پراکندگی امواج فراصوتی از مواد مرکب تقویت شده با الیاف

مواد مرکب تقویت شده فیبری در سالهای اخیر بیش از پیش مورد توجه و استفاده قرار گرفته اند. محققان بسیاری تلاش نموده اند تا با مدلسازی رفتار این مواد بصورت شبکه ای از استوانه ها و شناسایی رفتار آنها در معرض تابش امواج صوتی به ارزیابی غیرمخرب و شناسایی خصوصیات این مواد بپردازند. پیچیدگی رفتار این شبکه ها در هنگام تابش امواج صوتی بدلیل پراکندگی امواج از هر یک از استوانه های شبکه و تاثیر میدان ناشی از هر استوانه بر سایر استوانه ها مدلسازی این رفتار را بسیار دشوار می سازد. در این پروژه با ارائه مدل های ریاضی جدیدی از پراکندگی چندگانه از شبکه ای از استوانه ها، امکان برخورداری و استفاده بیشتر از اطلاعات موجود در امواج پراکنده شده بمنظور ارزیابی این سازه ها فراهم شده است. مدل ریاضی جدید، که کاملتر از مدلهای قبلی است، در سه مرحله توسعه یافته و تکمیل شده است. در مرحله اول، مدل ریاضی موجود برای پراکندگی منفرد از یک استوانه همسانگرد عرضی غوطه ور و یا جاسازی شده در ماتریس جامد برای حالت تابش قائم بهبود یافته و با استفاده از آن، پراکندگی از استوانه های همسانگرد عرضی دولایه غوطه ور تحت تابش مایل مدلسازی شده است. در مرحله دوم، با استفاده از مدلهای بهبود و گسترش یافته در بخش اول، برای اولین بار تابش مایل در پراکندگی چندگانه از شبکه ای از پوسته های استوانه ای مدلسازی شده است. این مدل با استفاده از نتایج آزمایشگاهی ارائه شده در سایر مراجع و مشاهده پدیده تقسیم شدن رزونانسی صحت سنجی شده و پدیده تاثیر متقابل رزونانسی و علت ایجاد آن مورد تحلیل و مطالعه قرار گرفته است. سپس با مدلسازی پراکندگی چندگانه از شبکه ای از استوانه های همسانگرد عرضی دولایه غوطه ور در سیال، خصوصیت همسانگرد عرضی استوانه ها در پراکندگی چندگانه لحاظ شده است. بر خلاف مدل های ریاضی قبلی که در آنها موج فقط می تواند به صورت قائم به شبکه بتابد، در مدل جدید، تابش موج می تواند تحت هر زاویه دلخواهی انجام شود. این مدل با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و نیز مقایسه با نتایج حاصل از مدلهای ساده تر صحت سنجی شده است. در ادامه، مدل ریاضی دیگری برای پراکندگی چندگانه از یک ماده مرکب فیبری که در آن فیبرها خصوصیات همسانگرد عرضی دارند، ارائه شده است. این مدل می تواند برای تابش مایل امواج عرضی sh و یا تابش عمود امواج طولی و یا عرضی sv در مسائل پراکندگی چندگانه شبکه های جاسازی شده در ماتریس جامد مورد استفاده قرار گیرد. این مدل نیز با استفاده از نتایج موجود برای مدلهای ساده تر و با بررسی حالتهای خاص تابش موج صحت سنجی شده است. پدیده سایه نمودن استوانه ها بر روی یکدیگر نیز در این مدلسازی مورد توجه قرار گرفته است. در مرحله سوم پروژه، یک روش آزمایشگاهی جدید بمنظور اندازه گیری و محاسبه طیف پراکندگی بازگشتی در مسائل پراکندگی منفرد و پراکندگی چندگانه ارائه شده است. در این روش، اشکالات روشهای پیشین در اندازه گیری محدوده پائین فرکانسی و عدم یکنواختی دامنه تابع فرم (form function) برطرف شده است که در نتیجه آن، طیف گسترده تری از تابع فرم با دامنه یکنواخت قابل اندازه گیری است. آزمایشات انجام شده با این روش و مقایسه نتایج آزمایشگاهی بدست آمده با نتایج مدلسازی های تئوری در مسائل پراکندگی و پراکندگی چندگانه، نشان می دهد که بیشترین میزان اختلاف مقادیر فرکانسهای تشدید در نتایج مدلهای ریاضی با نتایج آزمایشگاهی چهار درصد است که بیانگر انطباق مناسب نتایج آزمایش و تئوری است.