آنالیز و پایش شروع خرابی در اتصالات آلومینیوم/کامپوزیت با استفاده از آکوستیک امیشن

   اتصال چسبی یک روش جایگزین برای روش‌های سنتی مانند جوش‌کاری و پرچ‌کاری می‌باشد که دارای حیطه کاربردی وسیعی در صنایع الکترونیکی، خودرو و هوایی می‌باشد. طراحی این نوع اتصالات با قابلیت اطمینان مطلوب، نیازمند حصول دانش کامل از مقاومت اتصال در مقابل خرابی می‌باشد. در این مطالعه، به پایش شروع خرابی در فصل مشترک لایه از پیش آغشته کامپوزیتی شیشه/اپوکسی و آلومینیوم 3t 2024 با استفاده از آکوستیک امیشن پرداخته شده و‌ در ادامه به آنالیز خرابی با استفاده از مدل‌سازی المان محدود با نرم‌افزار آباکوس پرداخته می‌شود. از مدل ناحیه چسبنده، برای مدل‌سازی رشد جدایش استفاده شده است. جهت تکرارپذیری بهتر نتایج نمونه‌های ساخته شده، از لایه از پیش آغشته کامپوزیتی استفاده شده و سطوح آلومینیوم جهت اتصال مطلوب آلومینیوم و کامپوزیت در حمام اسید کرومیک، آنودایز شده است. پایش لحظه شروع خرابی با استفاده از روش منحنی نیرو- جابجایی، روش پردازش سیگنال‌های آکوستیک امیشن و روش استفاده از تابع سنتری صورت گرفته است. با مشخص شدن لحظه شروع خرابی، نیرو بحرانی و به تبع آن چقرمگی شکست، محاسبه شده و مدل‌سازی بر اساس مقادیر چقرمگی شکست بدست آمده، صورت پذیرفته است. مقایسه نتایج مدل‌سازی نشان می‌دهد، نمودار نیرو - جابجایی بدست آمده با استفاده از روش تابع سنتری، مطابقت بهتری با نتایج تجربی دارد. در این پژوهش نشان داده شده است که با استفاده از روش آکوستیک امیشن پایش شروع خرابی در اتصالات آلومینیوم/کامپوزیت به صورت آنلاین و دقت بالاتری، نسبت به روش‌های دیگر امکان پذیر می‌باشد.

Analysis and detection of failure in aluminum/E glass prepreg interface with acoustic emission

Adhesive bonding is an alternative to traditional joining systems like riveting and welding which has been used extensively in electronic, automotive and aerospace industries. Design of such reliable bonding, requires knowledge achievement of bonding fracture resistant. In this study, interface failure initiation of Al 2024 T3 and glass/epoxy prepreg has been investigated by using acoustic emission (AE) technique. Furthermore, failure analysis simulation is done by the commercial FEA software ABAQUS. Simulation was implemented by cohesive zone model (CZM), using cohesive surface technique. The prepreg was used to reduce the variation in specimen production and in order to improve the adhesion between Al 2024and composite layers. Pretreatment by a chromic acid anodizing agent was performed on the surface of aluminum. Failure initiation was identified by monitoring of force displacement curve, online processed AE signals and using sentry function analyzing method. Critical load and fracture toughness was then calculated to be used as simulation input. Simulation result indicates that the force isplacement curve obtained by sentry function method is in a better agreement with the experimental results. According to present study, the AE online monitoring method can detect aluminum/ composite bonding failure more accurately than the other methods.