مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی آسیب بر پایه روش نشر آوایی در چند لایه‌های کامپوزیتی تحت آزمایش ضربه سرعت-پایین

نویسندگان
1 دانشجو دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 کارشناسی ارشد / دانشگاه صنعتی امیرکبیر
3 دانشجوی دکتری / دانشگاه صنعتی امیرکبیر
4 دانشیار دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مکانیک
چکیده
حساسیت سازه‌های کامپوزیتی نسبت به بارگذاری ضربه سرعت-پایین یکی از ملاحظات اساسی در طراحی آن‌هاست. چرا که آسیب‌های ناشی از این ضربه‌ها از یک سو با بازرسی چشمی قابل تشخیص نیست و از سوی دیگر باعث افت شدید در استحکام سازه می‌شود. در این پژوهش، برای ارزیابی آسیب‌های ناشی از ضربه سرعت-پایین، روشی نو بر مبنای آزمون غیر مخرب نشرآوایی ارائه شده که می‌تواند فرایند بازرسی سازه را برای بررسی این‌گونه آسیب‌ها تسریع بخشد. برای بدست آوردن داده‌های نشرآوایی مبنا در نمونه‌های کامپوزتی، ابتدا آزمایش شبه استاتیک با شرایط کاملاً مشابه با آزمون ضربه صورت گرفت. سپس آزمون‌های ضربه بر روی نمونه‌های کامپوزیتی شیشه/اپوکسی انجام گرفتند و سیگنال‌های نشرآوایی تولید شده در حین فرایند ضربه ذخیره شدند. پس از ذخیره‌سازی سیگنال‌ها، داده‌ها با استفاده از تبدیل موجک تحلیل شدند تا انرژی آزاد شده مربوط به هر سازوکار خرابی از جمله شکست ماتریس، جدایش الیاف/ماتریس و شکست الیاف تعیین شود. در ادامه، روشی نو برای تخمین آستانه انرژی ضربه قابل تحمل در ورق‌های کامپوزیتی با استفاده از آزمون شبه استاتیک، ارائه شد و نتایج آن با داده‌های نشرآوایی حین فرایند ضربه و تصاویر سی-اسکن فراصوتی مقایسه گردید. در آخر، روشی بر پایه سیگنال‌های نشرآوایی با استفاده از تحلیل موجک برای پیش‌بینی تصویر مساحت خرابی، تحت انرژی ضربه کم پیشنهاد شد. نتایج این پژوهش نشان داد که روش نشر‌آوایی می‌تواند کارایی مطلوبی در ارزیابی آسیب‌های ناشی از ضربه در کامپوزیت‌های چندلایه داشته باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

AE- based damage investigation in composite laminates under low-velocity impact tests

نویسندگان English

Mohammad Ghayoomi Mohammadi 1
Ali Mahdian Ahi 2
Jalal Yousefi 3
Mehdi Ahmadi Najafabadi 4
1 student AmirKabir University of Technology
2 Master of science/ AmirKabir University of Technology
3 Phd student/ AmirKabir University of Technology
چکیده English

One of the main issues associated with application of laminated composites in industrial applications is their brittle-type behavior under impact loading. The low velocity impact may lead to crucial internal damages without being detectable by visual inspection and can significantly reduce the strength of laminated composites. The main purpose of this research is to characterize the damage mechanisms in laminated composites under low velocity impact tests. For this purpose, a quasi-static test was first utilized out to achieve initial information about impact tests. Low velocity impact tests were then employed for unidirectional glass/epoxy composite specimens, and Acoustic Emission (AE) signals were acquired during impact events. Next, AE signals were examined using wavelet approach to discriminate released energy related to each distinct damage mechanism. Besides, a method was obtained to estimate threshold impact energy from the quasi-static test, beyond which damage meaningfully extends. As a final point, the AE based approach using wavelet transform methodology was suggested to forecast the total damage area. Finally, it was figured out that this AE method can be a reliable approach in damage evaluation under impact loads in composite structures.

کلیدواژه‌ها English

Damage mechanism
Acoustic emission
low velocity impact
Wavelet transform
Ultrasonic C-scan