ساز و کار‌های خرابی در کامپوزیت های چندلایه سوراخ دار تحت بارگذاری کششی با استفاده از انتشار صوت

Abstract

استفاده از کامپوزیت‌های کربن/اپوکسی در اکثر سازه‌ها به دلیل نسبت استحکام به وزن قابل توجه، روشی متداول است. در این رابطه بررسی و دسته بندی انواع خرابی‌ها در سازه‌های کامپوزیتی برای جلوگیری از هرگونه اتفاقات احتمالی و افزایش قابلیت اطمینان آن‏ها، امری ضروری است. در یک دسته بندی کلی، خرابی‌های سازه‏های کامپوزیتی را می‌‌توان به چهار نوع تقسیم نمود: ترک ماتریسی، شکست الیاف، جدایش الیاف از ماتریس و جدایش لایه‌ای. یکی از روش‌های جدید تشخیص عیوب در کامپوزیت‌ها، استفاده از روش انتشار صوت است. بر این اساس، هدف از این مقاله بررسی و دسته بندی انواع مختلف ساز و کار‌های خرابی در نمونه‌های کامپوزیتی چندلایه سوراخدار، تحت بار کششی با استفاده از روش انتشار صوت است. نخست یک قطعة کامپوزیتی سوراخدار بر اساس استاندارد ASME تحت بارگذاری کششی قرار گرفت. موج‌های الاستیک انتشاریافته حاصل از شکست قطعه توسط دو حسگر انتشار صوت از نوع نوار پهن ثبت شدند. برای تشخیص مقدار درصد خرابی از دو روش تبدیل موجک بسته‌ای و خوشه‌بندی فازی استفاده شد. نتایج این دو روش با تحلیل تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی مقایسه گردیدند. نتایج نشان داد که حدود 50% خرابی‌ها مربوط به جدایش الیاف از ماتریس بوده، حدود 30% از ترک ماتریسی ناشی شده و حدود 20% در ارتباط با شکست الیاف می باشد. همچنین بیشترین اختلاف در این دو روش در تشخیص خرابی‌ها 7% می‌باشد. نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان دهنده بازدهی مطلوب روش انتشار صوت در تعیین نوع خرابی‌ها و مقدار درصد هریک از آن‌ها در کامپوزیت‌های چندلایه است.