Flaw Detection of Composite Rebar by Acoustic Wave Guided Technique
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2019-1-78-88Keywords:
acoustic testing, waveguide technique, flaw detection, composite rebars, echogramAbstract
The widespread implementation of composite polymer rebars is interfered by the lack of productive methods for its flaw detection. The characteristics of the material and the cross-sectional shape of composite rebars impose significant restrictions on the choice of the flaw detection technique. The proposed waveguide technique for non-destructive testing of extended objects is free from the drawbacks of other methods. A description of the measuring system that implements the waveguide control technique of composite rebars is presented. The technique was tested on a batch of composite rebars with a nominal diameter of 8 mm and a volume of more than 1,100 pieces differentiated by four manufacturers. The amplitude of the echo signal from the flaw, scaled to the amplitude of the first bottom impulse, is used as the measurable parameter. Exposed flaws and corresponding echograms are shown. A rejection level of 2% was determined, which allowed for finding and visually confirming defective areas that have significant deviations of the cross-section area. Based on the simulation of the cross-sectional area change in the zone of detected flaws, the reflection coefficient was calculated. Comparison of the calculated reflection coefficient with the signal from the flaw shows the high efficiency of the NDT technique in detecting defects, regardless of their location over the cross section of the bar. The capacity of one unit for continuous testing of bars with a length of 12 m is 33 m/s.References
Трифонова С. И., Генералов А. С., Далин М. А. Современные технологии и средства теневого ультразвукового контроля полимерных композиционных материалов // Технология машиностроения. 2017. № 7. С. 37-43.
Ehrhart B., Valeske B., Bockenheimer C. Non-Destructive Evaluation (NDE) of Polymer Matrix Composites. Springer, Cham, 2013, pp. 220-237.
Katunin A., Dragan K., Dziendzikowski M. Damage identification in aircraft composite structures: A case study using various non-destructive testing techniques. Composite Structures, 1 June 2015, pp. 1-9.
Zheng K., Chang Y.S., Wang K.H., Yao Y. Improved non-destructive testing of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites using pulsed thermograph. Polymer Testing, 2015, vol. 46, pp. 26-32.
Farhanaa N.I.E., Abdul Majida M.S., Paulraja M.P., Ahmadhilmib E., Fakhzana M.N., Gibson A.G. A novel vibration based non-destructive testing for predicting glass fibre/matrix volume fraction in composites using a neural network model. Composite Structures, 1 June 2016, vol. 144m, pp. 96-107.
Segreto T., Bottillo A., Teti R. Advance ultrasonic non-destructive evaluation for metrological analysis and quality assessment of impact damaged non-crimp fabric composites. Proc. 48th CIRP Conference of Manufacturing Systems, 2016, pp. 1055-1060.
Sarasini F., Santulli C. Non-destructive testing (NDT) of natural fibre composites: acoustic emission technique. Ch. 10, Natural Fibre Composites, 2014, pp. 273-302.
Потапов А. И., Махов В. Е. Методы неразрушающего контроля и диагностики прочности изделий из полимерных композиционных материалов // Дефектоскопия. 2018. № 3. С. 7-19.
Потапов А. И., Махов В. Е. Физические основы контроля упругих характеристик анизотропных композиционных материалов ультразвуковым методом // Дефектоскопия. 2017. № 11. С. 33-49.
Rique A.M., Machado A.C., Oliveira D.F., Lopes R.T., Lima I. X-ray imaging inspection of fiberglass reinforced by epoxy composite. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 349, pp. 184-191.
Atas A., Soutis C. Subcritical damage mechjanisms of bolted joints in CFRP composite laminates. Composites, Part B: Engineering, 2013, 54, pp. 20-27.
Hung Y.Y., Yang L.X., Huang Y.H. Non-destructive evaluation (NDE) of composites: digital shearography. Ch. 5, Non-Destructive Evaluation (NDE) of Polymer Matrix Composites, 2013, pp. 84-115.
Gholizadeh S. A review of non-destructive testing methods of composite materials. Proc. XV Portuguese Conference on Fracture, 2016, pp. 50-57
Муравьева О. В., Злобин Д. В. Акустический тракт метода многократных отражений при дефектоскопии линейно-протяженных объектов // Дефектоскопия. 2013. № 2. С. 43-51.
Муравьева О. В., Леньков С. В., Мышкин Ю. В. Факторы, влияющие на ослабление крутильных волн в трубах в условиях нагружения на контактные вязкоупругие среды // Дефектоскопия. 2016. № 9. С. 3-10.
Муравьева О. В., Леньков С. В., Мурашов С. А. Крутильные волны, возбуждаемые электромагнитно-акустическими преобразователями, при акустическом волноводном контроле трубопроводов // Акустический журнал. 2016. № 1. С. 117-124.
Анализ сравнительной достоверности акустических методов контроля пруткового проката из рессорно-пружинных сталей / В. В. Муравьев, О. В. Муравьева, В. А. Стрижак, А. В. Пряхин, Е. Н. Фокеева // Дефектоскопия. 2014. № 8. С. 43-51.
Факторы, влияющие на эффективность возбуждения крутильных волн при волноводном контроле труб / О. В. Муравьева, С. В. Леньков, В. В. Муравьев, Ю. В. Мышкин, С. А. Мурашов // Дефектоскопия. 2016. № 2. С. 33-41.
Myshkin Yu.V. Muraveva O.V. The features of the guided wave excitation and propagation at testing of pipes IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conference Series. IOP Publ., 2017, vol. 881, Conference 1-С, 012019 International Conference on Innovations in Non-Destructive Testing (SibTest), 2017, doi :10.1088/1742-6596/881/1/012019. Russian Federation, Novosibirsk, 27-30 June 2017.
Акустический волноводный контроль линейно-протяженных объектов / О. В. Муравьева, В. В. Муравьев, В. А. Стрижак, С. А. Мурашов, А. В. Пряхин. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2017. 234 с.
Технология акустического волноводного контроля насосно-компрессорных труб / О. В. Муравьева, В. А., Стрижак Д. В. Злобин, С. А. Мурашов, А. В. Пряхин // В мире неразрушающего контроля. 2014. № 4. С. 51-56.
Муравьева О. В., Стрижак В. А., Злобин Д. В. Акустический волноводный контроль элементов глубиннонасосного оборудования // Нефтяное хозяйство. 2016. № 9. С. 110-115.
Аппаратно-программный комплекс контроля прутков зеркально-теневым методом на многократных отражениях / В. А. Стрижак, А. В. Пряхин, Р. Р. Хасанов, А. Б. Ефремов // Известия вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 6. С. 565-571.
Муравьев В. В., Стрижак В. А., Хасанов Р. Р. Особенности программного обеспечения аппаратного комплекса для акустической тензометрии и структуроскопии металлоизделий // Интеллектуальные системы в производстве. 2016. № 2 (29). С. 71-75.
Стрижак В. А., Хасанов Р. Р., Пряхин А. В. Особенности возбуждения электромагнитно-акустического преобразователя при волноводном методе контроля // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 2. С. 159-166.
