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Damage growth and failure detection in hybrid fiber composites using experimental in-situ optical strain measurements and smoothing element analysis

材料科学 复合材料 光纤布拉格光栅 变形(气象学) 数字图像相关 弹性(材料科学) 平滑的 热成像 光纤 红外线的 光学 计算机科学 光电子学 物理 波长 计算机视觉
作者
Isa Emami Tabrizi,Adnan Kefal,Jamal Seyyed Monfared Zanjani,Mehmet Yıldız
出处
期刊:International Journal of Damage Mechanics [SAGE Publishing]
卷期号:31 (4): 479-507 被引量:4
标识
DOI:10.1177/10567895211045121
摘要

In previous study the failure initiation and development in hybrid fiber laminates was successfully monitored and determined. In current investigation a novel damage monitoring approach is proposed for hybrid laminates by combining different optical strain measurement techniques namely digital image correlation (DIC), fiber Bragg grating sensors (FBG) and infrared thermography (IRT) with smoothing element analysis (SEA). This viable experimental procedure eliminates the effects of global/local nature of optical strain measurement systems on heterogeneous damage accumulation and is a two-step approach. First, all optical sensing systems together with conventional strain gauges are utilized concurrently to indicate the differences in the measured strains and monitor damage accumulation under tensile loading. This demonstrates how failure events disturb the measurement capabilities of optical systems, which can cause a miscalculation of hybrid effect in hybrid-fiber laminates. The second step involves the utilization of SEA algorithm for discretely measured DIC displacements to predict a realistic continuous displacement/strain map and rigorously mitigate the inherent noise of the full field optical system. Remarkably, for large deformation states in hybrid composites, the combination of SEA/DIC enables early prediction of susceptible damage zones at stress levels 30% below material strength.
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