اندازه‌گیری ضرایب تضعیف امواج فراصوتی طولی و عرضی در مواد پلیمری با استفاده از پراکندگی آکوستیک

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 گروه فیزیک پزشکی، دانشگاه ویسکانسین-مدیسن، مدیسن، آمریکا

doi
10.22034/ijme.2024.467487.1985
چکیده

این مقاله به بررسی ضرایب تضعیف در استوانه‌های پلیمری ABS با بهره‌گیری از یک روش‌ پیشرفتۀ فراصوتی که در آن از حل یک مسئلۀ معکوس پراکندگی امواج آکوستیک استفاده می‌شود، می‌پردازد. این روشِ منحصربه‌فرد امکان اندازه‌گیری همزمان سرعت‌های طولی و عرضی و همچنین ضرایب تضعیف طولی و عرضی را تنها با یک آزمایش فراهم می‌کند. برای‌این‌منظور، از یک کاوند فراصوتی غوطه‌وری با فرکانس مرکزی 1 مگاهرتز و قطر 7/12 میلی‌متر استفاده و تحلیل داده‌ها با استفاده از روش‌های دیکانولوشن و الگوریتم ژنتیک انجام می‌شود. با انجام آزمایش‌های لازم و حل مسئلۀ معکوس، ضرایب تضعیف امواج طولی و عرضی رشته‌های پلیمری ABS به‌ترتیب 02015/0 ka و 0236/0 ka نپر به‌دست آمده و این مقادیر با نتایج آزمون فراصوتی بازتابی بر روی میلۀ ABS با قطر 25 میلی‌متر مقایسه شده است. نتایج به‌دست‌آمده خطای 9/9 درصد برای ضریب تضعیف امواج طولی و 16 درصد برای ضریب تضعیف امواج عرضی را نشان می‌دهد. تفاوت نتایج روش پیشنهادی و آزمون فراصوتی بازتابی می‌تواند ناشی از ویژگی‌های ساختاری مواد، فرکانس مرکزی کاوند و افزایش پراکندگی در قطرهای بزرگ‌تر باشد. روش پیشنهادی می‌تواند برای بهبود فرایندهای تولید و کیفیت محصولات در صنایع مختلف، ازجمله خودروسازی، هوافضا و تجهیزات پزشکی به‌کار رود.