آناليز و پايش شروع خرابي در اتصالات آلومينيوم/كامپوزيت با استفاده از آكوستيك اميشن

Analysis and detection of failure in aluminum/E glass prepreg interface with acoustic emission

اتصال چسبي يك روش جايگزين براي روش‌هاي سنتي مانند جوش‌كاري و پرچ‌كاري مي‌باشد كه داراي حيطه كاربردي وسيعي در صنايع الكترونيكي، خودرو و هوايي مي‌باشد. طراحي اين نوع اتصالات با قابليت اطمينان مطلوب، نيازمند حصول دانش كامل از مقاومت اتصال در مقابل خرابي مي‌باشد. در اين مطالعه، به پايش شروع خرابي در فصل مشترك لايه از پيش آغشته كامپوزيتي شيشه/اپوكسي و آلومينيوم 3T 2024 با استفاده از آكوستيك اميشن پرداخته شده و‌ در ادامه به آناليز خرابي با استفاده از مدل‌سازي المان محدود با نرم‌افزار آباكوس پرداخته مي‌شود. از مدل ناحيه چسبنده، براي مدل‌سازي رشد جدايش استفاده شده است. جهت تكرارپذيري بهتر نتايج نمونه‌هاي ساخته شده، از لايه از پيش آغشته كامپوزيتي استفاده شده و سطوح آلومينيوم جهت اتصال مطلوب آلومينيوم و كامپوزيت در حمام اسيد كروميك، آنودايز شده است. پايش لحظه شروع خرابي با استفاده از روش منحني نيرو جابجايي، روش پردازش سيگنال‌هاي آكوستيك اميشن و روش استفاده از تابع سنتري صورت گرفته است. با مشخص شدن لحظه شروع خرابي، نيرو بحراني و به تبع آن چقرمگي شكست، محاسبه شده و مدل‌سازي بر اساس مقادير چقرمگي شكست بدست آمده، صورت پذيرفته است. مقايسه نتايج مدل‌سازي نشان مي‌دهد، نمودار نيرو جابجايي بدست آمده با استفاده از روش تابع سنتري، مطابقت بهتري با نتايج تجربي دارد. در اين پژوهش نشان داده شده است كه با استفاده از روش آكوستيك اميشن پايش شروع خرابي در اتصالات آلومينيوم/كامپوزيت به صورت آنلاين و دقت بالاتري، نسبت به روش‌هاي ديگر امكان پذير مي‌باشد.

Adhesive bonding is an alternative to traditional joining systems like riveting and welding which has been used extensively in electronic, automotive and aerospace industries. Design of such reliable bonding, requires knowledge achievement of bonding fracture resistant. In this study, interface failure initiation of Al 2024 T3 and glass/epoxy prepreg has been investigated by using acoustic emission (AE) technique. Furthermore, failure analysis simulation is done by the commercial FEA software ABAQUS. Simulation was implemented by cohesive zone model (CZM), using cohesive surface technique. The prepreg was used to reduce the variation in specimen production and in order to improve the adhesion between Al 2024 and composite layers. Pretreatment by a chromic acid anodizing agent was performed on the surface of aluminum. Failure initiation was identified by monitoring of force displacement curve, online processed AE signals and using sentry function analyzing method. Critical load and fracture toughness was then calculated to be used as simulation input. Simulation result indicates that the force isplacement curve obtained by sentry function method is in a better agreement with the experimental results. According to present study, the AE online monitoring method can detect aluminum/ composite bonding failure more accurately than the other methods.