شبيه سازي عددي انتشار امواج لمب براي تشخيص تورق در كامپوزيت هاي فلز-الياف (FML)

كارشناسي ارشد

كاربرد امواج هدايت‌شونده در پايش سلامت سازه‌ها و تشخيص آسيب در آن‌ها بخصوص سازه‌هاي ورقي رو به گسترش است. علت اين امر، ميرايي كم و امكان استفاده در فركانس‌هاي بالا و در نتيجه قدرت تشخيص بالاي اين امواج هست. در ساليان اخير نيز روش‌هاي شناسايي آسيب مبتني بر مشخصه¬يابي خواص به محبوبيت بالايي بين محققان رسيده است. هدف از اين پژوهش شبيه سازي روش غير مخرب مبتني بر گسترش امواج لمب، جهت مشخصه يابي خواص الاستيك و تشخيص آسيب تورق در كامپوزيت‌هاي لايه اي فلز-الياف (FML) است. تورق به عنوان مهم ترين آسيب در كامپوزيت‌هاي فلز-الياف شناخته مي‌شود. در ابتدا در اين پژوهش به شبيه سازي عددي انتشار امواج لمب براي مشخصه يابي خواص مادي در كامپوزيت FML (آلومينيوم و الياف شيشه/اپوكسي) سالم با استفاده از روش اجزاي محدود (FEM) پرداخته شده است. مدل FEM شامل يك نمونه FML با لايه چيني [Al/90/Al/90/Al]، يك محرك و چند سنسور است. با استفاده از محرك، امواج لمب نامتقارن با فركانس هاي مختلف از 50 تا 400 كيلوهرتز بر روي نمونه پخش شد. سپس از سنسورها براي به دست آوردن ويژگي هاي موج از جمله فاز و دامنه در نقاط مختلف در امتداد جهت انتشار استفاده شد. سرعت موج لمب با استفاده از خصوصيات موج در نقاط مختلف اندازه گيري شد. سرانجام، با استفاده از سرعتهاي اندازه گيري شد و تئوري امواج لمب در سازه هاي ورقي، مدول الاستيك استخراج شده است و با نتايج آزمايشگاهي ارائه شده در مقاله هاي گذشته و ﺗﺌﻮري ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻻﯾﻪاي ﮐﻼﺳﯿﮏ (CLT) مقايسه شده است. مشاهده شد كه مقدار مدول الاستيك در فركانس هاي پايين دقت بهتري داشت اما در فركانس هاي بالا مقدار خطا زياد افزايش يافت. سپس به شبيه سازي عددي انتشار امواج لمب براي تشخيص آسيب تورق در كامپوزيت لايه اي فلز-الياف داراي آسيب تورق در لايه-هاي مختلف و با قطرهاي 10، 15، 20 و 25 ميلي متر پرداخته شده است. با استفاده از محرك يك بار امواج لمب نامتقارن با فركانس 70 كيلوهرتز و بار ديگر امواج لمب متقارن با فركانس 400 كيلوهرتز بر روي نمونه پخش شد. سپس با استفاده از سنسورها و به دست آوردن ويژگي-هاي موج، سرعت موج لمب اندازه گيري شد. در مود S_0 نسبت به A_0، تغييرات سرعت در ناحيه آسيب نسبت به ناحيه سالم بيشتر ديده شد. مي توان نتيجه گرفت مود S_0 نسبت به مود A_0، قدرت و حساسيت بيشتري براي تشخيص آسيب تورق در اين نوع كامپوزيت¬ها داشته و كارايي بالاتري براي اين منظور دارد. واژه‌هاي كليدي: كامپوزيت لايه اي فلز-الياف (FML)، ارزيابي غيرمخرب، سرعت موج لمب، مشخصه يابي مواد، تشخيص آسيب تورق.

194800

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سياوش كاظمي راد

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

دكتر محمود مهرداد شكريه