Relevance of Manufacturing-Induced Residual Stress States in Fiber Metal Laminates for Structural Health Monitoring

درباره این کتاب

این رساله بررسی می‌کند که چگونه حالات تنش پسماند ناشی از ساخت در لمینت‌های فلزی الیافی (FMLs) بر یک سیستم پایش سلامت سازه‌ای (SHM) تأثیر می‌گذارد. پایش سلامت سازه‌ای یک فناوری امیدوارکننده برای نظارت بر یکپارچگی سازه‌ای در حین بهره‌برداری است. سیستم‌های SHM با استفاده از امواج اولتراسونیک هدایت‌شده (GUWs) امکان تشخیص آسیب‌های واقع در داخل لمینت را فراهم می‌کنند و بنابراین به‌ویژه برای FMLها به دلیل ویژگی‌های آسیب پیچیده‌شان مناسب هستند. روش‌های تجربی برای کمّی‌سازی تنش‌های پسماند در FMLها توسعه و ارزیابی شده‌اند. این کار نشان می‌دهد که کرنش‌های فرآیندی را می‌توان در طول ساخت با سنسورهای تعبیه‌شده در لمینت اندازه‌گیری کرد. اندازه‌گیری‌های کرنش، چرخه‌های پخت اصلاح‌شده مختلف را برای تغییر حالات تنش پسماند در FMLهای متشکل از پلیمر تقویت‌شده با الیاف کربن (CFRP) و فولاد تأیید می‌کنند. برای اجتناب از فناوری سنسور پیچیده در فرآیندهای تولید صنعتی، یک روش قوی نیز ارائه شده است که یک پارامتر خاص فرآیند، یعنی دمای بدون تنش، را از لمینت‌های مرجع نامتقارن استخراج می‌کند. حالات تنش پسماند کمّی‌شده در لمینت‌های مختلف CFRP-فولاد، بررسی تجربی تأثیر تنش بر سرعت انتشار GUWهای بنیادی را امکان‌پذیر می‌سازد. با استفاده از لیزر اسکن ویبромetry، نمودارهای پراکندگی برای FMLهای مختلف در یک محدوده فرکانس وسیع به صورت تجربی تعیین می‌شوند. نتایج هیچ تأثیر قابل‌توجهی از حالات تنش پسماند بر سرعت فاز حالت‌های بنیادی متقارن و نامتقارن GUW برای FMLهای بررسی شده نشان نمی‌دهد. در مقابل، اندازه‌گیری‌های مقایسه‌ای تحت پیش‌تنش کششی خارجی، افزایش قابل‌توجهی را در سرعت فاز با افزایش پیش‌تنش برای هر دو GUW بنیادی نشان می‌دهد. در نهایت، آزمون‌های خستگی روی لمینت‌های CFRP-فولاد برای بررسی تأثیر حالات تنش پسماند مختلف بر قابلیت‌های پیش‌بینی عمر باقی‌مانده یک سیستم SHM انجام می‌شود.