Skip to main content
Erschienen in: Experimental Mechanics 2/2017

14.10.2016

Investigation of Damage in Composites Using Nondestructive Nonlinear Acoustic Spectroscopy

verfasst von: S. Eckel, F. Meraghni, P. Pomarède, N. F. Declercq

Erschienen in: Experimental Mechanics | Ausgabe 2/2017

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The presented experimental work describes the nondestructive damage examination of polymer-matrix composites using acoustic methods under the consideration of nonlinear effects. The aim is to analyze these nonlinear effects in order to provide a quantification of the nonlinear acoustic transmission which is related to the damage state and its severity in the composite material. The first objective was to study the effectiveness of the distortion evaluation method and its related parameter: the “Total Difference Frequency Distortion” (TDFD) parameter. The TDFD was utilized as a new damage indicator to quantify the progressive damage state in composite materials. The TDFD method had initially been proposed to characterize the distortion of audio amplifiers. A custom-made setup was developed that imposes acoustic signals to the structure. The samples’ vibrations were afterwards analyzed by a laser vibrometer and further spectrum evaluations. The developed method was applied to two composite materials, both reinforced with taffeta woven glass-fibers, but having different thermoset polymer matrix, i.e. vinylester and epoxy. The damage was introduced in the specimen by tensile tests with a stepwise increase of the tension loading. It was observed that damage influences the intensity of nonlinear intermodulation after having introduced two harmonic and constant signals of different and randomly chosen frequencies in the specimen. The nonlinear intermodulation was then quantified by computing the TDFD parameter. In the specific case of epoxy based composites, high frequency peaks were noted for the high tensile loading levels only. The TDFD parameter was then modified in order to take into account this effect. For both studied composites, the modified TDFD parameter increases with the damage accumulation caused by the applied stepwise tensile loading.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Aymerich F, Meili S (2000) Ultrasonic evaluation of matrix damage in impacted composite laminates. Compos Part B Eng 31:1–6CrossRef Aymerich F, Meili S (2000) Ultrasonic evaluation of matrix damage in impacted composite laminates. Compos Part B Eng 31:1–6CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Declercq NF, Decrieck J, Leroy O (2006) Ultrasonic polar scans Numerical simulation on generally. Ultrasonics 45:32–39CrossRef Declercq NF, Decrieck J, Leroy O (2006) Ultrasonic polar scans Numerical simulation on generally. Ultrasonics 45:32–39CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Satyanarayan L, Vander Weide JM, Declercq NF (2010) Ultrasonic polar scan imaging of damaged fiber reinforced composites. Mater Eval 68:733–739 Satyanarayan L, Vander Weide JM, Declercq NF (2010) Ultrasonic polar scan imaging of damaged fiber reinforced composites. Mater Eval 68:733–739
4.
Zurück zum Zitat Van Den Abeele KE-A, Johnson PA, Sutin A (2000) Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy (NEWS) Techniques to Discern Material Damage, Part I: Nonlinear Wave Modulation Spectroscopy (NWMS). Res Nondestruct Eval 12:17–30. doi:10.1080/09349840009409646 CrossRef Van Den Abeele KE-A, Johnson PA, Sutin A (2000) Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy (NEWS) Techniques to Discern Material Damage, Part I: Nonlinear Wave Modulation Spectroscopy (NWMS). Res Nondestruct Eval 12:17–30. doi:10.​1080/​0934984000940964​6 CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Solodov (2014) Resonant Acoustic Nonlinearity of Defects for Highly-Efficient Nonlinear NDE. J Nondestruct Eval 33:252–262CrossRef Solodov (2014) Resonant Acoustic Nonlinearity of Defects for Highly-Efficient Nonlinear NDE. J Nondestruct Eval 33:252–262CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Van Den Abeele KE-A, Johnson PA, Sutin A (2000) Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy (NEWS) Techniques to Discern Material Damage, Part II: Single-Mode Nonlinear Resonance Spectroscopy (NWMS). Res Nondestruct Eval 12:17–30. doi:10.1080/09349840009409646 CrossRef Van Den Abeele KE-A, Johnson PA, Sutin A (2000) Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy (NEWS) Techniques to Discern Material Damage, Part II: Single-Mode Nonlinear Resonance Spectroscopy (NWMS). Res Nondestruct Eval 12:17–30. doi:10.​1080/​0934984000940964​6 CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Duffour P, Morbini M, Cawley P (2006) Comparison between a type of vibro-acoustic modulation and damping measurement as NDT techniques. NDT&E Int 39:123–131CrossRef Duffour P, Morbini M, Cawley P (2006) Comparison between a type of vibro-acoustic modulation and damping measurement as NDT techniques. NDT&E Int 39:123–131CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Polimeno U, Meo M (2009) Detecting barely visible impact damage detection on aircraft composites structures. Compos Struct 91:398–402CrossRef Polimeno U, Meo M (2009) Detecting barely visible impact damage detection on aircraft composites structures. Compos Struct 91:398–402CrossRef
13.
Zurück zum Zitat DIN EN 60268-3:2014-03. Elektroakustische Geräte – Tl. 3 Verstärker (IEC 60268-32013), Dtsch. Fassung EN 60268-32013 DIN EN 60268-3:2014-03. Elektroakustische Geräte – Tl. 3 Verstärker (IEC 60268-32013), Dtsch. Fassung EN 60268-32013
14.
Zurück zum Zitat DIN IEC 268-2:1994-08. Elektroakustische Geräte – Tl. 2 Allg. Begr. und Berechnungsverfahren (lEC 268-2 1987 + A1 1991) Dtsch. Fassung HD 483.2 S2 1993 DIN IEC 268-2:1994-08. Elektroakustische Geräte – Tl. 2 Allg. Begr. und Berechnungsverfahren (lEC 268-2 1987 + A1 1991) Dtsch. Fassung HD 483.2 S2 1993
16.
Zurück zum Zitat Helfen TB (2014) Nichtlinearer ultraschall zur charakterisierung von ermüdungsschäden während der hochfrequenz - Beanspruchung von C - Faser - Kunststoffverbunden. Universität des Saarlandes Helfen TB (2014) Nichtlinearer ultraschall zur charakterisierung von ermüdungsschäden während der hochfrequenz - Beanspruchung von C - Faser - Kunststoffverbunden. Universität des Saarlandes
17.
Zurück zum Zitat Rabe U, Helfen T, Weikert M et al (2012) Nonlinear ultrasonic testing of carbon fibre reinforced plastics in the very high cycle fatigue regime. Proc Meetings Acoust 16:1–6. doi:10.1121/1.4748345 Rabe U, Helfen T, Weikert M et al (2012) Nonlinear ultrasonic testing of carbon fibre reinforced plastics in the very high cycle fatigue regime. Proc Meetings Acoust 16:1–6. doi:10.​1121/​1.​4748345
18.
Metadaten
Titel
Investigation of Damage in Composites Using Nondestructive Nonlinear Acoustic Spectroscopy
verfasst von
S. Eckel
F. Meraghni
P. Pomarède
N. F. Declercq
Publikationsdatum
14.10.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Experimental Mechanics / Ausgabe 2/2017
Print ISSN: 0014-4851
Elektronische ISSN: 1741-2765
DOI
https://doi.org/10.1007/s11340-016-0222-6

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2017

Experimental Mechanics 2/2017 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.