Implementation of the ultrasonic through-transmission technique for the elastic characterization of fiber-reinforced laminated composite

Implementación de la técnica de la transmisión ultrasónica para la caracterización de compuestos laminados reforzados con fibras

Laminated composites are widely used in applications when a high strength-to-weight ratio is required. Aeronautic, naval and automotive industries use these materials to reduce the weight of the vehicles and, consequently, fuel consumption. However, the fiber-reinforced laminated materials are anisotropic and the elastic properties can vary widely due to non-standardized manufacturing processes. The elastic characterization using mechanical tests is not easy, destructive and, in most cases, not all the elastic constants can be obtained. Therefore, alternative techniques are required to assure the quality of the mechanical parts and the evaluation of new materials. In this work, the implementation of the ultrasonic through-transmission technique and the characterization of some engineering materials is reported. Isotropic materials and laminated composites of carbon fiber and glass fiber in a polymer matrix were characterized by ultrasound and mechanical tests. An improved methodology for the transit time delay calculation is reported.

Los compuestos laminados son usados en aplicaciones donde una alta relación resistencia/peso es requerida. Las industrias aeronáutica, naval y automotriz usan estos materiales para reducir el peso de sus vehículos y ahorrar combustible. Sin embargo, los materiales compuestos laminados son anisotrópicos y sus propiedades varían ampliamente debido a procesos de manufactura no estandarizados. La caracterización elástica de estos materiales usando ensayos mecánicos no es fácil, por lo general las pruebas son destructivas y, en la mayoría de los casos, no es posible obtener todas las constantes elásticas. Por tanto, técnicas de caracterización alternativas son requeridas para asegurar la calidad de las piezas fabricadas y el estudio de nuevos materiales. En este trabajo se reporta la implementación de la técnica de la transmisión ultrasónica y la caracterización de algunos materiales de ingeniería. Muestras de materiales isotrópicos y compuestos laminados de fibra de carbono y vidrio en matriz polimérica fueron caracterizados por ultrasonido y ensayos mecánicos. Se reporta una metodología alternativa para el cálculo de los atrasos.