تعيين پارامترهاي مناسب منبع توليد موج لمب با اتلاف كم براي بازرسي اتصالات چسبي سه لايه

Suitable parameters determination of lamb wave generation source with low-attenuation for three-layer adhesive joints inspection

در اين مقاله مودهاي قابل انتشار در يك اتصال چسبي سه لايه هم بدون در نظر گرفتن تاثير منبع توليد موج و هم با در نظر گرفتن تاثير منبع، مورد بررسي قرار گرفته و مشخص مي شود كه كدام يك از مودهاي قابل انتشار داراي اتلاف كمتري هستند. ابتدا انتشار موج لمب در اتصالات چسبي با استفاده از روش ماتريس كلي بررسي مي شود و معادله مشخصه با اعمال شرايط مرزي و پيوستگي كه شامل شرايط مرزي بدون تنش در سطوح خارجي اتصال و پيوستگي بين لايه ها مي باشد استخراج مي شود. نمودارهاي تجزيه سرعت فاز و اتلاف برحسب فركانس با حل عددي معادله مشخصه به‌دست مي آيد. سپس تاثير منبع بر روي ميدان موج در اتصالات چسبي با استفاده از روش بسط مودهاي نرمال بررسي مي شود. همچنين نمودارهاي جريان توان متوسط مود تحريك شده با اتلاف كم و درصد انرژي آن مود نسبت به انرژي كل موج لمب برحسب پارامترهاي منبع در يك فركانس مشخص به‌دست مي آيد. اين نتايج براي تعيين پارامترهاي مناسب منبع، جهت توليد مود موج لمب با اتلاف كم در يك فركانس مشخص مورد استفاده است. در نهايت شبيه‌سازي اجزا محدود توليد موج لمب براي مقايسه با نتايج روش بسط مودهاي نرمال انجام مي شود. نتايج نشان مي دهند كه براي توليد مود M3 با اتلاف كم در اتصال چسبي سه لايه آلومينيوم – اپوكسي - آلومينيوم در فركانس MHz 25/0، زاويه گوه مناسب 16 درجه و پهناي ترنسديوسر مناسب mm 20 مي-باشد.

In this paper, Propagated modes in a three-layer adhesive joint are investigated regardless of the influence of wave generation source and also taking it into consideration, and low-attenuation modes are determined. In the beginning, lamb wave propagation in the adhesive joints is investigated using global matrix method and characteristic equation is derived by applying continuity and boundary conditions which include traction-free boundary conditions on outer surfaces of the joints and continuity between layers. Phased velocity and attenuation dispersion curves in terms of frequency are obtained by numerical solution of the characteristic equation. Then, the source influence on wave field is investigated using normal mode expansion method. Average power flow of low-attenuation excited mode and its energy percentage to the lamb wave total energy curves in terms of source parameters for specific frequency are obtained. These results are used to determine the suitable parameters of the source which are used to generate low-attenuation lamb wave mode. Finally, finite element simulations of lamb wave generation are performed to compare with the results of normal modes expansion method. The results indicate that, to generate M3 mode with low-attenuation level in the three-layer adhesive joint aluminium-epoxy-aluminium at frequency 0.25 MHz, suitable wedge angle is 16 degrees and suitable transducer width is 20 mm.