ارائه‌کننده: سینا صباغی فرشی
استاد راهنما: دکتر داود اکبری
استاد ناظر داخلی اول: دکتر محمد گلزار
استاد ناظر داخلی دوم: دکتر محمدرضا کرفی
استاد ناظر خارجی اول: دکتر فرهنگ هنرور
استاد ناظر خارجی دوم: دکتر محمدرضا فراهانی
تاریخ: 1402/11/15
ساعت: 10:00
مکان: P6

چکیده:
تشخیص زودهنگام عیوب زیرسطحی در نگهداری و توسعه سازه‌های ساخته شده از مواد مرکب بسیار حائز اهمیت است. لذا بهره‌گیری از آزمون‌های غیرمخرب برای افزایش قابلیت اطمینان سیستم و جلوگیری از ﺷﮑﺴﺖ ﻧﺎﺑﻪﻫﻨﮕﺎم اﺟﺰا در ﺣﯿﻦ ﮐﺎرﮐﺮد، ضرورت پیدا می‌کند. با این حال تشخیص عیب در مواد مرکب، به دلیل چندجزئی بودن و پیچیدگی پیکربندی و نیز گستردگی عیوب مختلف در این مواد، همیشه چالش‌برانگیز است. برش‌نگاری دیجیتال یکی از روش‌های نوین بازرسی غیر مخرب عیوب زیرسطحی است که با دریافت پاسخ سطحی عیب نسبت به بارگذاری صورت گرفته به تشخیص عیوب می‌پردازد. وﯾﮋﮔﯽ اﺻﻠﯽ اﯾﻦ روش اﯾﻦ اﺳﺖ ﮐﻪ از ﻃﺮﯾﻖ ﺗﺤﺮﯾﮏ ﻧﻤﻮﻧﻪ و درﯾﺎﻓﺖ ﭘﺎﺳﺦ آن ﺑﻪ ﺻﻮرت ﮔﺮادﯾﺎن ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﯾﯽ ﺧﺎرج از ﺻﻔﺤﻪ، عیب را شناسایی می‌کند. ﺑﺎ اﯾﻦ ﺣﺎل، ﺑﺎ وﺟﻮد ﭘﯿﺸﺮﻓﺖ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ و ﺻﻨﻌﺘﯽ اﯾﻦ روش، ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ ﺗﻌﯿﯿﻦ ﻋﻤﻖ و اﻧﺪازه ﻋﯿﻮب در اﯾﻦ روش ﺑﺴﯿﺎر ﻣﺤﺪود اﺳﺖ و اﻣﮑﺎن اﺳﺘﺨﺮاج اﻃﻼﻋﺎت ﮐﻤﯽ دﻗﯿﻖ از ﻋﯿﺐ وﺟﻮد ﻧﺪارد. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ، روش ﺑﺮشﻧﮕﺎری ﺑﻪ دﻟﯿﻞ واﺑﺴﺘﮕﯽ ﻧﺘﺎﯾﺞ آن ﺑﻪ ﺷﺪت ﺗﺤﺮﯾﮏ، ﻣﺤﺪودﯾﺖﻫﺎی زﯾﺎدی در آﻧﺎﻟﯿﺰ دﻗﯿﻖ دادهﻫﺎی ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ اﻧﺪازه و ﻋﻤﻖ ﻋﯿﺐ دارد. ﺑﻪ ﻃﻮری ﮐﻪ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از روش ﺑﺮشﻧﮕﺎری ﻣﻤﮑﻦ اﺳﺖ ﺗﺤﺖ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺑﺎرﮔﺬاری ﻏﯿﺮﯾﮑﻨﻮاﺧﺖ ﻗﺮار ﮔﯿﺮﻧﺪ ﮐﻪ اﯾﻦ اﻣﺮ ﺳﺒﺐ ﻣﯽﺷﻮد اﺣﺘﻤﺎل ﺗﺸﺨﯿﺺ ﻋﯿﺐ ﮐﺎﻫﺶ ﯾﺎﺑﺪ. ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﻋﺒﻮر از اﯾﻦ ﻣﺤﺪودﯾﺖﻫﺎ و اﻓﺰاﯾﺶ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺗﺸﺨﯿﺺ ﻋﯿﻮب، ﺗﮑﻨﯿﮏ لاک-این به برش‌نگاری اضافه شده و پارامترهای موثر برآن مورد بررسی قرار گرفت. چیدمان برش‌نگاری لاک-این با تحریک حرارتی و ارتعاشی راه‌اندازی شد و آزمون‌های تجربی رو نمونه‌هایی با جنس و عیوب مختلف انجام گرفت. همچنین روش المان محدود برای مدل‌سازی روش و تصاویر برش‌نگاری مورد استفاده قرار گرفت. اعتبارسنجی مدل‌سازی المان محدود از طریق آزمون‌های تجربی برش‌نگاری و نیز ثبت تغییرات دما با دوربین حرارتی صورت گرفت. آزمون‌های تجربی و مقایسه نتایج با روش معمول برش‌نگاری نشان داد استفاده از تکنیک لاک-این در برش‌نگاری با تحریک حرارتی قابلیت تشخیص عیوب را افزایش می‌دهد، به طوری که عیب صفحه‌ای در عمق 3 میلی‌متری ورق پلیمری هم شناسایی می‌شود. با این حال، تشخیص عیوب شدیداً به فرکانس مدولاسیون وابسته است، به طوری که در آزمون‌های انجام شده با فرکانس‌های مدولاسیون بالا، عیوب صفحه‌ای با اندازه کوچکتر و عمیق‌تر قابل شناسایی نیستند و میانگین اختلاف فاز عیوب در فرکانس 0/02 هرتز 2/1 برابر مقدار آن در فرکانس 0/1 است. مقایسه نتایج آزمون‌ها در برش‌نگاری با تحریک ارتعاشی نیز نشان داد که در فرکانس‌های تحریک پیزوالکتریک یکسان، استفاده از تکنیک لاک-این می‌تواند به افزایش تشخیص‌پذیری عیوب منجر شود، به طوری که با استفاده از تکنیک لاک-این امکان تشخیص آسان‌تر عیب نسبت به تحریک ارتعاشی با دامنه ثابت فراهم شد. نتایج حاصل از بررسی اثر فرکانس مدولاسیون بر تشخیص‌پذیری عیب در تصویر دامنه نشان داد مستقل از فرکانس تحریک پیزوالکتریک، عیب در پایین‌ترین فرکانس مدولاسیون بیشترین قابلیت تشخیص را دارد. همچنین، با بررسی اثر فرکانس مدولاسیون بر تشخیص‌پذیری عیب در تصویر فاز DFT مشاهده شد در شرایط فرکانس تحریک پیزوالکتریک یکسان، مدولاسیون بارگذاری با پایین‌ترین فرکانس نتایج بهتری از تشخیص عیب را در پی دارد. همچنین، تغییرات فرکانس تحریک پیزوالکتریک، اثر معناداری بر تغییرات اختلاف فاز و قابلیت تشخیص عیب در تصاویر فاز DFT ندارد که می‌توان آن را نشان دهنده استقلال تصویر فاز DFT از شرایط بارگذاری دانست. بر اساس نتایج مدل‌سازی المان محدود نمونه آزمایش ورق از جنس CFRP، با کاهش فرکانس مدولاسیون قابلیت تشخیص عیوب عمیق‌تر بیشتر می‌شود. براساس شبیه‌سازی صورت گرفته و ادغام روش المان محدود و برش‌نگاری، روش کنتراست فاز برای تخمین عمق عیوب صفحه‌ای پیشنهاد شد که با استفاده از این روش و برازش منحنی چندجمله‌ای درجه سه، می‌توان تخمین خوبی از عمق عیب را با حداکثر خطای 12/8 درصد به دست آورد.