Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε η μελέτη της δομικής ακεραιότητας σύνθετων υλικών αεροπορικού τύπου συγκεκριμένα σύνθετα πολυμερικής μήτρας ενισχυμένα με ίνες άνθρακα (Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP) με τη χρήση της μη καταστροφικής μεθόδου, της υπέρυθρης θερμογραφίας. Σκοπός της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η ανίχνευση αντιπροσωπευτικών ζημιών σε σύνθετες αεροναυτικές δομές όπως οι αποκολλήσεις από κρούση ή τεχνητά ελαττώματα με χρήση της υπέρυθρης θερμογραφίας.
Στο πρώτο μέρος της παρούσας διατριβής παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο. Το πρώτο κεφάλαιο αναφέρεται αρχικά στους μη καταστροφικούς ελέγχους (ΜΚΕ) που έχουν γίνει αναπόσπαστο μέρος της μελέτης των υλικών διότι επιτρέπει τον προσδιορισμό των παραμέτρων του υλικού (όπως η μικροδομή και η μακροδομή, η μηχανική τάση, οι φυσικές ιδιότητες, και τα ελαττώματα/βλάβες) σε σχεδόν οποιοδήποτε σημείο, γραμμή, επιφάνεια, ή όγκο ενδιαφέροντος και σε σχεδόν οποιαδήποτε κατάσταση κατά τη διάρκεια ζωής του υλικού. Επίσης, στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρεται ο μη καταστροφικός έλεγχος που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα διατριβή, η θερμογραφία υπερύθρου αλλά και η τεχνική που χρησιμοποιήθηκε αυτή της Lock-in θερμογραφίας. Το δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται στα σύνθετα υλικά (Composite Materials), που ως σύνθετα υλικά ορίζονται τα υλικά που προέρχονται από την φυσική ανάμιξη δύο ή περισσότερων υλικών με σκοπό την δημιουργία ενός υλικού με τελικές ιδιότητες διαφορετικές από τις αντίστοιχες των αρχικών υλικών. Επίσης γίνεται αναφορά στα CFRPs και στη σημασία τους ως δομικά στοιχεία στις μέρες μας.
Τέλος, στο τρίτο μέρος παρουσιάζονται αναλυτικά η πειραματική διάταξη, τα αποτελέσματα της πειραματικής διαδικασίας και ερμηνεύονται βάσει του θεωρητικού υποβάθρου του πρώτου μέρους. Συμπεραίνεται ότι, η χρήση της Lock-in θερμογραφίας υπερύθρου είναι μία κατάλληλη και αξιόπιστη μέθοδος για την ανίχνευση τεχνητών ελαττωμάτων αλλά και βλαβών σε CFRP υλικά.
(EL)
In the present thesis an analysis of the structural integrity of aviation type composite materials was carried out. Specifically polymer matrix composites reinforced with carbon fibers (CFRP)were examined using the non-destructive method of infrared thermography. The aim of this work was the detection of representative damages to the aeronautic composite structures such as impact detachments or artificial defects using infrared thermography.
In the first part is presented the theoretical background. The first chapter referred to the non-destructive tests (NDT) that have become an integral part of the material science because it allows the determination of material parameters (such as microstructure and macrostructure, mechanical stress, physical properties, defects etc.) at almost any point, line, surface, or volume of interest and in almost any state during the life of the material. The first chapter also referred to the non destructive test used in the present study, the infrared thermography and specifically the Lock-in method. The second chapter referred to the composite materials, namely materials that come from physical mixing of two or more materials with the aim to create a material with final properties different from those of the materials constituting it. Also mentioned the CFRPs and its importance as a building block nowadays.
In the third part are presented the experimental setup and the results of the experimental process. Finally the results are interpreted according to the theoretical background of the first part. In conclusion the use of Lock-in infrared thermography is an appropriate and reliable method for detecting artificial defects and damages in CFRP materials.
(EN)
