تحلیل مکانیزمهای تخریب در خمش پانل های ساندویچی کامپوزیت پایه پلیمری توسط روش آکوستیک امیشن

در سال های اخیر به دلیل دستیابی به خواص مورد نظر و مطلوب از کامپوزیتها در صنایع مختلف استفاده می‌گردد. تعیین دقیق مکانیزم های تخریب کمک شایانی به تصحیح طراحی و تحلیل بارگذاری در کامپوزیت ها و بخصوص پانل های ساندویچی می‌نماید. در این مقاله با تحلیل داده های آکوستیکی، به بررسی و تشخیص مکانیزم های خرابی در پانل های ساندویچی کامپوزیت پلی استر/ شیشه با هسته فوم پلی اورتان در آزمون خمش سه نقطه با اعمال تضعیف اولیه حاصل از ضربه‌های با انرژی مختلف پرداخته ‌شده ‌است. بدین منظور نمونه‌هایی با 4 لایه‌چینی متفاوت و با 4 حالت مختلف با و بدون پیش ضربه مورد استفاده قرار گرفت. شکست ماتریس، جدایش الیاف از ماتریس، شکست الیاف و شکست فوم بعنوان مکانیزمهای تخریب غالب، از روی تصاویر چشمی، بررسی وقایع آکوستیک رخ داده در بازه‌های فرکانسی مختلف، استخراج انرژی هر بازه و بررسی نمودار نیروزمان تعیین شده‌اند. نتایج حاصل‌شده نشان داد که مکانیزم های شکست ترد شامل شکست ماتریس و شکست فوم در هر رویداد مختلف آکوستیک، مجموع انرژی های بالاتر با پراکندگی کمتر در بازه فرکانسی پایین تر نسبت به مکانیزم های شکست نرم مانند شکست الیاف شیشه آزاد می‌کنند. اما رویداد‌های آکوستیک در مکانیزم شکست نرم الیاف شیشه با مجموع انرژی های کمتر و بصورت پراکنده در بازه فرکانسی بالاتر اتفاق افتاده است. تطبیق تصاویر چشمی با داده‌های آکوستیکی و همچنین نمودار نیرو جابجایی، علاوه بر صحه گذاری درتعیین مکانیزمهای تخریب در این پانلهای ساندویچی، منجر به تعیین بازه فرکانسی جدید شکست فوم متخلخل (190 الی220 کیلوهرتز) نیزگردید.

Applying acoustic emission to investigate failure mechanisms on bending of polymerbased composite sandwich panels

In recent years, due to achieving desired properties, increasing application of Composite in various industries is observable. Exact determination and evaluation of failure mechanisms lead to modified designs and helps assessment of loading in composite structures, specially sandwich panels. In this paper, failure mechanisms during bending of Foam / Glass Polyester Sandwich panels, which degraded by preimpact of various energy, have been investigated by acoustic data analysis. 4 different Layup techniques for laminates with 4 types of with and without preimpacts and totally 16 samples were studied. Matrix crack, fiber debonding, fiber breakage and foam crack were the mechanisms were investigated through sample failure photos, acoustic frequency count analysis, extracted energy in each frequency range and forcetime diagrams. Results showed that brittle failure mechanisms containing matrix crack and foam crack release more condensed and in lower frequency range with higher energy acoustic counts in comparison with ductile failure mechanisms like as fiber debonding and fiber breakage. Ductile failure mechanisms release more scattered in higher frequency range but with lower energy acoustic counts. Acoustic Results which applied to assess failure mechanisms validated by visual pictures and force diagrams also lead to a new frequency range determination for foam crack (190 to 220 kHz).