مشخصه یابی و کمی سازی آسیب ضربه ای سرعت پایین در کامپوزیت GFRP با استفاده از C-Scan فراصوتی غوطه وری و لنز فوکوس کننده

مواد کامپوزیتی تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) به دلیل خواص مکانیکی خوب و وزن کم، در صنایع مختلف پرکاربرد هستند، اما در برابر ضربه های کم سرعت آسیب پذیر بوده و اغلب دچار آسیب های داخلی پنهان مانند جدایش بین لایه ای می شوند. این پژوهش با هدف توسعه یک سیستم فراصوتی غوطه وری به روش پالس-اکو برای شناسایی و اندازه گیری این آسیب ها در نمونه های هشت لایه GFRP با آرایش خاص انجام شده است. در این راستا، یک لنز آکوستیکی از جنس پلکسی گلس برای مبدل ۳ مگاهرتزی طراحی و ساخته شد که دقت تفکیک جانبی سیستم را با کاهش فاصله کانونی و لکه کانونی افزایش داد. همچنین یک اسکنر سه محوره خودکار با پایه آردوینو برای اسکن دقیق نمونه ها توسعه یافت. نمونه ها با روش تزریق رزین تحت خلا تولید و با ضربه هایی با انرژی های ۶، ۲۷ و ۳۷ ژول آزمایش شدند. تصاویر سی اسکن با تفکیک پذیری بالا قبل و بعد از ضربه ثبت و با استفاده از الگوریتم های پردازش تصویر در پایتون تحلیل شدند. نتایج نشان داد که با افزایش انرژی ضربه، شدت و گستره آسیب داخلی بیشتر شده و جهت گیری الیاف نقش مهمی در شکل گیری الگوهای آسیب دارد. همچنین اندازه گیری مساحت نواحی آسیب دیده همبستگی قوی با انرژی ضربه داشت. برش های مقطعی نیز وجود جدایش بین لایه ای را تایید کردند. این مطالعه نشان می دهد سیستم توسعه یافته، ابزاری موثر برای ارزیابی دقیق آسیب ضربه ای در کامپوزیت های GFRP است.

کلیدواژه ها:

کامپوزیت شیشه-اپوکسی ، آسیب ضربه ای ، آزمون فراصوتی ، سی اسکن ، لنز فوکوس کننده