Un método simplificado para tratar muestras con patrones de franjas en shearografía láser
J.F. Uicich, J. Antonacci, P.S. Parodi, J. Morán, P.E. Montemartini, G.F. Arenas
Descargar artículo
Información básica
Volumen
V56 - N2 / 2023 Especial: Óptica y Fotónica en Argentina
Referencia
51143
DOI
http://dx.doi.org/10.7149/OPA.56.2.51143
Idioma
Spanish
Etiquetas
Óptica, shearografía, laser, ensayos no destructivos, inspección de materiales compuestos
Resumen
La shearografía es una técnica de inspección no invasiva que mide la deformación de una superficie mediante el procesamiento de dos imágenes réplicas provenientes de la muestra iluminada con haces de luz coherente, que se desplazan entre sí(shear). Sus aplicaciones cubren una extensa área que va desde experimentos simples de laboratorio hasta casos complejos de la industria aeroespacial. En el campo de los materiales compuestos tiene aplicación directa como una técnica cualitativa para detectar defectos tales como delaminaciones, grietas y desprendimientos. Por la naturaleza de su implementación es inmune a factores agresivos del ambiente ,pudiendo ser utilizada tanto en el laboratorio como en mediciones de campo. Sin embargo, los equipos de shearografía comercialmente disponibles tienen un costo elevado para el presupuesto de muchos laboratorios de investigación y pequeñas empresas. Puede resultar atractivo contar con shearógrafos prototípicos o "lab-made" construidos a partir de elementos discretos de óptica y sistemas de adquisición de imágenes integrados de fácil consecución y bajo costo, pero que requieren de un conocimiento más profundo de la técnica y un adecuado procesamiento de las imágenes. En este trabajo, mostramos un método simple para interpretar la información de cualquier esquema básico de shearografía para un caso muy común en el que la distancia de iluminación y observación no cumple la condición de ser mayor en comparación con la separación lateral de shear. Para ello describimos un típico esquema de shearógrafo aplicado a la medición de deformación lateral de muestras de resina epoxi y formulamos los pasos sencillos para la obtención de las imágenes de shear o shearogramas para su posterior análisis. Las conclusiones se pueden aplicar a una amplia variedad de materiales y estrategias de deformación. Los procedimientos presentados aquí se pueden implementar fácilmente para desarrollar potentes instrumentos de shearografía de campo personalizables de acuerdo con los requisitos del usuario.
Referencias
Marsh, G. “Next step for automotive materials. Materials Today”, 6(4), 36–43, 2003.
Hsissou, R., Seghiri, R., Benzekri, Z., Hilali, M., Rafik, M., & Elharfi, A. “Polymer composite materials: A comprehensive review”, Composite Structures, 262, 113640, 2021.
Das, M., Sahu, S., & Parhi, D. R. “Composite materials and their damage detection using AI techniques for aerospace application: A brief review”, Materials Today: Proceedings, 44, 955–960, 2021.
Duchene, P., Chaki, S., Ayadi, A., & Krawczak, P. “A review of non-destructive techniques used for mechanical damage assessment in polymer composites”, Journal of Materials Science, 2018.
Dwivedi, S. K., Vishwakarma, M., & Soni, P. A. “Advances and Researches on Non Destructive Testing: A Review. Materials Today: Proceedings”, 5(2), 3690–3698, 2018.
Karbhari, V. M. “Introduction: the future of non-destructive evaluation (NDE) and structural health monitoring (SHM)”, Non-Destructive Evaluation (NDE) of Polymer Matrix Composites, 3–11, 2013.
Gholizadeh, S. “A review of non-destructive testing methods of composite materials”, Procedia Structural Integrity, 1, 50–57, 2016.
Jolly, M. et al. “Review of Non-destructive Testing (NDT) Techniques and their Applicability to Thick Walled Composites”, Procedia CIRP, 38, 129–136, 2015.
Garnier, C., Pastor, M.-L., Eyma, F., & Lorrain, B. “The detection of aeronautical defects in situ on composite structures using Non Destructive Testing”, Composite Structures, 93(5), 1328–1336, 2011.
Yang, F. et al, “The effect of loading methods and parameters on defect detection in digital shearography”, Results in Physics, 7, 3744–3755, 2017.
Hung, Y. Y., Luo, W. D., Lin, L., & Shang, H. M., “Evaluating the soundness of bonding using shearography”, Composite Structures, 50(4), 353–362, 2000.
De Angelis, G., Meo, M., Almond, D. P., Pickering, S. G., & Angioni, S. L., “A new technique to detect defect size and depth in composite structures using digital shearography and unconstrained optimization”, NDT & E International, 45(1), 91–96, 2012.
Maier, J., et al. (2007). Gradient Shearography for Strain Analysis in Composite Materials. Journal of Composite Materials, 41(12), 1455-1470.
Steinchen, W., Yang, L. X., Schuth, M., & Kupfer, G. “Application of shearography to quality assurance”, Journal of Materials Processing Technology, 52(1), 141–150, 1995.
Hung, Y. Y., Yang, L. X., & Huang, Y. H., “Non-destructive evaluation (NDE) of composites: digital shearography”, in V. M. Karbhari (Ed.), Non-Destructive Evaluation (NDE) of Polymer Matrix Composites, Ch: 5 (pp. 84-115): Woodhead Publishing, 2013.
Jüptner, W., “Interferometric Methods,” in “Optical Methods in Experimental Solid Mechanics”, Laermann, K., Ed. 2000, pp. 197–288.
Francis, D., Tatam, R. P., & Groves, R. M., “Shearography technology and applications: a review”, Measurement Science and Technology, 21(10), 102001, 2010.
Francis, D., “Non-destructive evaluation (NDE) of composites: introduction to shearography”, “Non-Destructive Evaluation (NDE) of Polymer Matrix Composites, 56–83, 2013.
Liang, C. Y., Hung, Y. Y., Durelli, A. J., & Hovanesian, J. D., “Time-averaged moire method for in-plane vibrational analysis”, Journal of Sound and Vibration, 62(2), 267–275, 1979.
Bai, P., Zhu, F., & He, X., “Out-of-plane displacement field measurement by shearography”, Optics & Laser Technology, 73, 29–38, 2015.
M. Schuth, F. Vössing, and L. Yang, “Shearographic NDT-Measuring Systems in Theory and Application (Endoscope for Nondestructive Test),” pp. 1–12, 2010.
Arenas, G., Noriega, S., Vallo, C., & Duchowicz, R., “Polymerization shrinkage of a dental resin composite determined by a fiber optic Fizeau interferometer”, Optics Communications, 271(2), 581–586, 2007.
Liu, Z., Gao, J., Xie, H., & Wallace, P., “NDT capability of digital shearography for different materials”, Optics and Lasers in Engineering, 49(12), 1462–1469, 2011.
J. S. Lim, Two-dimensional signal and image processing, vol. 710. 1990.
L. Haralick, Robert; Shapiro, “Computer and Robot Vision, Vol. 1.” p. 672, 1991.
D. Vernon, Machine Vision, vol. 18, no. 3. 1991.