آکوستیک امیشن

تاثیر مواد در آکوستیک امیشن

در بخش اول، مبانی روش تست آکوستیک امیشن (AE) و سایر عوامل مهم بررسی شد. در این مقاله، تأثیر مواد مختلف بر داده‌های آکوستیک امیشن مورد بحث قرار خواهد گرفت. هنگام استفاده از آزمون آکوستیک امیشن، دانستن تا حد امکان در مورد تاریخچه سازه و مواد مورد استفاده در ساخت آن مهم است. خواص مواد به چند روش بر ماهیت آکوستیک امیشن تأثیر می‌گذارد. این ویژگی‌ها را می‌توان بر اساس عمر سازه و تاریخچه بارگذاری در هنگام اجرای آزمون لحاظ نمود. هنگام طراحی یک سازه، مواد انتخاب‌شده با توجه به ویژگی‌های خاص خود انتخاب می‌شوند، که آنها را قادر می سازد تا نیازهای عملیاتی را برای یک محیط عملیاتی خاص برآورده کنند.

عواملی که باید درنظر گرفته‌شوند عبارتند از دمای عملیاتی، مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری، چقرمگی شکست و حداکثر بار طراحی. در ادامه برخی از ویژگی‌های تاثیرگذار مواد که در فرآیند ارزیابی ماهیت آکوستیک امیشن بر اساس نوع ماده نقش دارند، آورده‌شده است. این اطلاعات بیشتر بر اساس تجربه “آزمون عملی” و تأیید نتایج آکوستیک امیشن است.

  • فولاد: استحکام، چقرمگی شکست، شکل پذیری، عمر، وجود تنش پسماند، وجود عیوب جوش و دما.
  • فولاد آستنیتی: استحکام، چقرمگی شکست، شکل پذیری، عمر، وجود تنش پسماند، وجود عیوب جوش، و دما
  • سازه‌های مرکب: شامل موادی مانند پلاستیک تقویت شده با الیاف (FRP) و بتن می‌باشد؛ مکانیسم‌های شکست FRP شامل شکستن الیاف، لایه‌لایه‌بندی (باند شدن) و ترک‌خوردگی ماتریس است، در حالی که مکانیسم‌های شکست بتن شامل آسیب قلیایی ترک‌خوردگی سیمان و موارد مشابه است.
  • چدن: دو نوع اصلی چدن وجود دارد – گرافیت کروی (SG) و چدن خاکستری. چدن SG انعطاف پذیرتر از چدن خاکستری است. هنگام آزمایش چدن باید توجه داشت که این ماده نسبت به فولادهای مورد استفاده در مخازن تحت فشار شکننده تر است و بنابراین دامنه سیگنال های آکوستیک امیشن بسیار بالاتر خواهد بود. یک ترک کوچک فعالیت را در حدود +80 دسی بل ثبت می کند.

مواد فلزی

ناپیوستگی‌ها (مانند ترک‌ها، آخال‌ها و سایر عیوب) در فلزات را می‌توان با تشخیص ایجاد تغییر شکل پلاستیک در اطراف آنها آشکار کرد. در نوک ترک، تنش‌ها می‌توانند از سطح تنش تسلیم فراتر رفته و باعث تغییر شکل پلاستیک شوند (شکل‌های 1 و 2).

شکل 1: نمودار تنش/کرنش و داده‌­های آکوستیکی

شکل 2: تنش در نوک ترک

مقدار بحرانی ضریب شدت تنش، KIC، ویژگی­‌های به نام چقرمگی شکست است (شکل 3). رفتار ناپیوستگی و آکوستیک امیشن مربوطه به آن نیز تحت تأثیر شرایط دیگر، هم در سرویس و هم در خود ساختار متالورژیکی است.

چقرمگی شکست در آزمون آکوستیک امیشن

شکل3: چقرمگی شکست

شکل 4 یک نمونه سیگنال از ترک تنشی خوردگی (SCC) را نشان می‌­دهد.

سیگنال آزمون آکوستیک امیشن

شکل 4: (a) ترک خوردگی تنشی (SCC)  (b) سیگنال آزمون آکوستیک امیشن

مواد کامپوزیتی

کامپوزیت‌ها به عنوان مواد غیر همگن در نظر گرفته‌می‌شوند و به طور معمول شامل دو یا چند جزء در ترکیب خود هستند. به عنوان مثال، پلاستیک‌های تقویت شده با الیاف (FRP) حاوی هر دو الیاف و رزین چسبنده هستند و بتن دارای ماسه سنگ و سیمان به همراه فولاد احتمالی تقویت کننده آن خواهد‌ بود. بنابراین، منابع فعالیت انتشار آکوستیک ممکن است پیچیده باشد. علاوه بر این، FRP تمایل به ویسکوالاستیک دارد و رفتار الاستیک مشابهی با فولاد از خود نشان نمی‌دهد.

درک این نکته مهم است که هر مکانیزم خرابی دارای آکوستیک امیشن خاص خود است و در این راستا مطالعه منابع زیر توصیه می‌شود :

 ASME Section V, Article 11 (ASME 2019a)

CARP (Committee For Acoustic Emission in Reinforced Plastics)

انواع ناپیوستگی در مواد کامپوزیتی در آزمون آکوستیک امیشن

شکل 5: انواع ناپیوستگی در مواد کامپوزیتی

در کنار ماده ای که برای ساخت سازه استفاده میشود، عوامل زیر نیز بر روی پاسخ سنسور آکوستیک امیشن به موج دریافتی اثرگذار می‌باشند:

  • فاصله : فاصله منبع تولید موج تا سنسور آکوستیک امیشن.
  • میرایی : تضعیف و میرایی موج انتشار تابعی از جذب انرژی موج توسط ماده حامل موج است.
  • مواد با ساختار درشت دانه = میرایی زیاد ؛ مواد با ساختار ریز دانه = میرایی کم.
  • فرکانس : موج آکوستیک امیشن در منبع دارای فرکانس پهن باند است. بنابراین، به منظور شناسایی و اندازه‌گیری انتشار صوتی، از پهنای باند فرکانس ویژه جهت جمع‌آوری داده‌ها استفاده می‌­شود تا از منابع نویز پس زمینه جلوگیری‌شود. انتخاب پهنای باند مورد استفاده در جمع‌آوری داده‌ها باید تأثیر فرکانس بر تضعیف را در نظر بگیرد، بنابراین فاصله مؤثر سنسور تا منبع را کاهش می‌دهد. هرچه فرکانس پهنای باند مورد استفاده بیشتر باشد، کاهش فاصله سنسور تا منبع بیشتر خواهد بود.

 

دانلود مقاله آکوستیک امیشن تجزیه و تحلیل-بخش دوم

print