تشخیص نوع ناهمسانگردی و تعیین ضرایب تانسور سفتی قطعات ساخت افزایشی پلیمری با استفاده از امواج فراصوتی
نویسندگان
1 دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
2 دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
doi
10.22034/ijme.2022.160940چکیده
در کاربردهای پزشکی و صنعتی اطلاع از خواص مکانیکی قطعات از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از موثرترین روشها برای اندازهگیری خواص الاستیک قطعات روش آزمون غیرمخرب فراصوتی است. در این مقاله، اندازهگیری خواص الاستیک قطعاتی که با فرایند ساخت افزایشی ذوب رسوبی ساختهشدهاند، با استفاده از آزمون فراصوتی انجام خواهد شد. بدین منظور قطعهای با هندسهای خاص از جنس پلیمر PLA به روش ساخت رشتۀ رسوبی (FFF) ساخته میشود و سرعت موج در جهتهای مختلف این قطعه اندازهگیری میشود. با فرض اینکه نوع ناهمسانگردی در این قطعه ساختار اورتوتروپیک با نه ثابت الاستیک است، ضرایب الاستیک قطعه بر اساس سرعتهای اندازهگیریشده محاسبه میشود. سپس با وارونسازی تانسور الاستیک، ضرایب الاستیک مهندسی از جمله مدول یانگ، نسبت پواسون و مدول برشی قطعه نیز بهدست میآیند. با بررسی دقیق ضرایب الاستیک اندازهگیری معلوم شد که نوع ناهمسانگردی سادهتر از ساختار اورتوتروپیک است و بدین جهت ناهمسانگردی ششوجهی (همسانگردی عرضی) با پنج ثابت الاستیک روی آن بررسی شد. نتایج نشان داد که ناهمسانگردی قطعه ساختار ششوجهی است. آزمون کشش نیز روی نمونههایی از این ماده در جهتهای مختلف انجام و نتایج آن با نتایج آزمون فراصوتی مقایسه و نشان داد که نتایج آزمونهای فراصوتی و کشش تطابق خوبی دارند. برای تکمیل بحث، خواص دیگر آکوستیکی قطعه، از جمله تضیعف و امپدانس صوتی نیز در جهتهای مختلف اندازهگیری و ارزیابی شد. روش فراصوتی معرفیشده در این مقاله میتواند برای تعیین اندازهگیری خواص الاستیک قطعات ناهمسانگرد ساخت افزایشی بهکار رود و تغییرات احتمالی بهوجود آمده در خواص الاستیک این قطعات را با دقت بالایی تشخیص دهد.
