ارزيابي غير مخرب ترك‌هاي داخلي در مواد مركب تقويت‌ شده با الياف شيشه به كمك روش تداخل‌ سنجي برشي

Non-destructive evaluation of internal cracks in glass fiber-reinforced polymers using digital shearing interferometry

روش تداخل‌ سنجي برشي ليزري يا برش‌نگاري، يكي از روش‌هاي نوين آزمون‌هاي غيرمخرب است كه بر پايه‌ي تداخل امواج تك‌رنگ بازتاب‌شده از سطح نمونه مي‌باشد. اين روش، با اندازه‌گيري مستقيم گراديان جابه‌جايي خارج از صفحه، قادر است با دقت و سرعت بالايي تمام سطح نمونه را به‌طور يكجا مورد ارزيابي قراردهد. در اين مقاله امكان تشخيص ترك‌هاي زيرسطحي با طول و زاويه‌هاي مختلف در نمونه‌هاي كامپوزيتي به كمك روش برش‌نگاري و سيستم تحريك حرارتي مورد بررسي قرار گرفته است. به‌اين منظور، در نمونه‌هاي ساخته‌شده، ترك‌هاي مصنوعي و كنترل‌شده با طول و زاويه‌هاي مختلف ايجاد شد. پس از صحت‌سنجي عملكرد چيدمان برش‌نگاري، از دو منبع حرارتي تشعشعي براي اعمال بار روي نمونه‌ها استفاده شد. تاثير متغيرهاي اندازه بارگذاري، اندازه و جهت برش، طول ترك و زاويه‌ي آن‌ها بر روي كيفيت نتايج، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصله نشان مي‌دهد كه تغيير در اندازه‌ي بارگذاري، نقش مهم‌تري را نسبت به تغيير در اندازه‌ي برش در تشخيص صحيح ترك دارد. براي دست‌يابي به بهترين نتايج در تشخيص ترك بر روي نمونه‌هاي انتخاب‌شده، بارگذاري بهينه در حالت حرارتي برابر 12 و 15 ثانيه از جلوي نمونه بدست آمد. همچنين اندازه‌ بهينه‌ي برش در نمونه‌هاي كامپوزيتي مورد بررسي، حدود ده درصد عرض تصوير ثبت‌شده توسط دوربين تخمين زده‌شد. به كمك اين مقادير بهينه‌شده، تمامي ترك‌هاي زيرسطحي شناسايي شدند.

Shearography is one of the advanced methods of non-destructive techniques based on the interference of laser beams that have been reflected from the surface of the specimen. This method, which has high speed and accuracy, can evaluate the displacement derivative on the sample surface at once. In this paper, the possibility of sub-surface cracks detection with different lengths and angles in composite samples was investigated by shearography method and thermal stimulation system. For this purpose, in composite samples, controlled cracks were created with different lengths and angles. After calibration of the performance of the shearography setup, two heat sources of radiation were used to load samples. Loading quantity, the amount and direction of the shear, the cracks length, and their angles were chosen as the studied parameters. The results of this paper showed that the optimum loading amount plays a more critical role in the quality of the results than shear amount, and this value is related to the materials of the samples. To achieve the best results in crack detection on the selected specimens, optimum thermal loading was obtained between 12 and 15 seconds from in front of the specimen. Also, the optimum shear amount in the composite specimens was estimated at about 0.1 image width recorded by the camera. With the optimized values, all sub-surface cracks were identified.