پس از استخراج هندسه دقیق سازه که در اینجا تشریح شد، بدست آوردن مشخصات مکانیکی مصالح در مراحل بعدی روند بروزرسانی مدل اجزا محدود قرار دارد. در این میان بدست آوردن حدود مدول الاستیسیته (E Modulus) از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. دلیل این امر زمانی واضحتر می شود که به این نکته توجه شود که در روند بروزرسانی مدل، عموماً پارامتری که با تغییر آن سعی در هرچه واقعی تر کردن رفتار مدل می باشد، مدول الاستیسیته مصالح می باشد.
از سوی دیگر، در برخی از موارد (مانند سازه های تاریخی) امکان مغزه گیری برای انجام آزمایش نمی باشد. لذا توسعه آزمایش های غیرمخربی (Non-destructive Test Methods) که به نتایج قابل قبول (Reliable) ختم شوند، بسیار مهم می باشد.
در این مقاله به توضیح روند انجام یکی از پرکاربردترین آزمایش های غیرمخرب یعنی تست سونیک (Sonic Test) پرداخته ایم.
تست سونیک براین ایده استوار است که سرعت انتشار موج در یک محیط جامد (Solid)، الاستیک، ایزوتروپیک و همگن تابعی از مشخصات مکانیکی آن محیط می باشد.
در این روش از یک چکش مجهز به شتاب نگاشت و یک عدد شتاب نگاشت یکطرفه استفاده می شود. به این صورت که با چکش به نقطه ای از المان مدنظر ضربه ای وارد می شود و با استفاده از شتاب نگاشت های موجود، زمان ارسال تا دریافت موج ثبت می شود. سپس با اندازه گیری فاصله بین دو نقطه، سرعت موج در محیط مصالح مدنظر بدست می آید.
بطورکلی این موج ها به دو دسته P-Wave (Compressive) و R-Wave (Rayleigh) تقسیم می شوند. امواج P دارای سرعت بالاتر و انرژی پایین تری نسبت به امواج R می باشند. بنابراین تشخیص آنها در دامنه زمان (Time Domain) راحتتر می باشد.
نمونه ای از موج ارسالی توسط چکش و موج دریافت شده توسط شتاب نگاشت بهمراه زمان رسیدن امواج P و R در شکل زیر نمایش داده شده است.
Figure Reference: L.F. Miranda, J. Rio, J.M. Guedes and A. Costa (2012). "Sonic Impact Method - A New Technique for Characterization of Stone Masonry Walls", Construction and Building Materials, 36, 27-35.
با در دست داشتن سرعت امواج اشاره شده، می توان از روابط زیر که سرعت را به مدول الاستیسیته، ضریب پواسون و چگالی مصالح مدنظر ارتباط می دهد، استفاده نمود:
در نهایت می توان با ترکیب دو رابطه فوق، رابطه ای بدست آورد که مستقل از چگالی مصالح باشد:
از آنجایی که حدود ضریب پواسون برای مصالح سازه ای تقریباً مشخص است، بنابراین مدول الاستیسیه دینامیک مصالح بدست می آید.
در نهایت به این نکته توجه شود که لازم است تا آزمایش اخیر برای نقاط مختلف مانند آنچه در شکل زیر نمایش داده شده است، تکرار شود و از میانگین نتایج استفاده شود.
Figure Reference: Same as above
