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Non-destructive evaluation of impact damage in carbon fibre reinforced polymer using infrared thermography and shearography

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Khademi Far, Ali (2020). Non-destructive evaluation of impact damage in carbon fibre reinforced polymer using infrared thermography and shearography. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Low-velocity impact in carbon fibre reinforced polymer (CFRP) is known as a major reason for failure in aerospace structures. To evaluate defects in CFRPs, nondestructive testing (NDT) is used. The objective of the thesis is to compare the features and abilities of different NDT methods to reveal and size impact damages in CFRP panels. To assess the damages, ultrasonic testing, thermography, and shearography are conducted. These methods are applied to evaluate damages for different impact levels on composite laminates. The size of the damages is measured using ultrasonic testing. Based on the ultrasound measurements, the defect quantifying abilities of thermography and shearography are investigated. The tests show that infrared thermography and shearography are able to quantify the damages. In the experiments, shearography presents a qualitative correlation between fringe density and level of impact energy. Besides the experimental testing, finite element simulation is used. The simulation can evaluate the methods’ detecting performances through the virtual test.

Titre traduit

Évaluation non destructive des dommages par impact dans un polymère renforcé de fibres de carbone par thermographie infrarouge et shearographie

Résumé traduit

L'impact à faible vitesse dans les polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC) est reconnu comme une cause majeure de défaillance dans les structures aérospatiales. Pour évaluer les défauts dans les PRFC, des contrôles non destructifs (CND) sont utilisés. L'objectif de cette thèse est de comparer les caractéristiques et le potentiel des différentes méthodes de CND pour révéler et dimensionner les dommages par impact dans des panneaux de PRFC. Pour évaluer de tels dommages, des contrôles par ultrasons, thermographie et shearographie ont été effectués. Ces méthodes ont été appliquées pour évaluer les dommages résultant de différents niveaux d'impact sur des composites stratifiés. La taille des dommages est mesurée à l'aide de contrôle par ultrasons. Sur la base des mesures ultrasonores, l’aptitude de la thermographie et de la shearographie à caractériser quantitativement les défauts est étudiée. Les essais expérimentaux montrent que la thermographie infrarouge et la shearographie sont capables d’évaluer quantitativement l’endommagement. Par exemple, dans ces expériences, la shearographie présente une corrélation empirique entre la densité des franges et le niveau d'énergie des impacts. Outre les essais expérimentaux, des simulations par éléments finis ont été effectuées. Ainsi, grâce à des essais virtuels, un modèle numérique permet d’évaluer les performances des méthodes de détection étudiées.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in mechanical engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 117-121)
Mots-clés libres: technique de thermographie infrarouge, contrôle par ultrasons, shearographie, PRFC, dommage par impact, contrôle non destructif, simulation par éléments finis
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Viens, Martin
Codirecteur:
Codirecteur
Bendada, Hakim
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 06 nov. 2020 20:05
Dernière modification: 06 nov. 2020 20:05
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2569

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