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Impact damage assessment in carbon fiber reinforced composite using vibration-based new damage index and ultrasonic C-scanning method
Structures ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-09-15 , DOI: 10.1016/j.istruc.2020.09.011
Shreekant Patil , D. Mallikarjuna Reddy

This paper presents a combination of the Vibration-based method and Non-destructive Ultrasonic C-scan method to identify, locate, and quantify the damage in impacted carbon composite fiber reinforced structure. The main objective of work consists of developing a new method to assessment of damage in carbon composite by using a different method to be applied to structural health monitoring. Experiments were carried out on laboratory specimens, which consists of carbon/epoxy laminates having three different stacking sequences ([0/0]s, [0/90]s, and [45/0–45/90]s) subjected to three different impact energies (7 J, 14 J, and 24 J) using conical shape impactor. Frequency Response Function (FRF) for intact and damaged specimens was obtained by using hammer and accelerometer sensors. FRFs are analysed using suitable metrics, including a new one, which is compared in terms of their capability for damage identification. Afterword, the ultrasonic C-scanning method is used to locate and quantify the damage in the specimen. The ultrasonic C-scanning works on the principle of ultrasonic reflection at the interface of impedance mismatch. In this method defects are based on the amplitude of ultrasonic high-speed waves; a qualitative approach is used to identifying the defects while measuring the amplitude of the signals. This technique has demonstrated great potential for damage localization and extension in carbon composites. Finally, the new method is proposed to identify and localization of damage in the impacted specimen using the Vibration-based method and Ultrasonic C-scanning methods.



中文翻译:

碳纤维增强复合材料基于振动的新损伤指数和超声C扫描方法的冲击损伤评估

本文提出了基于振动的方法和无损超声C扫描方法的组合,以识别,定位和量化冲击碳复合纤维增强结构的损伤。工作的主要目标是开发一种新的方法,通过使用另一种方法来评估碳复合材料的损伤,该方法可用于结构健康监测。实验是在实验室样品上进行的,该样品由具有三种不同堆叠顺序([0/0] s,[0/90] s和[45 / 0-45 / 90] s)的碳/环氧层压板组成使用锥形冲击器产生不同的冲击能量(7 J,14 J和24 J)。使用锤子和加速度计传感器获得完整和受损样品的频率响应函数(FRF)。使用适当的指标对FRF进行分析,包括新指标,根据其识别损坏的能力进行比较。事后,使用超声波C扫描方法来定位和量化试样中的损伤。超声C扫描是根据阻抗不匹配界面处的超声反射原理进行的。在这种方法中,缺陷是基于超声波高速波的振幅而产生的。定性方法用于在测量信号幅度时识别缺陷。该技术已显示出在碳复合材料中损伤定位和扩展的巨大潜力。最后,提出了一种新方法,该方法使用基于振动的方法和超声波C扫描方法来识别和定位受冲击试样中的损伤。超声C扫描法用于定位和量化试样中的损伤。超声C扫描是在阻抗不匹配的界面上根据超声反射原理进行工作的。在这种方法中,缺陷是基于超声波高速波的振幅而产生的。定性方法用于在测量信号幅度时识别缺陷。该技术已显示出在碳复合材料中损伤定位和扩展的巨大潜力。最后,提出了一种新方法,该方法使用基于振动的方法和超声波C扫描方法来识别和定位受冲击试样中的损伤。超声C扫描法用于定位和量化试样中的损伤。超声C扫描是在阻抗不匹配的界面上根据超声反射原理进行工作的。在这种方法中,缺陷是基于超声波高速波的振幅而产生的。定性方法用于在测量信号幅度时识别缺陷。该技术已显示出在碳复合材料中损伤定位和扩展的巨大潜力。最后,提出了一种新方法,该方法使用基于振动的方法和超声波C扫描方法来识别和定位受冲击试样中的损伤。在这种方法中,缺陷是基于超声波高速波的振幅而产生的。定性方法用于在测量信号幅度的同时识别缺陷。该技术已显示出在碳复合材料中损伤定位和扩展的巨大潜力。最后,提出了一种新方法,该方法使用基于振动的方法和超声波C扫描方法来识别和定位受冲击试样中的损伤。在这种方法中,缺陷是基于超声波高速波的振幅而产生的。定性方法用于在测量信号幅度的同时识别缺陷。这项技术已显示出在碳复合材料中损伤定位和扩展的巨大潜力。最后,提出了一种新方法,该方法使用基于振动的方法和超声波C扫描方法来识别和定位受冲击试样中的损伤。

更新日期:2020-09-15
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