طيف سنجي تشديد فراصوتي يك شبكه خطي از ماده مركب تقويت شده اليافي با استفاده از روش اجزا محدود

FE-Based Resonance Ultrasonic Spectroscopy of a Linear Fibrous Reinforced Composite Array

طيف سنجي تشديد فراصوتي يكي از روشهاي تئوري پراكندگي تشديد (RST) است كه امكان شناسايي غيرمخرب و ارزيابي مشخصات يك جسم الاستيك تحت تابش امواج فراصوتي با استفاده از مشخصات فركانسي امواج پراكندگي دريافتي از جسم الاستيك را فراهم مي كند. در اين مقاله از طيف سنجي تشديد فراصوتي براي بررسي و مطالعه مشخصات مواد مركب تقويت شده اليافي استفاده مي شود. بدين منظور پراكندگي امواج فراصوتي از شبكه اي خطي از الياف قرار گرفته در ماتريس اپوكسي تحت تابش امواج فراصوتي طولي با بهره گيري از روش المان محدود شبيه سازي مي گردد. شناسايي فركانسها و مودهاي تشديد طيف پراكندگي بازگشتي با به كارگيري روش تفكيك و شناسايي تشديد پالس كوتاه و با اعمال اثرات فركانسي سيستم اندازه گيري انجام مي شود. مقايسه نتايج بدست آمده از اين روش، در فركانسها و مودهاي تشديد، با نتايج آزمايشگاهي و تحليل رياضي نشان دهنده صحت مدل ارائه شده است. با استفاده از اين روش طيف تشديد پراكندگي بازگشتي از شبكه اي خطي از الياف جاسازي شده در ماتريس اپوكسي تحت تابش عمود امواج فراصوتي محاسبه و ترسيم شده است. همچنين شرايط مطابقت نتايج حاصل روشهاي تحليلي با نتايج حاصل از روشهاي آزمايشگاهي شناسايي و تفكيك مودها در حوزه فركانسي مورد بررسي قرار مي گيرد. سپس چگونگي تأثير فاصله استوانه هاي مجاور و موقعيت قرارگيري تراگذار گيرنده بر فركانسها و مودهاي تشديد بدست آمده از امواج مختلف مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفته است.

In this paper, the resonance ultrasonic spectroscopy is employed to evaluate a linear array of fibrous composite materials. The finite element simulation of ultrasonic wave scattering from the embedded cylinders propagated in an elastic matrix is used for resonance ultrasonic spectroscopy (RUS). To involve the frequency effects of the measurement system, the modified short-pulse method of isolation and identification of resonances (MIIR) is employed to calculate the resonance modes and frequencies of the elastic fibers. The validity of the proposed model for the backscattered resonance spectrum of the embedded fibers in the epoxy matrix is examined using the experimental and mathematical results. The FE-based resonance ultrasonic spectroscopy method is employed to investigate the behavior of the backscattered resonance spectrum for two embedded adjacent fibers.