا عون یم قلاطا لآ هدیا راتخاس .ددرگ هک جیار بویع زا یکی هبرض زا یشان بیسآ [ ددرگ داجیا تیزوپماک یریگراک هب ماگنه ای دیلوت رد تسا نکمم 3 .] زا نآ هیلا هیلوا تلع هبرض هک اج هیلا یگدش 1 اب هبرض هقطنم تسا مزلا ،تسا شور زا هدافتسا برخمریغ یاه 2 یرخت زا شیپ .دوش ییاسانش تیزوپماک ب شور زا هدافتسا اب هبرض بیسآ صیخشت رب یرایسب تلااقم فلتخم یاه برخمریغ هدش زکرمتم [ ناراکمه و رفوهریام .دنا 4 ناراکمه و اجایتنماسوی ،] [ 5 [ ونگامولراک و لاوئم و ] 6 هنومن رد هبرض بیسآ هقطنم نییعت یارب ] یاه نبرک فایلا اب هدش تیوقت تیزوپماک .دندومن هدافتسا یفارگومرت شور زا ناراکمه و گنایل [7] [ ناراکمه و گنچ ، 8 [ ناراکمه و امایوک و ] 9 زا ] نومزآ یبادرگ نایرج یاه (ET) [ گنیرملا و روتئار ، 10 و یتویرپاک و ] [ ناراکمه 11 هدش تیاده جاوما زا ] و سیتویساه و ناراکمه [ 12 ] و نش و ناراکمه [ 13 ] شبور یتوصارف نومزآ زا C یارب صیخشت بیسآ هبرض رد داوم نبرک فایلا اب هدش تیوقت تیزوپماک هدافتسا ونوا .دندرک و ناراکمه [ 14 ]، وسورومآ و ناراکمه [ 15 ] ناراکمه و انارادناچ و [ 16 ] زا شور کیتسوکآ 3 یارب تراظن رب نامتخاس تملاس رد یط دنیآرف دیلوت و نامز هب یریگراک رد ییاسانش هقطنم بیسآ رد هنومن یاه اب هدش تیوقت تیزوپماک نبرک فایلا هدافتسا دندرک . یخرب رد زا تلااقم زا ود ای دنچ شور یارب هسیاقم ییاناوت و تقد نآ اه رد صیخشت هقطنم بیسآ ،تسا هدش هتفرگ هرهب یارب لوتناچ لاثم ناراکمه و [ 17 ] و و ناریکیوار ناراکمه [ 18 ] نومزآ زا شبور یتوصارف C و یفارگویدار و ناراکمه و زربمچ [ 19 ] زا کیتسوکآ شور و یفارگویدار هعشا سکیا هدافتسا .دندرک ناراکمه و اکنوزکیپ [ 20 ] زا توصارف یشبور نومزآ زا و یفارگورش ،یشاعترا یفارگومرت C یارب ادیپ ندرک بیسآ لحم .دنتفرگ هرهب هبرض رد تلااقم دای هدش ین زا هب یشور ساسحا یم دوش هک دناوتب شور یاه نومزآ برخمریغ ار هب تروص یمک هسیاقم هعلاطم نیا رد فده نیا یاتسار رد .دنک هنومن رتسا یلپ نیزر رد نبرک فایلا اب هدش تیوقت تیزوپماک سنج زا یا تحت هنومن نیا .تفرگ رارق هدافتسا دروم 4 یحاون و هتفرگ رارق هبرض نومزآ شبور یتوصارف نومزآ شور ود زا هدافتسا اب بیع C ذفان عیام اب یفارگویدار و هب هبرض زا یشان بویع زرم و تحاسم و هدش ییاسانش بیترت نیدب .دمآ تسد قیقد و یمک تروص هب هدش هتفرگ راک هب ِبرخمریغ نومزآ شور ود جیاتن یاپ رد .دش هسیاقم لباق زا هدافتسا اب و هدروخ شرب بیع یحاون زا یکی نا .تفرگ رارق لیلحت دروم یپوکسورکیم ریوصت 2 -قیقحت شور 2 -1 -شیامزآ دروم هنومن یزاس هدامآ رد نیا قیقحت یحطس یلاگچ اب هدش هتفاب نبرک فایلا 2 200g/m ناونع هب تیوقت هزاس تکرش زا هدننک زا یسیرتام .دیدرگ یرادیرخ رتسگ نیزر یلپ رتسا ریغ عابشا 4 اب 40% نریاتسا ینزو هب ناونع للاح هتیزوکسیو اب cP 6500 زا تعنص تکرش یمیش رهشوب ناتسا زا هیهت دش . لیتم لیتا دیسکارپ نوتک 5 و 1 Delamination 2 Non-destructive Testing (NDT) 3 Acoustic Emission (AE) 4 BUSHPOL 751129 5 Methyl ethyl ketone peroxide تانتفن تلابک 6 هب ناونع هدننکزاغآ و باتش هدنهد دروم هدافتسا رارق دنتفرگ هک هب زا بیترت تکرش دیسکارپ ناریا و لبون 7 .دندیدرگ هیهت دروم هنومن .دیدرگ دیلوت ناریا یمیشورتپ و رمیلپ هسسؤم رد هعلاطم نیا رد هدافتسا تاحفص زا تیزوپماک فایلا نبرک و نیزر یلپ رتسا اب و هدافتسا زا شور هیلا ینیچ یتسد 8 طیارش رد رد و ءلاخ داعبا 4 ⸱ 100 ⸱ 250 یلیم رتم هتخاس .دش -2-2 هبرض نومزآ نومزآ یاه هبرض اب هدافتسا زا گنفت زاگ ماجنا لکش( دش 1 .) گنفت زاگ تمسق زا لکشتم ِگنفت هلول یاه و فاص ینلاوط ( لوط هب 3 رتم ) اب رطق یلخاد 8.7 یلیم ،رتم ریش هدننکزاب راشف ،عیرس دحاو یریگراب ،هباترپ نزخم ،زاگ کی نزخم زاگ 500 یلیم رتیل یارب ره ،هلولگ هدنرادهگن و فده هبرض ریگ هباترپ .دوب یورک یدلاوف تخس اب رطق 8.7 یلیم رتم یارب مامت نومزآ یاه هبرض هدافتسا دش هب گنفت هلول رد زاگ راشف لیلد هب هناماس نیا رد هباترپ . و هدش هدنار ولج هب یم دروخرب هنومن رگا .دنک هباترپ یاراد تعرس لااب ،دشاب زا هنومن روبع طسوت و هدرک هبرض فقوتم ریگ یم .ددرگ اب هجوت هلاقم هب هدازرصان و تباث [ 21 ] نیب یاهراشف فلتخم زاگ و تعرس یاه هیلوا هباترپ ( رد رادقم هجیتن )هباترپ هیلوا یژرنا رد هدودحم مک راشف هطبار یطخ .دراد دوجو یم دوجو هب یفلتخم بویع یتیزوپماک هنومن هب هباترپ هبرض رثا رب نیا هک دیآ ع ب نییاپ یژرنا حطس رد بوی ه رتلااب حوطس رد و هدوب هنیمز تسکش تروص هیلا شیادج بویع تروص هب هبرض یژرنا زا ،هنیمز زا فایلا شیادج ،یا رهاظ یتیزوپماک هنومن لخاد هب هباترپ ذوفن عقاوم یخرب و فایلا تسکش یم درگ ن د و تیزوپماک رد یلخاد بویع زج اه تس داجیا لثم یسدنه بویع . هدوبن رظن دم جاوعا و هبرض رثا رد هنومن حطس یگتفرورف دنا تروص هب هک دنتسه ییاسانش لباق یمشچ ؛ هزادنا هب زاگ راشف رادقم نیاربانب فلتخم یاه دش هداد رییغت زا همچاس هک هنومن روبع هدهاشم لباق هبرض هیحان و هدرکن .دشابن 2 -3 شبور یتوصارف نومزآ C رد نیا هعلاطم شبور یتوصارف نومزآ C هطوغ شور هب یرو و یباتزاب یارب یبایزرا اب هنومن .تفرگ رارق هدافتسا دروم هدید هبرض هنومن هدافتسا زا کی راذگارت زکرمتم ( رطق 14 یلیم و رتم لوط ینوناک 27 یلیم رتم ) اب سناکرف یزکرم MHz 1 رلپاد تکرش زا هدش یرادیرخ 9 .تفرگ رارق نومزآ دروم نیچ متسیس نومزآ توصارف نشولوزر اب یشبور لپ زا 0.025 یلیم هدنتسرف ،رتم / تفایرد رمارک تارک لدم توصارف جاوما هدننک 10 سناکرف اب MHz 150 و کی پوکسولیسا لاتیجید دراکاپ تلویه لدم 11 سناکرف اب MHz 500 هدش لیکشت هک تسا یارب تفایرد توصارف لانگیس هدافتسا یم کی .دوش هنایار یصخش اب مرن رازفا ویو بل ار نومزآ دنیارف لرتنک یم لکش .دنک جوم توصارف رد لوط شبور نامز لماک رد ره هطقن هب تروص هظفاح رد هدشزیاتیجید رفاب هریخذ پوکسولیسا هدش و یماگنه هک رفاب رپ دش هب دراه کسید هنایار لقتنم یم دوش . لکش 2 نامدیچ هطوغ شور هب یتوصارف نومزآ یرو ناشن ار یباتزاب و یم هیکت یور هنومن .دهد هیواز و هتفرگ رارق بآ نزخم لخاد رد فاص یهاگ یم میظنت بورپ نیا .دوش هدهاشم اهوکا هنماد نیرتشیب ات دوش قبط یسرزاب 6 Cobalt naphthenate 7 AKZO 8 Hand lay-up 9 Doppler 10 Krautkramer HIS2 11 Hewlett Packard 54520A MHz
Fig. 1 Impact Testing set up
لکش
1
هبرض نومزآ نامدیچ
Fig. 2 Ultrasonic Immersion Testing set up
لکش 2 هطوغ یتوصارف نومزآ نامدیچ یرو درادناتسا ASTM E494-10 دش ماجنا . ییولج حطس هنومن قبط نیا درادناتسا دیاب دومع رب تهج جوم لاسرا و یاراد لقادح حطس یفاص 3.2 و رتمورکیم رثکادح 3º ± یزاومریغ دشاب . ماگ شبور شبور تهج حطس هنومن رد لوط و اهروحم ضرع لوا هلحرم رد 1 مود هلحرم رد و 0.2 یلیم رتم هتفرگ رظن رد .دش 2 -4 -یفارگویدار نومزآ شور رد نیا هعلاطم زیلانآ زا هعشا سکیا یارب ییاسانش یحاون بیسآ هدید زا هبرض رد هنومن هدافتسا یتیزوپماک ادتبا .دش هنومن هب تدم 5 رد تعاس لولحم دیدی یور ( لماش 60 مرگ دیدی ،یور 10 یلیم رتیل ،بآ 10 یلیم رتیل لکلا لیپورپوزیا و 6 یلیم ولفوتوف کادوک رتیل 1 ( هعشا ربارب رد هک ،تسا تام سکیا هطوغ رو [ دش 22 ] . بیترت نیا هب لولحم رد قطانم بیسآ هدید هدرک ذوفن و تسارتنک نیب قطانم بیسآ هدید و ملاس اب ار رییغت بذج بیرض هعشا سکیا قطانم رد بیسآ شیازفا ،هدید یم .دهد سپس هنومن اب نوتسا هب تقد کاپ یزاس هدش و یفارگویدار اب هدافتسا زا تنیباک 2 ( لدم 43855A ) ماجنا .دش متسیس یفارگویدار لکشتم کی دوخ سکیا هعشا دلوم زا اب هدش وس نایرج 3 یلیم رپمآ و یجورخ ژاتلو لباق میظنت نیب 10 و 130 ولیک تلو .تسا متسیس هعشا سکیا اب هجوت هب هدافتسا زا عبنم هعشا هزادنا اب سکیا 0.5 یلیم رتم و تماخض ربارب مویلیرب هچیرد اب 0.64 یلیم رتم یم دناوت ریواصت 1 Kodak Photoflo 2 HP Faxitron یفارگویدار اب حوضو هنومن یارب ار ییلااب یاه اب یتیزوپماک هزادنا کچوک ات طسوتم هئارا .دهد هب یارب یفارگویدار ریوصت ندروآ تسد زا ژاتلو 21 ولیک نایرج ،تلو 3 یلیم ،رپمآ نامز رارق نتفرگ ربارب سکیا هعشا رثا تحت هنومن 180 و هیناث ملیف زیر 3 نیب هلصاف .دش هدافتسا ملیف و عبنم هعشا سکیا دودح 60 یلیم رتم دوب . هلحرم هس یط هنومن هب سکیا هعشا ندنابات زا سپ کیرات قاتا رد ملیف اب بآ و روهظ عیام لولحم رد کیرات قاتا رد ملیف لوا هلحرم رد .دش رهاظ یمجح دصرد 4 هب 1 تدم هب 8 اد رارق هقیقد اب ملیف مود هلحرم رد .دش هد تیبثت عیام لولحم رد رخآ هلحرم رد و هدش هتسش ًلاماک بآ اب بآ و هدننک یمجح دصرد 4 هب 1 تدم هب 2 هدش رهاظ ملیف تیاهن رد .تفرگ رارق هقیقد ریوصت .دش کشخ طیحم ترواجم رد لاتیجید سپ ملیف زا شزادرپ ملیف اب هدافتسا زا کی رنکسا یرون اب حوضو رادقم 600dpi یارب هدهاشم و هزادنا یریگ قطانم تحاسم بیسآ هدید .تفرگ رارق هدافتسا دروم 2 -5 -یپوکسورکیم ریوصت لخاد رد و هدش هدیرب ساملا اب هدش هداد شکور هرا هلیسو هب ادتبا رد هنومن یم هداد رارق کیلیرکا نیزر رد ندرک شیلوپ هلحرم رد ار هنومن ناوتب ات دوش د زا هدافتسا اب هلحرم هس یط هنومن هدروخ شرب حطس .تشاد هگن تس هرامش اب دیابراک نکیلیس هدابمس یاهذغاک یاه 300 ، 600 و 1200 هدییاس یم هحفص تروص هب هنومن حطس و هدش فذح نآ زا شرب هلحرم رثا ات دوش یا ریمخ زا هدافتسا اب راود خرچ یور هنومن .دیآرد فاص ساملا 3 و نورکیم 3 AGFA NDT D4 Oscilloscope Personal computer Scan system A/D converter
Specimen in water resveratrol
یم شیلوپ رطقم بآ اب هارمه انیمولآ ردوپ سپس ًلاماک رظن دروم حطس ات دوش حطس .دوش تخادرپ تخادرپ هدش هنومن اب کمک پوکسورکیم لدم یرون دلیو 1 هدهاشم دش و فارگورکیم اه طسوت نیبرود لاتیجید نونک لدم 2 بصن هدش رب هلول یرون ،پوکسورکیم هیهت دندیدرگ . 3 -جیاتن 3 -1 شبور یتوصارف نومزآ C 3 -1 -1 شبور A لکش رد 3 هطوغ یتوصارف نومزآ .تسا هدش هداد ناشن یباتزاب و یرو ادتبا یجاوما راذگارت طسوت و هدش هداد رارق یفاص حطس یور بآ نزخم رد هنومن یم هداتسرف هنومن لخاد هب لکش رد .دوش 4-a,b لانگیس بیترت هب یاه هب تسد تمسق زا هدمآ یاه لکش رد نومزآ تحت ِهنومن بویعم و ملاس 3 هدروآ .تسا هدش ریوصت نیا رد 1 L ،هنومن و راذگارت نیب هلصاف 2 L هیاپ عافترا ،اه D ،هنومن تماخض FS هنومن ییولج حطس زا لصاح یوکا 3 ، BW باتزاب یاهوکا یتشپ حطس زا 4 و هنومن R حطس ِییولج حطس زا لصاح یوکا م سکعن هدننک 5 یم هدش هداد ناشن لکش ود هب هجوت اب .دنتسه تلاداعم ناوت ( 2,1 ) هب ار تسد دروآ . ( 1 ) 2𝑡1= 2𝐿1 𝑉water ( 2 ) 2𝑡2= 2𝑑 𝑉sample رد تلاداعم ( 2,1 ) 2𝑡1 ینامز ریخأت 6 هنومن ییولج حطس زا لصاح یاهوکا نیب ،راذگارت و 2𝑡2 هدیباتزاب یوکا و هنومن ییولج حطس نیب ینامز ریخأت حطس زا دنتسه یتشپ ، نینچمه 𝑉sample و هنومن رد یلوط توص تعرس 𝑉water بآ رد یلوط توص تعرس [ تسا 23 ] . هسیاقم اب لکش 4-a,b صخشم یم لانگیس بویعم هیحان رد هک دوش R لانگیس و فذح BW ای فیعضت یم فذح .دوش تسلااب تدش هب )ییاریم( جاوما فیعضت یتیزوپماک داوم رد ، ب ه یروط جوم و هدش یدیدش تارییغت راچد هبرض هیحان رد هنومن حطس هک یتشپ حطس زا یتشگرب ار فیعضت هدرک یم نآ هنماد شهاک ثعاب و .ددرگ یمن هدهاشم تشپ حطس یوکا ،تماخض مک یلیخ شیازفا رد اسب هچ دوش ؛ هدش هبرض راچد هک یحاون رد نیاربانب ب دنا ه هدیدپ لیلد لثم ییاه شخپ جوم یگدش حطس اب یتوصارف بورپ حطس نیب یزاوت زا جورخ ،یتشگرب ب هنومن ه ای و تشپ حطس یوکا فیعضت لیبق نیا زا یدراوم و جاجوعا لیلد یوکا دروم رد هدیدپ نیا .تسا هیجوت لباق ًلاماک نآ هنماد شهاک R هب زین یم دیدشت تدش دوش ، .دنک یط ار یرتشیب تفاسم دیاب اریز یگژیو نیا زا یم .درک هدافتسا ملاس و بویعم یحاون ییاسانش یارب ناوت لوصح یارب ار ینوناک هلصاف تسا مزلا هدننکزکرمتم راذگارت زا کیکفت تیلباق نیرتشیب هدافتسا بورپ ینوناک هلصاف هب هجوت اب .مینک زکرمتم هنومن ییلااب حطس یور اب ربارب هدش 27 یلیم یبآ طیحم رد یلوط توص تعرس و رتم اب ربارب 1481 هیناث رب رتم [ 24 ] یوکا رد کیپ ینامز رادقم ، FS ( هطبار قباطم دیاب 3 ) هب .دیآ تسد ( 3 ) 𝑇𝐷 =27mm×2 1481m/s = 36.46 µm 1 Wild M420 2 Canon D650 3 Front Surface (FS) 4 Back Wall 5 Reflector surface 6 Time Delay Fig. 3 Ultrasonic Immersion pulse-echo Testing set up
لکش
3
هطوغ یتوصارف نومزآ نامدیچ یباتزاب یرو
Fig. 4 obtained signal from figure 3 set-up for: a- impacted areas, b- intact areas لکش 4 لانگیس هب یاه تسد لکش زا هدمآ 3 فلا یارب -ب ،-بیع هیحان -ملاس هیحان 3 -1 -2 شبور C لکش رد 5 شبور شور C نیا رد .تسا هدش هداد ناشن کیتامش تروص هب حطس لک دناوتب ات تسا هدش هداد ناشن هعطق یور بورپ تکرح ریسم ریوصت روحم( یطخ یریسم یور بورپ تکرح ریسم .دنک بوراج ار هعطق X ماجنا ) یم هلصاف اب هنومن یلوط ریسم .دوش یاه ماگ و هدش یط یلاوتم هطقن ود نیب نتفایرد و نداتسرف یم تروص راذگارت طسوت وکا هب بورپ ندیسر اب .دریگ هزادنا هب بورپ ،یلوط ریسم یاهتنا ماگ روحم( ضرع یاتسار رد Y هباج ) اج ار ریسم نآ تهج فلاخ و نیشیپ یلوط ریسم یزاوم و هدش یم یط .دنک نازیم ًاموزل( ماگ یاتسار رد X و Y هباشم یلانگیس هطقن ره رد )دنتسین ربارب لکش 4-a,b یم هریخذ هب یاهوکا توافت لکش ود هسیاقم اب .دوش هدمآ تسد یم صخشم هنومن بویعم و ملاس هیحان ود زا هنماد بویعم هیحان رد .دوش یاهوکا هنماد و هتفای شیازفا ولج حطس یوکا BW و R ًلاماک ای هتفای شهاک یم اریم بویعم ای ملاس هیحان ود هدش رکذ توافت هب هجوت اب .دوش صخشم شبور ریوصت و هدش C هب یم تسد .دیآ شبور یارب هدش هتفرگ رظن رد ماگ رادقم هب هجوت اب نومزآ نامز C یم ادتبا رد هنیزه و نامز فلاتا زا یریگولج روظنم هب .دور لااب رایسب دناوت
روحم یاتسار ود رد ماگ رادقم X و Y ربارب 1 یلیم .دش هتفرگ رظن رد رتم لکش 6 بور ریوصت ش C ماگ اب هنومن یارب 1 یلیم یم ناشن ار رتم نیا رد .دهد .دنتسه صخشم یبوخ هب بیع یحاون ریوصت ،هبرض زا رثأتم یحاون دودح ندش صخشم زا دعب تقد دوبهب روظنم هب ماگ اب یحاون نامه 0.2 یلیم لکش .دنتفرگ رارق یبایزرا دروم رتم 7 ریوصت شبور C ماگ اب ار بیع یحاون 0.2 یلیم یم ناشن رتم هب ریواصت .دهد تسد هب یارب ار هدمآ هناتسآ رتلیف تحت بیع هیحان تحاسم ندروآ تسد رارق یا هب یرنیاب ریوصت و هداد یم تسد مرن میظنت اب .دیآ رازفا یج جبمیا یور 5 یلیم رب لسکیپ لودج قباطم یحاون نیا تحاسم ،بیع یحاون باختنا و رتم 1 هب دمآ تسد . لکش 8 شبور ریوصت C یم شیامن یدعب هس تروص هب ار هنومن زا .دهد .تسا دوهشم یبوخ هب ریوصت نیا رد هنومن حطس یور هدش دراو هبرض رثا لکش 9 یم ناشن هیور تروص هب ار بیع یحاون هدهاشم ریوصت نیا رد .دهد یم هدش جاجوعا راچد زین هدروخ هبرض قطانم فارطا یحاون دوش .دنا 3 -2 -ومزآ یفارگویدار ن لکش 10 یم ناشن ار هنومن یفارگویدار زا لصاح ریوصت ریوصت نیا رد .دهد رتلیف زا هدافتسا اب .دنتسه صحشم یبوخ هب هبرض زا رثأتم هیحان راهچ هناتسآ اب بیع یحاون تحاسم و هدش کیکقت مه زا ملاس و بیع یحاون یا مرن زا هدافتسا رازفا یج جبمیا لودج قباطم 2 هب یم تسد .دیآ
Fig. 5 Ultrasonic C-scan set-up
لکش
5
شبور نامدیچ
C
یتوصارف
Fig. 6 Ultrasonic C-scan result of specimen with step = 1mm in X and Y direction لکش 6 شبور ریوصت C هب یتوصارف ماگ اب هنومن زا هدمآ تسد 1 یلیم ود رد رتم یاتسار X و Y
Fig. 7 Ultrasonic C-scan result of specimen with step =0.2 mm in X and Y direction لکش 7 شبور ریوصت C هب یتوصارف ماگ اب هنومن زا هدمآ تسد 0.2 یلیم ود رد رتم یاتسار X و Y لودج 1 هب بیع یحاون تحاسم شبور یتوصارف شور زا هدمآ تسد C زا هدافتسا و رازفا مرن یج جبمیا
Table 1 Obtained impact region areas by using Ultrasonic
C-scan method and ImageJ software
بیع هرامش لوا بیع مود بیع موس بیع مراهچ بیع تحاسم ( 2 mm ) 237.295 418.301 575.690 114.349
Fig. 8 3D ultrasonic C-scan of sample by Ultrasonic C-scan and ImageJ software. لکش 8 شبور ریوصت C شبور شور زا هدافتسا اب هنومن زا یدعب هس C رازفا مرن و یج جبمیا لودج رد دوجوم جیاتن هسیاقم اب یاه 1 و 2 یم هدهاشم تحاسم هک دوش شبور شور زا هدافتسا اب بیع یحاون C نیا .تسا یفارگویدار شور زا رتشیب یم هدیدپ یرتشیب تیساسح یاراد یتوصارف جاوما هک دشاب لیلد نیدب دناوت هدیا تیعضو زا فارحنا هنوگره و جاجوعا هب تبسن یفارگویدار جاوما زا رد لآ لکش .دنتسه هنومن 9 یم ناشن ار بلطم نیا یبوخ هب .دهد
Fig. 9 surface image of sample by Ultrasonic C-scan and ImageJ software لکش 9 هیور ریوصت شبور شور زا هدافتسا اب هنومن زا یا C مرن و رازفا یج جبمیا
Fig. 10 X-ray radiography result
لکش 10 هنومن یفارگویدار زا لصاح ریوصت لودج 2 هب بیع یحاون تحاسم تسد زا هدمآ مرن زا هدافتسا و یفارگویدار شور رازفا یج جبمیا
Table 2 Obtained impact region areas by using X-ray radiography method and ImageJ software
بیع هرامش لوا بیع مود بیع موس بیع مراهچ بیع تحاسم ( 2 mm ) 308.400 444.720 695.200 160.880 3 -3 -یپوکسورکیم ریوصت یحاون رد دوجوم راتخاسزیر هدهاشم یارب یپوکسورکیم ریوصت زا هدافتسا لکش .تسا مزلا ،بیع 11 هرامش بیع هیحان زا یپوکسورکیم ریوصت 2 هب ار هنومن ناونع یم ناشن دوجوم بویع زا یا کرت هیحان ود ریوصت نیا رد .دهد یم هدهاشم هدروخ ار هنومن عطقم حطس رد هبرض یاتسار هک دوش ناشن یم دهد . هیلا بیع هیلا .تسا هدمآ دوجو هب یتشپ حطس یکیدزن رد یگدش هیلا مدع بیع راچد هنومن ییلااب حطس رد هنومن هب هدش دراو هبرض رثا رد اه هدش یزاوت تمسق ات شخب نیا .دنا زین بیع تسار تمس یحاون زا ییاه یم هدهاشم .دوش هیحان هزادنا ض زا لصاح ِزیر کرت ود نیب هبر زا هدافتسا اب مرن رازفا یج جیمیا هزادنا لباق هب نآ رادقم هک تسا یریگ بیع هیحان رطق هب تسد زا هدمآ تسا کیدزن یفارگویدار شور ، هیحان فارطا رد اما هدشدای هیلا هیلا تسه یرگید بویع و یگدش سپ هک حطس یسررب و هنومن شرب زا ب هدروخ هبرض هیحان عطقم ه وکسورکیم هلیسو یرون پ هدش صخشم .دنا رد اب نآ هسیاقم و بویع هیحان لک نتفرگ رظن شبور زا لصاح جیاتن اب C صخشم یم هک دوش شبور شور C یرتشیب طایتحا و تقد شور اب هسیاقم رد یفارگویدار هزادنا و ییاسانش رد دراد بویع یریگ کم زا یدادعت . دوجوم یاه هدش داجیا دیلوت هلحرم رد دنتسه صخشم لکش رد هک هنومن رد .دنا بورپ زا دنوشزکرمتم ه شبور تست ماجنا یارب C یع نیا هک هدش هدافتسا و یمن ب دناوت صیخشت لباق یتحار هب و هتفرگ رارق جوم دناب یانهپ لخاد .تسا بلطم نیا ن ار هدنوش زکرمتم بورپ یرترب بورپ هب تبس یاه لامرن یم ناشن .دهد 4 -هجیتن یریگ هزادنا تقد قیقحت نیا رد .دش یسررب یتیزوپماک داوم رد بیع هیحان یریگ هنومن روظنم نیدب تیوقت فایلا زا یتیزوپماک یا یلپ نیزر رد نبرک هدش رتسا و هدش دیلوت یتسد شور زا هدافتسا اب هنومن نیا .تفرگ رارق هدافتسا دروم هنومن رد هیلوا یژرنا رادقم تارییغت اب .تفرگ رارق هبرض نومزآ تحت 4 هیحان لماش یتوصارف نومزآ شور ود زا هدافتسا اب بیع یحاون .دش داجیا بیع ان عیام اب یفارگویدار شور شبور یتوصارف نومزآ و ذف C رارق یبایزرا دروم هب یاهریوصت .تفرگ تسد مرن زا هدافتسا اب شور ود زا هدمآ رازفا جبمیا یج جیاتن هسیاقم اب .دش هبساحم بیع یحاون تحاسم و هتفرگ رارق یبایزرا دروم هب ار بیع هیحان ییاسانش ییاناوت شور ود هک دش هدهاشم شور ود زا لصاح د یبوخ شبور شور اما ،دنرا C یم ناشن رتشیب ار بیع هیحان تحاسم .دهد هبرض رثا رب هنومن رد هدمآ دوجو هب تارییغت هب یرتشیب تیساسح شور نیا هحفص جاجوعا هنومن حطس رد هبرض رثا رب .دراد یم داجیا یا شور هک دوش نآ ییاسانش ییاناوت یفارگویدار ر یجورخ زا هدافتسا اب .درادن ار اه شبور شو C یم هب هنومن زا یدعب هس یریوصت ناوت جاجوعا یمامت هک دروآ تسد یاه بلاطم نتفرگ رظن رد اب .دهد شیامن یدعب هس لکش هب ار هنومن حطس یم رظن هب هدشدای شبور شور هک دسر C نئمطم شور نایب هتبلا .تسا یرت
Fig. 11 Microscopic image from second impacted area
لکش
11
مود بیع هیحان زا یپوکسورکیم ریوصت
مک نامز هب زاین یفارگویدار شور هک تسا یرورض زین بلطم نیا ؛دراد یرت یم نیاربانب .درک هدافتسا رگیدکی لمکم ناونع هب شور ود زا ناوت 5 -میلاع تسرهف BW هنومن یتشپ حطس زا باتزاب یوکا 𝐷 هنومن تماخض FS هنومن ییولج حطس زا لصاح یوکا 𝐿1 هنومن و راذگارت نیب هلصاف 𝐿2 هیاپ عافترا اه R حطس ِییولج حطس زا لصاح یوکا م سکعن هدننک 2𝑡1 و هنومن ییولج حطس زا لصاح یاهوکا نیب ینامز ریخأت راذگارت 2𝑡2 حطس زا هدیباتزاب یوکا و هنومن ییولج حطس نیب ینامز ریخأت لوا یتشپ 𝑉sample هنومن رد یلوط توص تعرس 𝑉water رد یلوط توص تعرس بآ 6 -رکشت و ریدقت یم مزلا دوخرب هلاقم نیا ناگدنسیون رد کیتسلاپ هاگشیامزآ نیلوئسم زا دنناد نومزآ هاگشیامزآ زا و هنومن تخاس یارب ناریا یمیشورتپ و رمیلپ هاگشهوژپ تازیهجت نداد رارق رایتخا رد یارب ایلاتیا رد یرایلاک هاگشناد برخمریغ شبور نومزآ C هتشاد ار ینادردق و رکشت لامک تاناکما ریاس و یفارگویدار .دنشاب 7 -عجارم
[1] D. A. Hutchins, A. C. Pardoe, D. R. Billson, D. L. Hines, Neural network correction of ultrasonic C-scan images, Ultrasonic, Vol. 37, No. 4 , pp. 263-272, 1999.
[2] Y. He, G. Y. Tian, M. Pan, D. Chen, Non-destructive testing of low-energy impact in CFRP laminates and interior defects in honeycomb sandwich using scanning pulsed eddy current, Composites: Part B, Vol. 59, No. 1, pp. 196-203, 2014.
[3] X. E. Gros, K. Takahashi, Non-destructive evaluation of the effect of ply orientation on the impact resistance of thermoplastic toughened thermoset resin polymeric matrix composite, International Conference on Advanced
Materials,Vol. 4, No. 3, pp. 8-14, 1998.
[4] Ch. Maierhofer, Ph. Myrach, M. Reischel, H. Steinfurth, M. Röllig, M. Kunert, Characterizing damage in CFRP structures using flash thermography in reflection and transmission configurations, Composites: Part B, Vol. 57, No. 1, pp. 35-46, 2014.
[5] R. Usamentiaga, P. Venegas, J. Guerediaga, L. Vega, I. López, Automatic detection of impact damage in carbon fiber composites using active thermography, Infrared Physics & Technology, Vol. 58, No.1, pp. 36-46,
2013.
[6] C. Meola, G. M. Carlomagno, Infrared thermography to evaluate impact damage in glass/epoxy with manufacturing defects, Impact Engineering, Vol. 67, No. 1, pp. 1-11, 2014.
[7] T. Liang, W. Ren, G. Y. Tian, M. Elradi, Y. Gao, Low energy impact damage detection in CFRP using eddy current pulsed Thermography,
Composite Structure, Vol. 143, No. 1, pp. 352-361, 2016.
[8] L. Cheng, B. Gao, G. Y. Tian, W. L. Woo, G. Berthiau, Impact damage detection and identification using eddy current pulsed thermography through integration of PCA and ICA, IEEE Sensors Journal, Vol. 14, No. 5, pp. 1655-1663, 2014.
[9] K. Koyama, H. Hoshikawa, T. Hirano, Investigation of impact damage of carbon fiber rainforced plastic (CFRP) by eddy current non-destructive testing, International Workshop Smart Materials, Structures & NDT in
Aerospace, Montreal, Canada, 2011.
[10] N. Rauter, R. Lammering, Impact damage detection in composite structures considering nonlinear lamb wave propagation, Mechanics of Advanced
Materials and Structures, Vol. 22, No. 1-2, pp. 44-51, 2014.
[11] M. Capriotti, H. E. Kim, F. L. D. Scalea, H. Kim, Non-Destructive inspection of impact damage in composite aircraft panels by ultrasonic guided waves and statistical processing, Materials, Vol. 10, No. 6, pp. 1-12, 2017.
[12] Th. Hasiotis, E. Badogiannis, N. G. Tsouvalis, Application of ultrasonic c-scan techniques for tracing defects in laminated composite materials, Journal
of Mechanical Engineering, Vol. 57, No. 3, pp.192-203 , 2011.
[13] Q. Shen, M. Omar, Sh. Dongri, Ultrasonic NDE techniques for impact damage inspection on CFRP laminates, Journal of Materials Science
Research, Vol. 1, No. 1, pp. 2-16, 2012.
[14] K. Ono, Y. Mizutani, M. Takemoto, Analysis of acoustic emission from impact and fracture of CFRP laminates, Journal of Acoustic Emission, Vol. 25, No. 1, pp. 179-186, 2007.
[15] M. P. Amoroso, C. Caneva, F. Nanni, M. Valente, Acoustic emmision performance for damage monitoring of impacted FRP Composites Laminates,
Review of Quantitative Nondestructive Evaluation, Vol. 22, No. 1, pp.
1447-1454, 2003.
[16] N. Chandarana, D. M. Sanchez, C. Soutis, M. Gresil, Early damage detection in composites during fabrication and mechanical testing, Materials, Vol. 10, No. 7, pp. 1-16, 2017.
[17] W, J. Cantwell, J. Morton, Detection of impact damage in CFRP laminates,
Composite Structures, Vol. 3, No. 3, pp. 241-257, 1985.
[18] N. K. Ravikiran, A. Venkataramanaiah, M. R. Bhat, C. R. L. Murthy, Detection and evaluation of impact damage in CFRP laminates using ultrasound c-scan and IR thermography National Seminar on
Non-Destructive Evaluation, Hyderabad, India, 2006.
[19] A. R. Chambers, N. O. Heinje, Damage charactrisation in CFRP using acoustic emission, X-Ray tomography and FBG Sensors, 17th international
conference on composite material, Edinburgh, England, July 27-31, 2009.
[20] L. Pieczonka, F. Aymerich, W. J. Staszewski, Impact damage detection in light composite sandwich panels, Procedia Engineering, Vol. 88, No. 1, pp. 216 – 221, 2014.
[21] R. Nasirzadeh, A. R. Sabet, Influence of nanoclay reinforced polyurethane foam toward composite sandwich structure behavior under high velocity impact, Journal of Cellular Plastics, Vol. 52, No. 3, pp. 253-275, 2015. [22] J. Summerscales, Non-destructive testing of fibre-reinforced plastics
composites, pp. 1-24, London, Elsevier applied science, 1987.
[23] A. Arhamnamazi, F. Honarvar, Improvement of ultrasonic wave velocity measurements in steel components by using the SAGE algorithm, Modares
Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 15, pp. 241-248, 2015 . (in
Persianیسراف )
[24] Speed of Sound in Water - Engineering ToolBox, Accessed on 15 November 2016; https://www.engineeringtoolbox.com/sound-speed-water-d_598.html.
