تحليل پاسخ حرارتي آزمايش ترموگرافي متناوب براي شناسايي جدايش بين لايه‌اي مواد مركب

Thermal Response Analysis of Lock-in Thermography Test to Identify the Delamination in Composite Materials

در اين مقاله عيوب جدايش بين لايه‌اي در مواد مركب با تحليل پاسخ گذراي حرارتي ايجادشده در روش آزمايش غيرمخرب ترموگرافي نوري متناوب شناسايي مي‌شود. اين تحليل براي ورق ماده مركب چند لايه داراي عيوب با ابعاد و عمق مختلف استفاده مي‌شود كه تحت اثر بار حرارتي متناوب از يك سطح آن است. انتشار امواج حرارتي در ضخامت ورق ناشي از حرارتي‌دهي يك سطح در نواحي سالم و معيوب شبيه‌سازي مي‌شود و اختلاف دامنه و فاز امواج حرارتي در نواحي سالم و معيوب تعيين مي‌شود. اختلاف فاز امواج برگشتي از داخل نمونه حساسيت بيشتري به وجود عيب در مقايسه با اختلاف دامنه امواج حرارتي دارند. نتايج تحليل نشان داد اختلاف فاز بين نواحي سالم و معيوب با افزايش فركانس تحريك حرارتي تا حد معيني افزايش مي‌يابد و از اين شبيه‌سازي فركانس بهينه براي شناسايي عيوب تعيين مي‌شود. همچنين نتايج تحليل نشان مي‌دهد مقدار لگاريتمي اختلاف فاز نسبت به عمق عيب به صورت خطي تغيير مي‌كند. بنابراين از اختلاف فاز امواج مي‌توان براي تعيين عمق عيوب استفاده نمود. نتايج اين شبيه‌سازي براي تعيين بهينه متغيرهاي انجام آزمايش ترموگرافي به منظور شناسايي دقيق محل عيوب جدايش بين‌لايه‌اي قابل استفاده است.

The delamination defects in the laminated composite structures are detected using the transient response analysis in the lock-in thermography test. The analysis procedure is implemented for the laminated composite plate subjected to harmonic heat flux in the top surface of the plate, in which the delamination defects with different sizes are located in different depths. The thermal wave propagation due to heat loading is simulated in the plate thickness along the healthy and defective regions and the amplitude and phase differences are determine in such regions. The phase difference of reflected waves is more sensitive to the defects than the amplitude of the waves. The results show that the phase difference between reflected waves from healthy and defective regions increases up to specific frequency value and the optimum frequency is determined using the present simulation. The results also show that the logarithmic phase difference depends linearly on the depth of delamination and such dependency can be used to determine the defect depth. The simulation results of lock-in thermography test are used to determine the optimum parameters required to detect the delamination in the laminated composite materials