شناسايي جدايش بين لايه‌اي در مواد مركب با تحليل پاسخ پالسي ترموگرافي نوري

Identifying Delamination in Composite Materials Using Impulse Response Analysis of Infrared Thermography

اين مقاله به تحليل پاسخ گذراي آزمايش غيرمخرب ترموگرافي نوري مي‌پردازد كه براي شناسايي جدايش بين‌لايه‌اي در مواد مركب استفاده مي‌شود. در اين روش شار حرارتي به صورت پالسي و در مدت زمان كوتاهي به يك سطح قطعه اعمال شده و ابعاد عيوب جدايش بين‌لايه‌اي با تحليل توزيع درجه حرارت اين سطح تعيين مي‌شود. پاسخ حرارتي گذار با تحليل اجزاي محدود در ماده مركب تحت اثر شار حرارتي ايجادشده توسط لامپ هالوژني در مدت زمان چند ميلي‌ثانيه و شار حرارتي ناشي از سرمايش همرفتي در مدت زمان طولاني تعيين مي‌شود. اين روش براي ورق ماده مركب چند لايه داراي عيوب با ابعاد و عمق مختلف استفاده مي‌شود كه لايه‌ي نازك آلومينيومي براي انتقال حرارت مناسب بر روي سطح آن قرار داده شده است. نتايج تحليل نشان مي‌دهد در اثر تغييرات قابل توجه مقاومت حرارتي مواد مركب در نواحي جدايش بين‌لايه‌اي، گراديان درجه حرارت در محدوده‌ي معيني از زمان در سطحي ورود شار حرارتي ايجاد مي‌شود كه تعيين موقعيت و ابعاد عيوب جدايش بين‌لايه‌اي با ابعاد كوچك را با اين روش امكان‌پذير مي‌‌سازد. نتايج تحليل دما و مشتق مكاني توزيع دما براي تعيين دقيق ابعاد عيوب استفاده مي‌شود و زمان بهينه براي تصويربرداري ترموگرافي از سطح نمونه براي دستيابي به نتايج مناسب از تحليل گذراي پاسخ حرارتي تعيين مي‌شود.

The paper concerns with the transient response analysis of the nondestructive infrared thermography test to detect thedelaminationsin the laminated composites. A thermal pulse flow is applied to the surface of composite samples and the dimension and position of delamination defects are determined based on the temperature distribution analysis of the heating surface. The transient thermal response is determined by finite element model of laminated composite subjected to heat flux of halogen lamp in a short time period and natural cooling convection flow on the specimen surfaces at long time. The thermography model is implemented for a laminated composite sheet with different size delaminations located at multiple depths. Thin aluminum layers are considered on the composite surfaces to uniform heat transfer. The numerical results show that temperature gradient is observed at specific time range on heating surface due to considerable thermal resistance variation of defects and the temperature distribution can be used to detect the small size delaminating in the laminated composites The temperature distribution and spatial derivation result in the exact size of damage regions and the optimum inspection time leading to appropriate results in impulsive infrared thermography test.