22929

شناسايي عيب تورق در كامپوزيت‌ها با استفاده از روش فراصوت هوايي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي شاخه تخصصي ديناميك، كنترل و ارتعاشات

1399/8/25

دكتر مير سعيد صفي زاده

دكتر روح ا.. طالبي توتي

مكانيك

كامپوزيت‌ها به دليل داشتن مزاياي خاص نظيرنسبت استحكام به وزن بالاو هزينه توليد پايين، در بسياري از صنايع مورد استفاده قرار مي‌گيرد. به خوبي شناخته شده است كه ايمني سازه‌ها بسيار مهم و داراي اهميت است و عيوب غير قابل ديد، مانند جدايش لايه‌ها ممكن است باعث خرابي ساختاري كامپوزيت شود. بخشي از روش نگهداري آنها بازرسي ساختاري است كه در حال حاضر با كمك تكنيك‌هاي تست غيرمخرب انجام مي‌شود و هدف آن تشخيص عيوب ساختاري در اجزاي آسيب ديده يا نقص است و با جايگزيني يا ترميم آنها از بروز يك فاجعه جلوگيري مي‌كند. تست‌هاي فراصوت هوايي، يكي از اين روش‌هاي غير تماسي است كه نسبت به روش‌هاي ديگر داراي مزيت‌هاي خاصي از جمله جلوگيري از مشكلات بوجود آمده توسط مواد واسط مي‌باشد كه اغلب در مواردي اتفاق مي‌افتد كه سطح داراي سختي باشد و يا در صورتي كه بايد از تضعيف مواد واسط مايع جلوگيري شود. در اين پروژه، با بكارگيري روش فراصوت هوايي به عنوان يك روش غيرمخرب غير تماسي (بدون نياز به آب يا كوپلنت) به منظور تعيين عيب تورق در ورق‌هاي كامپوزيتي پرداخته ميشود. از نوآوري‌هاي اين پروژه شبيه سازي عيب تورق در ورقهاي كامپوزيتي به‌صورت گپ هوايي است كه نسبت به كارهاي مشابه در اين زمينه كه با ورق تفلون ويا سوراخكاري با دريل انجام شده بسيار به تورق واقعي نزديكتر است. همچنين عيب تورق در ورق كامپوزيت توسط نرم افزار المان محدود كامسول مولتي فيزيك به صورت عددي شبيه سازي شده است. سپس ورقهاي كامپوزيت فايبر گلاس به صورت همگن همراه با عيوب تورق با اندازه‌هاي متفاوت و محلهاي مختلف طراحي و ساخته شد. به منظور انجام تست فراصوت هوايي، پروب‌هاي مختلفي بكار گرفته شد و همچنين سيستم تحريك مناسب براي انجام تست طراحي و ساخته شد . نهايتا قطعات با پروب‌هاي فراصوت هوايي، از عيب تورق، همراه با پروب‌هاي فراصوت هوايي مورد آزمايش قرار گرفت. نتايج تجربي با استفاده از نرم افزار شبيه سازي، اعتبار سنجي شد و با خطاي حدودا 9 % بر نتايج شبيه سازي منطبق بود. نهايتا سيگنالهاي فراصوت اندازه گيري شده مورد پردازش و كلاسه بندي قرار گرفته و جهت يافتن نتيجه نهايي، از يك سيستم تشخيص خودكار SVM براي تشخيص عيب تورق استفاده شد كه با دقتي در حدود 71% توانست به خوبي عيوب تورق را در هر دو قطعه تشخيص دهد.

1399/10/06

Detection of delamination in composite structure using air-couple ultrasonic

11/16/2021 12:00:00 AM

Air-coupled ultrasonic testing (ACUT) is a non-destructive testing method that has been used to investigate composite defects. In this research, a novel method of creating delamination defect is presented to produce air gap like delamination for measuring realistic ultrasonic responses. Two composite samples are made of fiberglass and epoxy resin with six delamination defects in different sizes that delaminations simulated by air gap. Two imperfect specimens have been simulated numerically and the result visualized within COMSOL. After that, specimens have been investigated by the ACUT testing method and categorizing by signal processing and SVM classifier. The test setup involves an oscilloscope, a pair of probes, and a fixture holder. The specimen locates between two probes in non-contact conditions, The wave passes through the sample, and the other probe senses it. Inspection shows that damaged zones are readily detected, and simulation results show excellent agreement to the ACUT.