Damage detection in carbon fiber reinforced polymeric composites and honeycomb sandwich panels by active thermography
Aktif termografi ile karbon fiber takviyeli polimerik kompozitler ve balpeteği sandviç panellerde hasar tespiti
- Tez No: 614748
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET YILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Uçak Mühendisliği, Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Engineering Sciences, Aeronautical Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Üretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Infrared thermography is one of the effective non-destructive testing methods for damage characterization and identification in structural materials. Infrared thermography induces a temperature variation on the specimen and monitors the surface temperature to detect defects deep inside the structure. It offers advantages such as being a non-contact inspect method, the capability to scan large surface area and recording in real-time. Although various techniques have been developed for infrared thermography, lock-in thermography (LT) and pulse thermography (PT) are the most preferred ones due to their rapid detection and in-service applicability. LT method uses sinusoidal heat waves in different frequencies, whereas PT, employs an instantaneous heat pulse to increase the specimen's temperature and monitor its evolution to identify the defects due to manufacturing and service conditions. This thesis focuses on both lock-in and pulse active thermography methods are used to detect different types of defects to assess the feasibility of these methods for non- ii destructive testing. To achieve this goal, delamination was first created in carbon fiber reinforced polymeric composites (CFRPC) during manufacturing, and then examined and compared by two methods. Secondly, delamination, liquid ingress and debonding were created artificially during/after manufacturing in a glass/phenolic prepreg with NomexTM honeycomb core sandwich composites which is a widely used material in the aviation industry. The results were presented comparatively on the basis of advantages and disadvantages. Moreover, the results were examined with acoustic emission (AE) method to have a better understanding of the delaminated sandwich structure. Finally, it is concluded that the most appropriate thermography method is LT method as compared to another method, i.e. PT, used in the study in terms of depth and characterization of the defect. Using the results obtained in this thesis, barely visible damage modes in CFRPC and phenolic-based sandwich structures used in the aviation industry were detected by active thermography. In addition, the damage modes that occurred during the bending tests were correlated with AE. This makes a great contribution to the improvement of structural health monitoring of these materials in the field of the aerospace industry
Özet (Çeviri)
Kızılötesi termografi, yapısal malzemelerde hasar karakterizasyonu ve tanımlanması için etkili bir tahribatsız muayene yöntemlerinden biridir. Bu yöntem, numunede bir sıcaklık değişimini tetikler ve yapının derinliklerindeki hataları tespit etmek için yüzey sıcaklığını izlenmesini sağlar. Temassız kontrol yöntemi olan kızılötesi termografi yöntemi, geniş yüzey alanını tarama ve gerçek zamanlı kayıt yapma gibi avantajları da sunar. Kızılötesi termografi için çeşitli teknikler geliştirilmiş olmasına rağmen, kilitli termografi (LT) tekniği ile flaş termografi (PT) tekniği hızlı tespiti ve servis kullanımı sırasında uygulanabilirliği gibi nedenlerinden dolayı tahribatsız hasar yöntemlerinden en çok tercih edilenlerdir. LT tekniği, farklı frekanslarda sinüzoidal bir ısı dalgası kullanır. Buna karşın PT yöntemi ise, numune sıcaklığını uyarmak için anlık bir ısı darbesi sağlar ve hataları tanımlamak için numune sıcaklığının evrimini izler. Bu tez, hem LT hem de PT yöntemlerine odaklanmaktadır ve bu yöntemlerin tahribatsız testler için uygulanabilirliğini değerlendirmek üzere farklı türdeki kusurları tespit etmek için kullanılmaktadır. Bu amaca ulaşmak için, ilk önce üretim sırasında karbon fiber takviyeli polimerlerde (CFRP) delaminasyon oluşturuldu ve daha sonra iki yöntemle iv incelendi ve karşılaştırıldı. İkincisi, havacılık endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir malzeme olan NomexTM balpeteği çekirdekli sandviç kompozitlerle bir cam / fenolik prepreglerde üretim sırasında / sonrasında yapay olarak delaminasyon, sıvı girişi ve bağ ayrışması oluşturuldu. Sonuçlar, avantaj ve dezavantajlar temelinde karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Ayrıca, delamine olmuş sandviç yapıyı daha iyi anlayabilmek için sonuçlar akustik emisyon (AE) yöntemiyle incelenmiştir. Bu çalışmanın sonuçlandırılmasıyla, kusurun derinliği ve karakterizasyonu açısından çalışmada kullanılan diğer yöntemlere kıyasla en uygun yöntemin LT yöntemi olduğu söylenebilir. Bu tezde elde edilen sonuçlar sayesinde, havacılık endüstrisinde kullanılan, el ve çıplak gözle tespit edilemeyen CFRP ve fenolik bazlı sandviç yapılarda hasar modları aktif termografi ile tespit edilmiştir. Ek olarak, bükme testleri sırasında meydana gelen hasar modları AE ile doğrulanmıştır. Bu çalışma, havacılık alanında katastrofik bir arızayı önlemek için bu malzemelerin geliştirilmesine büyük katkı sağlamaktadır.
Benzer Tezler
- Design, advanced manufacturing, and performance evaluation of optical sensor-integrated laminated composite monoleaf springs for heavy commercial vehicles: A numerical and experimental study
Ağır ticari araçlar için optik sensör entegreli lamine kompozit tek katlı yaprak yayların tasarımı, ileri üretimi ve performans değerlendirmesi: Sayısal ve deneysel bir çalışma
MUSTAFA BAŞARAN
Doktora
İngilizce
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
- Cam elyaf takiyeli kompozitlerde lif yöneliminin elektriksel direnç değişim davranışı üzerindeki etkisi
Effects of fibre orientation on the electrical resistance change behaviour of glass fibre reinforced composites
MUHAMMET HAMZA BEKGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİMETİ DÖNER
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH TURAN
- Taılorıng mıcrostructure and morphology ın prınted carbon nanomaterıals for straın sensıng
Gerinim algılama için baskılı karbon nanomalzemelerde mikrostruktur ve morfolojinin özelleştirilmesi
ADEL ALRAİ
Doktora
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA CEBECİ
DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN
- Development of structural health monitoring system for fiber reinforced polymer composites
Elyaf takviyeli polimer kompozit malzemeler için yapısal sağlık izleme sistemi geliştirilmesi
SHAH RUKH SHAHBAZ
Doktora
İngilizce
2021
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER BERK BERKALP
- A framework for composite wind turbine blades: From material development to structural optimisation and ml-enhanced damage detection
Rüzgar türbinleri için hibrit kompozit temelli kanat malzemesi geliştirilmesi, yapısal optimizasyonu ve makine öğrenmesi ile hasar tespiti ve yapısal analiz entegrasyonu
KEMAL HASIRCI
Doktora
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALAEDDİN BURAK İREZ