Impact damage detection in sandwich composite structures using Lamb waves and laser vibrometry

Lamboul, B.; Passilly, B.; Roche, Jean‐Michel; Osmont, D.

doi:10.1063/1.4789153

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“…Piezoelectric discs offer an interesting solution as low-power actuators for vibrothermography [5]. This type of actuator is particularly attractive from a Structural Health Monitoring (SHM) perspective since it can be permanently bonded to the structure and possibly used for different combination of in situ applicable inspection methods: guided waves purely based detection techniques [6], guided waves/ defect interaction imaging with shearography or laser vibrometry [7][8][9][10], and as in the present case, vibrothermography. The ultrasonic wavelength generated by this type of actuator is related to the diameter of the piezoelectric (the most favorable wavelength for wave generation is worth approximately twice the diameter [5]).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 98%

Ultrasonic vibrothermography using low-power actuators: An impact damage detection case study

Lamboul¹,

Passilly²,

Roche³

et al. 2015

AIP Conference Proceedings

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Cet article explores le potentiel de la vibrothermographie ultrasonore, avec excitation basse énergie fournie par des disques piézoélectriques, pour la détection d'endommagement d'impact dans une plaque composite à fibres de carbone. La fréquence d'excitation est fixée dans un domaine allant de quelques dizaines à quelques centaines de kHz pour générer des ondes guidées dans la plaque. Les données thermiques, acquises au moyen d'une caméra moyen infrarouge, sont traitées en détection synchrone, la fréquence du signal de la porteuse étant fixée à 0,1 Hz. L'influence des paramètres d'excitation (fréquence d'excitation, fréquence de modulation et amplitude) sur la réponse du défaut est étudiée. L'article met enfin en lumière les différents compromis à faire entre ces différents paramètres pour obtenir des cartographies de phase et d'amplitude optimales pour la détection de défauts d'impact.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 98%

Ultrasonic vibrothermography using low-power actuators: An impact damage detection case study

Lamboul¹,

Passilly²,

Roche³

et al. 2015

AIP Conference Proceedings

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“…It was shown that the low-speed impact defects depend on the impact energy and velocity (lowspeed impact was defined as less than 50J in impact energy and 4-8 m/s impact velocity for the studied sandwich structure). Several attempts have been made previously to represent the barely visible low-speed impact damage (BVLID) phenomena and to develop detection techniques to assess different damage types [10][11][12][13]. A comparison between different identification methods including visual, shearography and C-scan to inspect the post-impact damages/defects of a sandwich composite structure was presented in [12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…An experimental study on impact damage identification in sandwich composite structures using Lamb wave excitation and Laser-Doppler-Vibrometer (LDV) was presented in [10].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Online detection of barely visible low-speed impact damage in 3D-core sandwich composite structure

Sikdar

Kudela

Radzieński

et al. 2018

Composite Structures

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Indentation haute fréquence : vers le contrôle non-destructif des structures

Passilly

Lamboul

Roche

2017

Matériaux & Techniques

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La nanoindentation est couramment utilisée pour déterminer les propriétés mécaniques locales des matériaux. La matière est sollicitée de façon quasi statique en appliquant un indenteur sur la surface à analyser. À partir de la courbe représentant la charge appliquée par l’indenteur sur le matériau en fonction du déplacement de l’indenteur, les modèles classiques permettent de déterminer le module d’Young local en tout point de test [Oliver & Pharr, AIP Conference proceedings 7 (1992) 1564-1583; Doerner & Nix, J. Mater. Res. 1 (1986) 601-609; Loubet et al., Vickers indentation curves of elastoplastic materials, in American Society for Testing and Materials STP 889, Microindentation Techniques in Materials Science and Engineering, Blau & Lawn eds, 1986, pp. 72-89]. Cet essai est surtout utilisé sur de petites surfaces de matière (<1 cm2), qui doivent présenter un état de surface poli et plan afin de ne pas fausser la mesure, mais n’est pas adapté sur des pièces de structure de type tôle ou sandwich composite (>1000 cm2). Par extension de la méthode CSM (Continuous Stiffness Measurement) [Asif et al., Rev. Sci. Instrum. 70 (1999) 2408-2413], l’indenteur peut servir de générateur de vibrations. Pour cela l’indenteur est positionné sur un empilement de céramiques piézoélectriques et est appliqué sur la surface à analyser à une charge fixe de 1000 mN. L’indenteur est soumis à une oscillation à une fréquence de 5 kHz, alimenté à 10 V. Les ondes ultrasonores ainsi générées, dites «ondes de Lamb», induisent un déplacement nanométrique de la surface, détectable par un vibromètre laser. Il est alors possible de suivre la propagation du front d’onde et de détecter ses interactions avec d’éventuels défauts de la structure inspectée [Boro Djordjevic, Quantitative ultrasonic guided wave testing of composites, The 39th Annual Review of Progress, 2013]. Il en résulte une cartographie complète de la surface. L’indenteur peut aussi être utilisé comme récepteur de l’onde générée. Le positionnement d’indenteurs récepteurs en plusieurs endroits de la structure permet de mesurer le temps de vol de l’onde entre l’indenteur émetteur et l’indenteur récepteur. La connaissance précise de la distance entre les points d’émission et de réception de l’onde permet de mesurer les vitesses en fonction de l’anisotropie du matériau, ce qui, à terme, peut permettre de remonter à ses constantes d’élasticité.

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Impact damage detection in sandwich composite structures using Lamb waves and laser vibrometry

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Ultrasonic vibrothermography using low-power actuators: An impact damage detection case study

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