بررسي آسيب بر پايه روش نشر آوايي در چند لايه‌هاي كامپوزيتي تك جهته تحت آزمايش ضربه سرعت-پايين

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

حساسيت سازه‌هاي كامپوزيتي نسبت به بارگذاري ضربه سرعت-پايين يكي از ملاحظات اساسي در طراحي آن‌هاست. چرا كه آسيب‌هاي ناشي از اين ضربه‌ها از يك سو با بازرسي چشمي قابل تشخيص نيست و از سوي ديگر باعث افت شديد در استحكام سازه مي‌شود. در اين پژوهش، براي ارزيابي آسيب‌هاي ناشي از ضربه سرعت-پايين، روشي نو بر مبناي آزمون غير مخرب نشرآوايي ارائه شده كه مي‌تواند فرايند بازرسي سازه را براي بررسي اين‌گونه آسيب‌ها تسريع بخشد. براي بدست آوردن داده‌هاي نشرآوايي مبنا در نمونه‌هاي كامپوزتي، ابتدا آزمايش شبه استاتيك با شرايط كاملاً مشابه با آزمون ضربه صورت گرفت. سپس آزمون‌هاي ضربه بر روي نمونه‌هاي كامپوزيتي شيشه/اپوكسي انجام گرفتند و سيگنال‌هاي نشرآوايي توليد شده در حين فرايند ضربه ذخيره شدند. پس از ذخيره‌سازي سيگنال‌ها، داده‌ها با استفاده از تبديل موجك تحليل شدند تا انرژي آزاد شده مربوط به هر سازوكار خرابي از جمله شكست ماتريس، جدايش الياف/ماتريس و شكست الياف تعيين شود. در ادامه، روشي نو براي تخمين آستانه انرژي ضربه قابل تحمل در ورق‌هاي كامپوزيتي با استفاده از آزمون شبه استاتيك، ارائه شد و نتايج آن با داده‌هاي نشرآوايي حين فرايند ضربه و تصاوير سي-اسكن فراصوتي مقايسه گرديد. در آخر، روشي بر پايه سيگنال‌هاي نشرآوايي با استفاده از تحليل موجك براي پيش‌بيني تصوير مساحت خرابي، تحت انرژي ضربه كم پيشنهاد شد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه روش نشر‌آوايي مي‌تواند كارايي مطلوبي در ارزيابي آسيب‌هاي ناشي از ضربه در كامپوزيت‌هاي چندلايه داشته باشد.

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 that are not 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. The AE based approach using wavelet transform methodology was suggested to forecast the total damage area. It was determined that this AE method can be a reliable approach in damage evaluation under impact loads in composite structures.