Оптико-акустична діагностика ортотропних композитних структур

Анотація

Запропоновано новий підхід до оцінювання розмірів круглих і еліптичних внутрішніх дефектів у ортотропних композитних структурах, який базується на теорії тонких пластин. Для обчислення основних резонансних частот коливань закріплених по краях круглої та еліптичної ортотропних пластин, розташованих безпосередньо над круглим і еліптичним дефектами, використано відомі співвідношення між вібраційними і пружними властивостями ортотропних матеріалів, отримані методами Релея— Рітца і Гальоркіна. При цьому розміри ортотропних пластин відповідають розмірам дефектів. Щоб експериментально перевірити отримані робочі формули для обчислення основних резонансних частот використано розроблений авторами оптико-акустичний метод виявлення та візуалізації внутрішніх дефектів. Цей метод включає збудження об’єкта контролю пружною хвилею з плавною зміною частоти та реєстрацію послідовності динамічних спекл-зображень синхронно з вібраціями дефекту. Накопичені послідовності вводять у комп’ютер і формують цифрові спекл-зображення. Після їх швидкісної обробки виділяють оптичні просторові відгуки від дефектів. Експерименти зі зразками клейових з’єднань “вуглецева композитна стрічка—бетон”, які містили штучні круглі і еліптичний міжфазні дефекти, виконували за допомогою макета оптико-цифрової системи, що реалізує оптико-акустичний метод. Виявляли такі дефекти під шаром непрозорої вуглецевої композитної стрічки на основних резонансних частотах. Показано, що розміри оптичних просторових відгуків близькі до розмірів дефектів. Експериментально визначені основні резонансні частоти дефектів близькі до відповідних частот, обчислених за отриманими робочими формулами. Вказаний підхід дає можливість оцінювати розміри дефектів та глибину їх залягання під поверхнею ортотропного композита.