چکیده
پلاستیک های تقویت شده با الیاف کربن به دلیل استحکام بالا و رفتار خستگی عالیشان، در سازه های دریایی سبک مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله، یک روش نوآورانه برای بارگذاری همزمان و نظارت ساختاری بر یک دکل سکان پلاستیکی تقویت شده با الیاف کربن را به عنوان بخشی از یک کشتی بزرگ تجاری ارائه خواهیم کرد. نتایج تجربی در اینجا از یک آزمون کششی شبه استاتیک ارائه شده است که در آن نظارت بر بار با استفاده از سنسورهای کرنشی تعبیه شده انجام می شود. نظارت ساختاری، مبتنی بر طیف سنجی امپدانس الکترومکانیکی فرکانس بالا همراه با پردازش سیگنال اختصاصی و مبدل های پیزوالکتریک نصب شده در سطح است. ما به نتایج زیر رسیده ایم: (1) نمایش سیستم نظارت ترکیبی شامل بار و نظارت ساختاری، (2) جاسازی موفقیت آمیز کرنش سنج ها در طول تولید کامپوزیت دکل سکان پلاستیکی تقویت شده با الیاف کربن، (3) توسعه سخت افزار ابزار دقیق برای اندازه گیری امپدانس الکترومکانیکی چند کاناله، و (4) تشخیص موفقیت آمیز آسیب با استفاده از طیف سنجی امپدانس الکترومکانیکی در نمونه های ضخیم بدنه سکان پلاستیکی تقویت شده با الیاف کربن با استفاده از داده های کرنش.
مقدمه
در کاربردهای بیشتر و بیشتر در سازه های دریایی، مخلوط های چند ماده برای ساختن سازه های کارآمد همراه با مزایایی در وزن و عملکرد انتخاب می شوند. پلاستیک های تقویت شده با الیاف کربن (CFRPs) به دلیل استحکام بالا و به خصوص رفتار خستگی عالی، می توانند ماده مناسبی برای بخش های با بارگذاری بالا باشند. در این مقاله، یک دکل سکان در CFRP برای یک کشتی بزرگ تجاری در نظر گرفته شده، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، جایی که تیغه سکان باید با فشار مناسب به دکل متصل شود. این فشار مناسب باعث ایجاد تنش های زیاد در جهت شعاعی دکل می شود، که عمود بر جهت الیاف یک لوله CFRP آسیب دیده با رشته مرطوب است. به عنوان یک نتیجه، قسمت CFRP از دکل سکان باید به قطعات فلزی متصل شود، که می توانند تیغه سکان را به دکل وصل کنند. این امر منجر به تمرکز تنش زیاد بین قطعات فلزی و CFRP می شود، به طوری که این مناطق اغلب بحرانی هستند (Piggott، 1989؛ Wang et al.، 2017). در اجزای CFRP با ضخامت دیواره بسیار زیاد، وضعیت تنش در مقایسه با قطعات CFRP با دیواره نازک پیچیده تر بوده و پیش بینی مکانیک شکست دشوار است. این بدان معنی است که یک بار پیوسته و نظارت ساختاری برای چنین اجزای CFRP ضخیم به شدت مورد نیاز است.
چندین نمونه در متن یافت می شود که در آن یک نظارت بر بار با استفاده از سنسورهای تعبیه شده با نظارت بر سلامت ساختاری (SHM) در همان سازه ترکیب شده است (Bosse and Lechleiter، 2016؛ Ling and Mahadevan، 2012؛ Yuan et al.، 2006). کارهای قبلی در مورد سازه های کشتی عمدتاً بر نظارت بر بار یا نظارت ساختاری معطوف بوده است. اصول گسترده ای که برای نظارت بر بار استفاده می شود، مبتنی بر کرنش سنج های مقاومتی یا نوری (شبکه براگ الیاف) است (Torkildsen و همکاران ، 2005). علاوه بر این، شتاب سنج ها توسط فلپس و موریس (2013) برای تشخیص رفتار مرتعش سراسری (حرکت لنگری) استفاده شده است. چنین رویکردهای نظارت بر بار امکان تخمین مدت زمان عمر باقیمانده سازه ها را فراهم می کند و بازخورد فوری را به اپراتور می دهد تا تغییرات زمان واقعی در مانور را برای به حداقل رساندن فراتنش ایجاد کند (فلپس و موریس، 2013).
این مقاله در نشریه سیج منتشر شده و ترجمه آن با عنوان آزمون کششی شبه استاتیک در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
