ارزیابی آسیب ضربه‌ای در ورقه‌های CFRP ارتوتروپیک با استفاده از موج غیرخطی(Lamb ): تحقیقات تجربی و عددی

در این مطالعه، روش‌های تجربی و عددی مبتنی بر موج غیرخطی لمب اولتراسونیک برای تشخیص آسیب‌های ضربه قابل‌مشاهده به سختی (‏BVID)‏در لمینیت های ارتوتروپیک CFRP ناشی از ضربه با سرعت پایین (‏LVI)‏مورد استفاده قرار می‌گیرند. سیستم آزمایش ضربه با وزنه و سیستم غیر خطی التراسونیک RITEC برای اندازه‌گیری تجربی موج ضربه‌ای با شدت بالا به کار می‌روند. سپس، سیگنال زمان – جابجایی و پارامترهای غیر خطی صوتی نسبی (‏RANP)‏موج لم تحریک‌شده توسط بار جابجایی سینوسی برای ارزیابی خسارت در همان مدل FE استخراج می‌شوند. در نهایت، ارتباط بین آسیب LVI و RANP توسط تحلیل‌های عددی و تجربی تحت LVI با انرژی‌های مختلف بررسی می‌شود، و نشان می‌دهد که دامنه هارمونیک‌ها و RANP با افزایش انرژی ضربه، و همچنین نواحی لایه‌لایه شدن افزایش می‌یابد. بنابراین، دامنه هارمونیک‌ها و RANP می‌تواند به عنوان شاخصی برای تشخیص BVID استفاده شود.

In this study, experimental and numerical approaches based on the nonlinear ultrasonic Lamb wave are used to detect the barely visible impact damages (BVID) in orthotropic CFRP laminates due to low velocity impact (LVI). A drop-weight impact test system and a RITEC nonlinear ultrasonic system are adopted for experimentally measuring the higher harmonics of lamb wave in the damaged CFRP laminates. An integrated finite element (FE) model is proposed to further identify the interaction between Lamb wave and impact damages, in which Hashin criterion and triangular cohesive zone model (TCZM) are used to predict the initiation and evolution of delamination and other damages under LVI. Then, the displacement–time signal and the relative acoustic nonlinear parameters (RANP) of the Lamb wave excited by sinusoidal displacement load are extracted to evaluate the damage in the same FE model. Finally, the relevance between LVI damage and RANP is investigated by numerical and experimental analyses u