Моделирование и экспериментальное исследование тепловых эквивалентов откликов ударных повреждений в композитах при разработке контрольных образцов в тепловом контроле

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Использована концепция «тепловых эквивалентов» откликов ударных повреждений в композитах, создаваемых путем итеративной подгонки параметров плоскодонных отверстий. В тонкостенных композитах ударные повреждения, как правило, расположены вблизи поверхности, противоположной удару, поэтому для их обнаружения наиболее эффективен ТК со стороны задней поверхности изделия. Выявление дефектов на передней поверхности связано с малой амплитудой сигналов в области температурных отметок и требует использования теплового эквивалента отклика ударного повреждения в виде комбинации плоскодонных отверстий. На задней поверхности температурные отметки ударного повреждения зачастую имеют форму бабочки и характеризуются большой площадью дефектных отметок. Тепловыми эквивалентами откликов таких повреждений могут служить одиночные плоскодонные отверстия. Предложенная концепция тепловых эквивалентов откликов реальных дефектов в композитах проверена экспериментально на углепластиковом образце с ударным повреждением энергии 62 Дж.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. П. Вавилов

Национальный исследовательский Томский политехнический университет (НИ ТПУ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: chulkovao@tpu.ru
Россия, 634050 Томск, пр-т Ленина, 30

А. О. Чулков

Национальный исследовательский Томский политехнический университет (НИ ТПУ)

Email: vavilov@tpu.ru
Россия, 634050 Томск, пр-т Ленина, 30

О. А. Ганина

Национальный исследовательский Томский политехнический университет (НИ ТПУ)

Email: vsoa@tpu.ru
Россия, 634050 Томск, пр-т Ленина, 30

Список литературы

  1. Анализ российского рынка композитных материалов: итоги 2023 г., прогноз до 2027 г. [Электронный ресурс] / Магазин исследований: [сайт]. URL: https://marketing.rbc.ru/articles/14856/ (дата обращения: ).
  2. Доля композитов в конструкции лайнера составляет около 40%, что является рекордным показателем для среднемагистральных самолетов [Электронный ресурс] / Ростех: [сайт]. URL: https://rostec.ru/media/news/ms-21-300-s-krylom-iz-rossiyskikh-kompozitov-vypolnil-pervyy-polet/#start (дата обращения: ).
  3. Gholizadeh S. A review of nondestructive testing methods of composite materials / Procedia Structural Integrity. 2016. Article 050-57. 57 p.
  4. Umar M.Z., Ahmad I., Vavilov V., Świderski W., Hamzah Ab.R., Wan Abdullah W.S. Developing methodology of pulsed thermal NDT of materials: Step-by-step analysis of reference samples // NDT.net — The e-Journal of Nondestructive Testing 2008. www.ndt.net/search/docs.php3?MainSource=25
  5. Ptaszek G., Cawley P., Almond D., Pickering S. Artificial disbonds for calibration of transient thermography inspection of thermal barrier coating systems // NDT & E Intern. 2012. V. 45. P. 71—78. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2011.09.008
  6. Simonov D.A., Moskovchenko A.I. Portable device for thermal nondestructive testing of hidden corrosion in metallic shells by using a LED heat source / E3S Web of Conferences. Corrosion in the Oil & Gas Industry. 2019. P. 12101014. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912101014
  7. Saeed N., Omar M.A., Abdulrahman Y., Dalem S. IR thermographic analysis of 3D printed CFRP reference samples with back-drilled and embedded defects // J. Nondestr. Eval. 2018. V. 37. P. 59. https://doi.org/10.1007/s10921-018-0512-2
  8. Vavilov V.P., Burleigh D.D., Demin V.G. Advanced modeling of thermal NDT problems: from buried landmines to defects in composites / Proc. SPIE “Thermosense XXIV” 2002. V. 4710. P. 507—521.
  9. Vavilov V.P., Burleigh D.D., Chulkov A.O., Kladov D.Yu. Simulated delamionations in thermal NDT standards and concept of thermally equivalent defects // NDT & E International. April 2025. V. 151. Article #103278.
  10. Вавилов В.П., Billard S., Айвазян В.М. Тепловой томограф для испытаний композиционных материалов // Дефектоскопия. 2014. № 11. С. 71—75. EDN: TEKQMD.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Схема по импульсу нагрева

Скачать (98KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Изменение дефектной отметки ударного повреждения с энергией 62 Дж на передней поверхности углепластика толщиной 4,6 мм после воздействия кратковременного теплового импульса.

Скачать (268KB)
Метаданные
4. Рис. 2. К выбору плоскодонного теплового эквивалента отклика ударного повреждения в углепластике толщиной 4,6 мм при одностороннем ТК на передней поверхности (см. рис. 1): а — изменение температурного контраста над дефектом (эксперимент и теория); б — конфигурация плоскодонного отверстия и пример ИК-термограммы плоскодонного отверстия.

Скачать (361KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Изменение дефектной отметки ударного повреждения с энергией 62 Дж на передней поверхности углепластика толщиной 4,6 мм после воздействия кратковременного теплового импульса.

Скачать (294KB)
Метаданные
6. Рис. 4. К выбору плоскодонного теплового эквивалента отклика ударного повреждения в углепластике толщиной 4,6 мм при одностороннем ТК на задней поверхности (см. рис. 3): а — изменение температурного контраста над дефектом (эксперимент и теория); б — конфигурация плоскодонного отверстия и пример ИК-термограммы плоскодонного отверстия.

Скачать (384KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Плоскодонное отверстие как тепловой эквивалент отклика ударного повреждения в углепластике толщиной 4,6 мм при одностороннем ТК задней поверхности (см. рис. 4): а — экспериментальный образец с ударным повреждением и плоскодонным отверстием; б — изменение температурного сигнала во времени в зоне ударного повреждения и теплового эквивалента его отклика.

Скачать (740KB)
Метаданные
8. Результаты ТК ударных повреждений в углепластике

Скачать (733KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025