بررسي مكانيزم هاي خرابي در ورق هاي آلومينيومي ترك دار ترميم شده با وصله هاي كامپوزيتي به روش آكوستيك اميشن

Investigation of failure mechanisms of notched aluminum plates repaired with composite patches using acoustic emission method

يك سازه در طول دوره عمر خود تحت بارهاي استاتيكي و ديناميكي زيادي قرار مي گيرد، كه باعث صدمه و يا تضعيف سازه مي شوند. امروزه به منظور ترميم نواحي صدمه ديده از وصله هاي كامپوزيتي استفاده مي شود. چند لايه هاي كامپوزيتي داراي خصوصيات منحصر بفردي از جمله نسبت استحكام به وزن بالا و مقاوم در برابر خوردگي مي باشند. در سازه هاي ترميم شده با چند لايه هاي كامپوزيتي در حين بارگذاري انواع خرابي هاي مختلف بوجود مي آيد، كه عبارتند از: شكستگي الياف، شكستگي ماتريس، جدايش الياف از ماتريس و شكست سازه فلزي. پژوهش حاضر به بررسي مكانيزم هاي خرابي ورق آلومينيومي 2024-T3 ترك دار ترميم شده با كامپوزيت شيشه/ اپوكسي به روش آكوستيك اميشن مي پردازد. بدين منظور نمونه هاي آزمايش با لايه چيني هاي مختلف ساخته شده و تحت بارگذاري شبه استاتيكي كششي قرار گرفتند و همزمان سنسورهاي آكوستيك اميشن به منظور داده برداري بر روي نمونه ها نصب شدند. ابتدا داده هاي مكانيكي نمونه ها حاصل از تست شبه استاتيكي در حالت هاي مختلف بر اساس تعداد لايه چيني وصله هاي كامپوزيتي تحليل شد. سپس داده هاي آكوستيكي با داده هاي مكانيكي مقايسه شد. همچنين از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي حاصل از سطوح شكست نمونه ها براي صحه گذاري استفاده شد. نتايج بدست آمده از اين پژوهش نشان مي دهد كه وصله 4 لايه نسبت به وصله 8 لايه و 12 لايه استحكام كششي و كرنش شكست بيشتري دارد. همچنين تطابق قابل قبول بين نتايج حاصل از داده هاي مكانيكي و آكوستيكي است. همچنين عملكرد مطلوب روش آكوستيك اميشن را در تعيين لحظه خرابي در نمونه ترميم شده با وصله كامپوزيتي نيز نشان ميدهد.

Structures during their lifetime experience plenty of static and dynamic loads. These loads cause failure or undermine the structures. So, reinforcement or repairing failed parts is one way to repair out of service structures. Composite materials have been used to reinforce structures. These materials enjoy advantages such as the proportion of their strength to their weight. As these structures become exposed to some loads, a number of failures are introduced. This research investigates the failure mechanisms of a notched 2024-T3 aluminum plate repaired with a composite patch using visual and acoustic emission methods. After constructing the specimens, tensile test has been conducted, and acoustic emission sensors have been stocked on the surface of the plate, so that they can record acoustic data. At the first stage, mechanical data obtained from the specimens in different states based on the number of layering have been analyzed. At the second stage, acoustic data obtained from recording of acoustic emission signals have been compared with the mechanical data. Also, the images obtained from SEM were used for investigation of damages. According to this research, a reasonable correspondence between the results obtained from mechanical and acoustic data and the desired functionality of the acoustic emission method in determining failure mechanism in those specimens that are repaired with composite patches is identified.