بررسی گسترش ترک مود اول در تیرهای خمیده کامپوزیتی ساخته شده به روش پیچش رشته ای با استفاده از تکنیک گسیل آکوستیکی

یکی از روش های متداول صنعتی برای ساخت سازه های کامپوزیتی، پیچش الیاف است که به طور گسترده برای تولید قطعات محور-متقارن به کار می رود. این فرآیند به دلیل توانایی آن در ایجاد ساختارهای سبک و مقاوم، به ویژه در صنایع هوافضا و خودروسازی، بسیار محبوب است. یکی از رایج ترین مکانیزم های آسیب در این سازه های کامپوزیتی، لایه لایه شدگی است که تحت انواع مختلف بارگذاری رخ می دهد. این پدیده می تواند منجر به کاهش قابل توجهی در عملکرد و عمر مفید سازه شود. در این پژوهش، رفتار مکانیکی و گسترش ترک اولیه مد اول در تیرهای منحنی کامپوزیت کربن/اپوکسی ساخته شده به روش پیچش الیاف (FW) با استفاده از روش انتشار آکوستیکی (AE) مورد بررسی قرار گرفته است.برای این منظور، در ابتدا یک لوله کامپوزیتی با در نظر گرفتن جدایش بین لایه ای مصنوعی ساخته شد و نمونه های تیر از امتداد طولی آن برش داده شدند. در گام نخست، آغاز شکست ها با استفاده از روش AE تعیین شد. سپس، رشد و گسترش لایه لایه شدگی بین لایه ای از طریق انرژی سیگنال های AE و تابع سنتری مورد ارزیابی قرار گرفت. با تعیین سرعت امواج AE و ارائه روشی برای فیلتر کردن سیگنال های ناخواسته، موقعیت لحظه ای نوک لایه لایه شدگی بین لایه ای در حین رشد پیش بینی گردید.نتایج نشان داد که پدیده پل زنی الیاف ناشی از نفوذ دو ناحیه مجاور در سطح جدایش بوده و طول ناحیه پل زنی الیاف تاثیر قابل توجهی بر چقرمگی شکست مد اول لایه لایه شدگی دارد. همچنین، با افزایش ناحیه پل زنی الیاف، چقرمگی شکست افزایش می یابد. در نهایت، تطابق خوبی بین مقادیر چقرمگی شکست به دست آمده از روش AE و مقادیر حاصل از استاندارد ASTM D۵۵۲۸ مشاهده شد. این نتایج می تواند به طراحی بهتر سازه های کامپوزیتی و پیش بینی رفتار آن ها در شرایط بارگذاری واقعی کمک کند.

کلیدواژه ها:

گسیل آکوستیک ، تیر خمیده دو سر آزاد ، نرخ بحرانی آزادسازی انرژی ، کربن/اپوکسی ، پیچش رشته ای