ارزيابي خرابي مود II كامپوزيتهاي لايه اي با استفاده از نوع جديدي از موج نشر آوايي و روش المان محدود

Damage assessment of mode II of polymer composite material using a new acoustic emission and finite element methods

جدايش بين لايه اي يكي از مهمترين عيوب در مواد كامپوزيتي لايه لايه مي باشد كه وجود اين عيب در يك سازه باعث كاهش استحكام آن سازه ميگردد. در اين مقاله، روشي با قابليت اطمينان بالا براي ارزيابي جدايش بين لايه اي در كامپوزيت هاي لايه اي با استفاده از روش نشر آوايي پيشنهاد شده است. ابتدا يك روش جديد براي تجزيه بنيادي حالت هاي موجي در نمونه هاي كوچك توسعه داده شد. مكانيزم هاي خرابي در شكست براي نمونه هاي بافته و تك جهته با استفاده از روش دسته بندي فازي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. پس از آن، پديده توقف II مود ترك در هر نمونه مورد بررسي گرديد. در ادامه، تست هاي تجربي و مدلسازي لايه چسبنده براي مشخص كردن جدايش بين لايه اي در نمونه اي مود دو به كار گرفته شده است. نتايج نشان ميدهد كه كاهش اثر پراكندگي صوت نظير اتلاف سيگنال هاي نشرآوايي با استفاده از روش پيشنهادي جديد با موفقيت امكان پذير است. به عنوان نكته نهايي، نتايج اين مطالعه مي تواند انواع خرابي را در كامپوزيت هاي لايه اي به طور مؤثر با استفاده از تكنيك موجي انتشار آوايي متمايز سازد.

Delamination is one of the major failure modes of the laminated composite material, which is responsible for the stiffness degradation of these materials. Hence, it is necessary to investigate this damage mechanism in these types of materials in order to distinguish their behaviors and their effects on the residual strength of the composite laminates. In this paper, a very capable procedure is proposed to assess delamination using Acoustic Emission (AE) method in composite laminates. Firstly, a novel procedure was established to decompose the fundamental Lamb wave modes in small size specimens. The damage mechanisms in End Notched Flexure (ENF) in woven and unidirectional specimens were then distinguished using Fuzzy Clustering Method (FCM). Subsequently, the crack-arrest phenomenon was inspected in each specimen. Next, experimental and Cohesive Zone Modeling (CZM) methods were done to characterize the delamination using ENF specimens. The results displayed how, it is possible to effectively reduce the effect of propagating media such as attenuation of AE signals using the new proposed procedure. In conclusion, the results of this research could lead to proficiently distinguishing different damages in laminated composite using AE Lamb-based technique.