ترجمه انتشار موج هدایت شده و تفکیک مُد انتشار در سیلندرهای توخالی با پوشش‌های ویسکوالاستیک

توضیحات

 عنوان فارسی: انتشار موج هدایت شده و تفکیک مُد انتشار در سیلندرهای توخالی با پوشش‌های ویسکوالاستیک

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Guided wave propagation and mode differentiation in hollow cylinders with viscoelastic coatings

عنوان مقاله: انتشار موج هدایت شده و تفکیک مُد انتشار در سیلندرهای توخالی با پوشش‌های ویسکوالاستیک

نویسندگان: جینگ مو و جوزف ال رُز، مترجم: محمد نظیفی

چکیده: تئوری‌های انتشار موج هدایت شده برای حدود یک قرن مورد کنکاش قرار گرفته‌اند. نظریات ابتدایی‌تر در خصوص سیلندرهای توخالی الاستیکِ تک لایه‌ای برای آزمایشات غیرمخرب بر روی سیستم‌های لوله‌کشی و تیوب بسیار مفید بوده‌اند. مد‌های خم شونده (غیرمتقارن محوری) موج هدایت شده در سیلندرها می‌توانند توسط یک بارگذاری جزئی منبع یا هر انقطاع غیرمتقارن محوری تولید شوند. آنها به ویژه برای کنترل مد موج هدایت شده و عیب یابی حائز اهمیت هستند. اکتشافات قبلی درباره انتشار موج هدایت شده در ساختارهای استوانه‌ای توخالی چندلایه اغلب بر روی خصوصیات مد متقارن موج متمرکز بودند. در این مقاله، مساله انتشار موج هدایت شده در سیلندرهای توخالی آزاد با پوشش‌دهی ویسکوالاستیک توسط یک متد نیمه تحلیلی اجزاء محدود^[1] حل شده است. منحنی‌های انتشار موج هدایت شده و ویژگی‌های میرایی برای هر دو مد متقارن محوری و خم شونده ارائه شده اند. با توجه به اینکه تشخیص مد منحنی‌های انتشار بدست آمده در محاسبات SAFE از یکدیگر مشکل است، یک متد دسته‌بندی مد نیز برای تشخیص مدها از طریق تعامدشان ایجاد شده. اثبات نظری تعامد بین مدهای موج هدایت شده در سیلندر توخالی با پوشش‌دهی ویسکوالاستیک فراهم شده است. ساختارهای موج همچین از دیدگاه مکانیک موج و در ساختارهای استوانه‌ای چندلایه دارای مواد ویسکوالاستیک، محسابه و مورد بحث قرار گرفته‌اند.

۱. مقدمه

کار بر روی انتشار موج در ساختارهای محصور توسط لمب (۱۹۱۷) و ریلی (۱۹۴۵)، و دیگران، در اوایل قرن گذشته صورت گرفت و جرقه ای بود برای آغاز تحقیقات بر روی تئوری‌های موج هدایت شده. از آن پس مشخص شد که مد‌های بسیار بیشتری از موج در ساختارهای آزاد موج‌بر نسبت به آنهایی که در مدیوم حجمی^[2] پدید می‌آیند وجود دارند (گرف ۱۹۹۱، رُز ۱۹۹۹). این مدهای موج هدایت شده بطور کلی خیلی پیچیده تر از موج‌های حجمی اند، چنانکه ]در محاسبه آنها[ باید شرایط مرزهای موج‌بر را نیز در نظر گرفت. در حدود دهه ۱۹۵۰ به همراه رشد سریع کامپیوترها، مطالعات گسترده‌ای درباره محاسبه منحنی انتشار موج‌های هدایت شده بر روی ساختارهای چندلایه ظهور کردند. دو متد محاسباتی که تا به امروز بطور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته‌اند رویکرد ماتریس جابجایی^[3] توسعه یافته توسط تامسون (۱۹۵۰) و متد ماتریس عمومی^[4] توسط ناپف (۱۹۶۴) هستند. یک خلاصه خوب از این تکنیک های ماتریسی را می‌توان در کارِ لاو (۱۹۹۵) مشاهده کرد. یک ویژگی متداول این تکنیک های ماتریسی این است که به منظور یافتن ریشه ها در تعداد و دامنه بسامد موج یک الگوی ریشه‌یابی باید ایجاد شود. اگر ساختار شامل مواد ویسکوالاستیک باشد، در آنصورت پروسه ریشه‌یابی باید روی دامنه‌های هم اعداد حقیقی و هم موهومی برای هر بسامد اجرا گردد. که این می‌تواند ریشه یابی را بسیار زمان‌بر کند. از این گذشته، ریشه ها ممکن است طی جستجو در بسامد‌های بالا وقتی که دو مد خیلی نزدیک به هم حرکت می‌کنند یا اندازه ماتریس بزرگ تر می‌شود، مفقود شوند (شورتر ۲۰۰۴).

در ۱۹۵۹، گازیس راه حل کاملی برای انتشار مد‌های هارمونیک هدایت شده در یک سیلندر توخالی بی انتها بدست آورد. این برای ردیابی موج هدایت شده با گستره بلند در خط لوله‌های طولانی بسیار مفید واقع شد. با این حال در عمل بیشتر خط لوله های استفاده شده در صنعت برای مقاصد مختلف حفاظتی پوشش‌های ویسکوالاستیک دارند. به این ترتیب، مطالعه روی انتشار موج هدایت شده در سیلندرهای با پوشش‌دهی ویسکوالاستیک کاملا ضروری بنظر می‌رسید.

با توجه به سختی‌های محاسبه فوق الذکر در متدهای ماتریسی، محاسبه نظری مدهای موج در سیلندرهای توخالی با پوشش‌دهی‌های ویسکوالاستیک می تواند مشکل باشد. برخی محققین مثل سیمونتی (۲۰۰۴) و پردوی و همکاران (۲۰۰۷) ساختارهای پلیت^[5] یا پلیت مانندی را با خواص ویسکوالاستیک مورد مطالعه قرار داده‌اند. این راه حل‌های پلیتی می‌توانند بصورت ایمنی جهت نزدیک شدن به سیلندرهای توخالی با نسبت ضخامت به شعاعِ کمتر از ۱۰ درصد مورد استفاده قرار گیرند (لو و همکاران ۲۰۰۵). از این جهت این همچنان برای جستجوی راه حلی کامل برای انتشار موج در سیلندرهای ویکسوالاستیک چند لایه ارزشمند است. مد‌های موج متقارن محوریِ چنین ساختاری توسط بارشینگر و رُز (۲۰۰۴) و با استفاده از متد ماتریس عمومی بدست آمد، اما مد‌های خم شونده در مقاله مورد ملاحظه قرار نگرفته بود. ما و همکاران (۲۰۰۶) روی مد بنیادی پیچشی مطالعه کردند که از یک لایه گلی^[6] متقارن محوری در داخل لوله انتشار می‌یافت. در مطالعه آنها، گل به عنوان یک لایه الاستیکِ اپوکسی مورد استفاده قرار گرفت. بیرد و لو (۲۰۰۳) نیز از امواج هدایت شده برای ردیابی یک پارچگی پیچ‌سنگ‌ها^[7] بهره بردند. آنها سه مد خم شونده با مرتبه پایین تر (مرتبه محیطی^[8] برابر با ۱ است) و در رنج بسامدی به طور نسبی پایینی (کمتر از ۳۰۰ کیلوهرتز) در مطالعه‌شان ارائه کردند. به این ترتیب، تا جایی که نویسندگان با خبرند، راه حل کاملی شامل هر دوی مد‌های متقارن محوری و نیز غیرمتقارن محوری (مد‌های خم شونده با مرتبه‌های محیطی مساوی یا بزرگتر از ۱) در ساختارهای چندلایه استوانه‌ای توخالی، که یک رنج بسامد گسترده نسبی را (بیش از مگاهرتز) پوشش دهد، تا کنون گزارش نشده. تا جایی که نویسندگان مطلعند، در مورد خصوصیات مدهای خم شونده با مرتبه های بالاتر در ساختارهای استوانه‌ای چندلایه ویسکوالاستیک مطالعه نشده. مدهای خم شونده می‌توانند توسط هر بارگذاری جزئی منبع یا هر ناهنجاری غیرمتقارن در یک سیلندر تولید شوند درک مد‌های خم شونده در تحلیل اثر منبع^[9] و کنترل مد موج هدایت شده (مثلا متمرکز کردن موج) در سیلندرهای توخالی الاستیک بسیار کمک کننده است (دیتری و رز ۱۹۹۲، لی و و رز ۲۰۰۱ و ۲۰۰۲). از این رو، هدف ما در مقاله حاضر این است که راه حل کاملی را جهت این مساله با استفاده از تکنیک های مناسب جستجو کنیم. متد نیمه تحلیلی اجزاء محدود به عنوان یک راه آلترناتیو برای برخورد با مساله انتشار موج، توسعه یافته بود. اولین استفاده‌ها از متد SAFE در حل مشکلات انتشار موج هدایت شده را می‌توان در کار نلسون و همکاران (۱۹۷۱) و دانگ و نلسون و همکاران (۱۹۷۲) دید. 

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.