Physical Ultrasonics of Composites

التراسونیک فیزیکی کامپوزیت ها مقدمه ای دقیق برای تعیین خصوصیات مواد کامپوزیت با استفاده از امواج اولتراسونیک است. کامپوزیت ها در اینجا نه تنها به عنوان محیط یکنواخت، بلکه به عنوان محیط ناهمسانگرد لایه ای ناهمگن با ساختار داخلی مشخصه ورقه های کامپوزیت در نظر گرفته می شوند. هدف در اینجا تمرکز بر افشای رفتار منحصربه‌فرد امواج اولتراسونیک است که با مواد لایه‌ای و ناهمسانگرد تعامل دارند، موادی که عناصر ساختاری معمولی ورقه‌های کامپوزیتی را در خود جای می‌دهند.

این کتاب توصیفی هم‌افزایی از هر دو مدل‌سازی ارائه می‌کند. و روش های تجربی در پرداختن به پدیده های انتشار موج و اندازه گیری ویژگی های مرکب. پس از بررسی مختصر مکانیک کامپوزیت پایه، درمان کامل اولتراسونیک در محیط های ناهمسانگرد، همراه با روش های مشخصه یابی کامپوزیت ارائه شده است. تعامل امواج مافوق صوت در فصل مشترک مواد ناهمسانگرد مورد بحث قرار گرفته است، همانطور که امواج هدایت شده در صفحات و میله های مرکب مورد بحث قرار می گیرد. امواج در رسانه های لایه ای از نقطه نظر "ماتریس سختی" توسعه یافته اند، که یک پیشرفت بزرگ نسبت به رویکرد ماتریس انتقال معمولی و بالقوه ناپایدار است. صفحات چند لایه هم با ماتریس سختی و هم با استفاده از آنالیز Floquet درمان می شوند. تأثیر مهم بر سیگنال‌های الکترونیکی دریافتی در خصوصیات مواد اولتراسونیک از هندسه و قرارگیری مبدل به دقت در یک فصل اختصاص داده شده است. فعل و انفعالات امواج اولتراسونیک به ویژه در برابر چنین تأثیراتی مستعد هستند زیرا مبدل های اولتراسونیک به ندرت بیش از یک دوجین طول موج قطر دارند. این کتاب با فصلی که به حوزه نوظهور اولتراسونیک همراه با هوا اختصاص دارد به پایان می رسد. این فناوری جدید با توسعه مبدل‌ها و وسایل الکترونیکی ساخته شده به سن رسیده است و کاربردهای گسترده‌تری پیدا می‌کند، به‌ویژه در شناسایی ورقه‌های کامپوزیتی.

Physical Ultrasonics of Composites is a rigorous introduction to the characterization of composite materials by means of ultrasonic waves. Composites are treated here not simply as uniform media, but as inhomogeneous layered anisotropic media with internal structure characteristic of composite laminates. The objective here is to concentrate on exposing the singular behavior of ultrasonic waves as they interact with layered, anisotropic materials, materials which incorporate those structural elements typical of composite laminates.

This book provides a synergistic description of both modeling and experimental methods in addressing wave propagation phenomena and composite property measurements. After a brief review of basic composite mechanics, a thorough treatment of ultrasonics in anisotropic media is presented, along with composite characterization methods. The interaction of ultrasonic waves at interfaces of anisotropic materials is discussed, as are guided waves in composite plates and rods. Waves in layered media are developed from the standpoint of the "Stiffness Matrix," a major advance over the conventional, potentially unstable Transfer Matrix approach. Laminated plates are treated both with the stiffness matrix and using Floquet analysis. The important influence on the received electronic signals in ultrasonic materials characterization from transducer geometry and placement are carefully exposed in a dedicated chapter. Ultrasonic wave interactions are especially susceptible to such influences because ultrasonic transducers are seldom more than a dozen or so wavelengths in diameter. The book ends with a chapter devoted to the emerging field of air-coupled ultrasonics. This new technology has come of age with the development of purpose-built transducers and electronics and is finding ever wider applications, particularly in the characterization of composite laminates.