ارزیابی عددی مدل های رفتاری ماده هایپرالاستیک به منظور تخمین سرعت موج فراصوتی طولی تجربی در نمونه پلی یورتانی

در این پژوهش به منظور تدوین یک روش بازرسی فراصوتی برای اطمینان از کیفیت پخت و عدم وجود نقص در دیسک های پلی یورتانی توپک های مورد استفاده در صنعت خط لوله انتقال نفت و گاز، مبانی انتشار امواج فراصوتی و اندازه گیری سرعت این امواج در نمونه ای تجربی و سپس مدلی عددی بررسی می گردد. یک استوانه پلی یورتانی، تعدادی نمونه چگالی سنجی و تعدادی نمونه آزمون کشش تولید شده و خواص کششی با استفاده از آزمون کشش تک محوره و همچنین چگالی نمونه به صورت تجربی با استفاده از اندازه گیری حجم و جرم اندازه گیری گشته است. سپس سرعت موج طولی به روش فراصوتی و با آرایش ارسال دریافت به صورت تجربی با تراگذارهای با فرکانس ۱۲۰ کیلوهرتز استخراج می گردد. به منظور توسعه مدل شبیه سازی مناسب جهت مطالعات بعدی و مطالعه اثر عیوب مختلف در مدل شبیه سازی، ابتدا می بایست اثر مدل های رفتاری مختلف ماده هایپرالاستیک و همچنین ضریب پواسون بر شاخص های انتشار موج بررسی گردد. به این منظور، سه مدل رفتاری یوه، نئو هوک و مونی ریولین به داده های آزمون کشش تک محوره برازش شده، و سپس سرعت موج در شبیه سازی عددی با استفاده از این سه مدل، استخراج گشته و با نتایج آزمون تجربی فراصوتی مقایسه گردیده است. در این پژوهش اثر مدل رفتاری ماده و ضریب پواسون بر سرعت موج بررسی گردیده و سایر شاخص ها مانند دامنه و استهلاک بررسی نگردیده است. نتایج نشان می دهد برای ماده پلی یورتان استفاده شده، با داشتن چگالی و منحنی آزمون کشش تک محوره، مدل رفتاری یوه و سپس مونی ریولین نتایج نزدیکتری به آزمون تجربی را از نظر تطابق سرعت موج طولی، با خطای کمتر از یک درصد، در بردارد.

کلیدواژه ها:

توپک هوشمند ، دیسک پلی یورتانی هایپرالاستیک ، ارزیابی فراصوتی مواد ، شبیه سازی اجزاء محدود