Structural defect parameters assessment of composite materials using thermal imaging and eddy current non-destructive testing equipment

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The possibility of determining the size of the delamination region and the depth of its location in non-metallic multilayer low-conductivity materials using the developed pulsed eddy current equipment by analyzing changes in the amplitude-time distribution of differential signals along the scan line is provided. A method for obtaining information on the shape and size of delaminations based on the use of a non-stationary thermal method of non-destructive testing is also provided. The effectiveness of the proposed methods for assessing the parameters of discontinuities in composite materials, as well as the productivity of the selected technical solutions is confirmed by the results of experimental studies conducted on samples of carbon fiber composite materials with artificially created structural defects in the form of delaminations of various sizes and shapes.

Full Text

Restricted Access

About the authors

B. A. Chichigina

National Research University MPEI; JSC VNIIAES

Author for correspondence.
Email: boris_ch@mail.ru
Russian Federation, Krasnokazarmennaya Str., 14. Build. 1, Moscow, 111250; Ferganskaya Str., 25, Moscow, 109507

D. S. Malushin

National Research University MPEI

Email: boris_ch@mail.ru
Russian Federation, Krasnokazarmennaya Str., 14. Build. 1, Moscow, 111250

A. M. Kokurov

JSC Tupolev; Mechanical Engineering Research Institute of RAS

Email: boris_ch@mail.ru
Russian Federation, Academician Tupolev Embankment, 17, Moscow, 105005; Maly Kharitonyevsky Lane, 4, Moscow, 101000

D. E. Subbotin

National Research University MPEI; JSC Tupolev

Email: boris_ch@mail.ru
Russian Federation, Krasnokazarmennaya Str., 14. Build. 1, Moscow, 111250; Academician Tupolev Embankment, 17, Moscow, 105005

References

  1. Rathnakar G., Pal Pandeian P. //Int. J. for Reasearch in Applied Science and Engineering Technology. 2015. V. 3. № 4.P. 898.
  2. Arif M., Asif M., Ahmed I. // Int. J. Engineering and Manufacturing Science. 2017. V. 7. № 2. P. 393.
  3. Toozandehjani M., Kamarudin N., Dashtizadeh Z et al. // Amer. J. Aerospace Engineering. 2018. V. 5. № 1. P. 9.
  4. Kaw A.K. Mechanics of Composite Materials. Boca Raton: CRC Press, 2005.
  5. Mallick P.K. Fiber-Reinforced Composites: Materials, Manufacturing, and Design. Boca Raton: CRC Press, 2007.
  6. Advani S.G., Sozer E.M. Process Modeling in Composites Manufacturing. Boca Raton:CRC Press, 2010.
  7. Малушин Д.С.// Письма в ЖТФ. 2019. Т.45. № 15. С.17.
  8. Чернов Л.А., Малушин Д.С., Лунин В.П., Пастухов Е.Г. Устройство определения толщины магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом. Патент РФ № 143178. Опубл. Офиц. бюл. «Изобретения. Полезные модели» № 20 от 20.07.2014.
  9. Малушин Д.С. Многопараметровый контроль многослойных структур импульсным вихретоковым методом. Автореф. дис. … канд. техн. наук. М.: НИИ интроскопии МНПО «Спектр», 2022. 24 с.
  10. Кокуров А.М., Малушин Д.С., Чичигин Б.А. и др. // Письма в ЖТФ. 2020. Т. 43. № 22. С. 15.
  11. Meola C., Carlomagno G. M., Boccardi S. et al. // 11th Europ. Conf. Non-Destructive Testing (ECNDT 2014). Prague. 06-10 Oct. Red Hook: Curran Associates, Inc. 2014. V. 2. P. 1060.
  12. Ciampa F., Mahmoodi P., Pinto F., Meo M. // Sensors. 2018. V.18. № 2. Article No. 609.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Informative features of the differential eddy current signal (light circles) on the time dependence of the signal amplitude (solid curve).

Download (73KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Object state planes for determining the magnitude and location of structural heterogeneity within a multilayer material at heterogeneity values of 20 (1), 40 (2), 60 (3), 80 (4) and 100 µm (5).

Download (133KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Block diagram (a) and external view (b) of the excitation system with a special-shaped voltage generator.

Download (328KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Shapes of output voltages of various generators: 1 - excitation voltage (meander), 2 - excitation voltage of special shape.

Download (70KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Comparison of current and voltage curves in the circuits of a conventional pulse generator (a): voltage (1) and current (2) in the excitation coil, and comparison of the current of a special excitation generator (b) at special (1) and rectangular (2) forms of excitation voltage.

Download (153KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Overhead absolute transmitter, which is a component unit of a differential transmitter.

Download (122KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Identification of defects in the structure of laminated composites using pulsed eddy current nondestructive testing for samples 1 (a), 2 (b), 3 (c) and 4 (d), the defect areas are coloured.

Download (317KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Thermograms of samples 1 (a), 2 (b), 3 (c) and 4 (d) and the determined optimal heating durations: Δtopt = 3.5 (a, c) and 2.5 (b, d).

Download (607KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».