Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 15

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  Lamb waves
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
EN
Fatigue crack detection is one of the major problems in maintenance of engineering structures. Ultrasonic guided waves are used for fatigue crack detection in metallic plate components. The application involves Lamb wave propagation and the analysis of the diffused wave field. The cross-correlation function is used to obtain a damage index that reveals the initiation of fatigue crack. The major focus of the paper is on crack length estimation. The results demonstrate that crack length estimation based on Lamb wave propagation is challenging but not impossible.
EN
The purpose of this paper is to investigate the effect of temperature change on the Lamb wave-based SHM method. This study evaluates the Lamb wave method’s ability to detect damage to an AL2024-T3 sheet, assessed by a near-surface hole. Lamb waves are created via numerical simulation with the commercial Finite Element (FE) package ABAQUS. In this study, the Lamb wave-based SHM method using displacement responses is used. The results indicate that this method is able to detect a near-surface hole in the AL2024-T3 sheet as well as its location, with close approximation. Subsequently, the AL1100 sheet was investigated for changes in temperature from this method, which was evaluated over a temperature range of –200°C to 204°C. The results show that temperature change in the range of –200°C to 93°C has no effect on the displacement responses. However, the graphs related to temperature change of more than 149°C do not overlap with the reference temperature. Hence, it has been concluded that Lamb waves can be used as an SHM method in the temperature range of –200°C to 93°C without having to worry about the effects of temperature change on the results.
EN
The knowledge of the load in prestressed bolted connections is essential for the proper operation and safety of engineering structures. Recently, bolted joints have become an area of intensive research associated with non-destructive diagnostics, in particular in the context of wave propagation techniques. In this paper, a novel procedure of bolt load estimation based on the energy of Lamb wave signals was proposed. Experimental tests were performed on a single lap joint of two steel plates. Ultrasonic waves were excited and registered by means of piezo-electric transducers, while precise measurement of the bolt load was obtained by means of using the force washer transducer. Experimental tests were supported by the finite element method analysis based on Schoenberg’s concept. The results showed that the relationship between the bolt load and signal energy was strongly nonlinear and it depended on the location of acquisition points.
EN
The article describes the method of controlling the recovered grade based on measuring the intensity of volume ultrasonic oscillations and Lamb waves covering a fixed distance through the test medium and on a metal plate contacting the test medium at various time points of deliberate motion of ground materials. The authors suggest a method of determining density of ground ore particles in the pulp periodically after isolating the pulp flow in the vertical part of the measuring vessel based on measuring attenuation change values in Lamb waves covering a fixed distance on a plate contacting the medium under study and high frequency volume ultrasonic oscillations that have come through it within a certain time period. There are given dependencies of amplitudes of measuring channels based on volume ultrasonic oscillations and surface Lamb waves, size distribution according to solid phase pulp particles for various types of ores under study, a set of curves for determining the recovered grade with regard to various types of ores under study.
EN
In the first part of the current review, the fundamental assumptions of the theoretical model of elastic waves propagation in multilayered composite material are presented. Next, the equations which describe elastic wave motion in the case of single orthotropic lamina are derived. In the second part of this work, the most commonly used method of determining dispersion curves for multilayered composite material are discussed, namely: the transfer matrix method (TMM), global matrix method (GMM), stiffness matrix method (SMM) and finally the semi-analytical finite element method (SAFE). The first three methods are based on the relationships which are derived in the first part of this review. Moreover, TMM and GMM should be considered numerically unstable in the case of a relatively large product value of wave frequency and the total thickness of the composite plate. However, SMM seems to be unconditionally stable. The last method is based on the finite element approach and it can be used in order to confirm the results obtained using the analytical method. Finally, exemplary dispersion curves are presented. The dispersion curves are determined for the 8-th layer of the composite material, which is made of carbon fiber and epoxy resin. It is assumed that the wave front travels in an arbitrary direction.
PL
W części pierwszej pracy omówiono założenia dotyczące teoretycznego modelu propagacji fal sprężystych w wielowarstwowych materiałach kompozytowych. Następnie wyprowadzono równania opisujące zjawisko propagacji fal sprężystych w pojedynczej warstwie o ortotropowych własnościach mechanicznych. W części drugiej przedstawiono podstawy najczęściej wykorzystywanych metod wyznaczania krzywych dyspersji dla ośrodków wielowarstwowych, a mianowicie: transfer matrix method (TMM), global matrix method (GMM), stiffness matrix method (SMM), a także semi-analytical finite element method (SAFE). Pierwsze trzy podejścia oparte są bezpośrednio na równaniach wyprowadzonych w części pierwszej. Metody TMM oraz GMM uważane są za numerycznie niestabilne w przypadku odpowiednio dużych wartości iloczynu częstotliwości i całkowitej grubości płyty kompozytowej. Natomiast wydaje się, że podejście SMM jest numerycznie bezwarunkowo stabilne. Ostatnia z wymienionych metod oparta jest na metodzie elementów skończonych i można ją efektywnie wykorzystać w celu potwierdzenia wyników otrzymanych przy użyciu poprzednio wymienionych algorytmów. Jako przykład pokazano krzywe dyspersji wyznaczone dla 8-warstwowego materiału kompozytowego wykonanego z włókna węglowego, przy czym założono, że czoło fali porusza się w dowolnie założonym kierunku.
EN
Nowadays, the propagation of elastic waves, particularly Lamb waves, is very often used in detecting damages in different kinds of composite materials. These systems are known as structural health monitoring (SHM). However, the phenomenon of Lamb wave propagation is very complex, especially in the case of thin-walled composite structures. Generally, three types of Lamb waves are observed, namely: longitudinal or pressure waves (L), shear vertical (SV) and shear horizontal (SH). The phase and group velocities of the mentioned waves depend on the thickness of the structure and the frequency of the excited signal. This fact makes proper interpretation of the received dynamic response of the structure difficult or even impossible. Therefore, determining the appropriate dispersion curves for different materials is a very important issue. In the present review, the most commonly used analytical approaches for determining dispersion curves in the case of multilayered composite plates are presented. At the very beginning of this work the solution for single isotropic plates is presented. Next, the fundamental assumptions of the theoretical model, which describe the elastic wave propagation phenomenon in multilayered materials, are discussed. In the first part, the relationships describing the elastic wave propagation for single orthotropic lamina are presented. There are two studied cases: namely when the wave front of the elastic wave travels along the principal directions of the material and when the wave front of the elastic wave travels in any arbitrary direction.
PL
Obecnie zjawisko propagacji fal sprężystszych, a w szczególności fal Lamba jest często wykorzystywane przy projektowaniu różnych systemów wykrywania uszkodzeń w wielowarstwowych materiałach kompozytowych. Systemy te są ogólnie znane pod skrótem SHM (Structural Health Monitoring). Jednakże, zjawisko propagacji fal Lamba w kompozytowych konstrukcjach cienkościennych posiada bardzo skomplikowany charakter. W ogólnym przypadku w zależności od płaszczyzny polaryzacji drgań cząstek rozróżniamy trzy rodzaje fal Lamba, a mianowicie: falę podłużną (L) oraz fale poprzeczne spolaryzowane w kierunku pionowym (SV) oraz poziomym (SH). Dodatkowo, każda z wymienionych fal w zależności od grubości materiału oraz częstotliwości generowanego sygnału posiada odpowiednie mody. Mody te propagują się z różną prędkością zarówno fazową, jak i grupową. Zjawisko to znacznie utrudnia interpretację zarejestrowanej dynamicznej odpowiedzi konstrukcji. W pracy szczegółowo opisano najczęściej wykorzystywane analityczne metody wyznaczania krzywych dyspersji. Na początku przedstawiono rozwiązanie dla jednowarstwowej płyty izotropowej. Następnie omówiono podstawowe założenia teoretycznego modelu propagacji fal sprężystych w materiałach wielowarstwowych. W części pierwszej zaprezentowano równania opisujące zjawisko propagacji fal sprężystych w jednowarstwowych płytach o własnościach ortotropowych. Rozważano dwa przypadki, a mianowicie kiedy czoło fal sprężystych porusza się wzdłuż osi głównych materiału oraz kiedy czoło fali porusza się w dowolnym kierunku.
EN
For understanding the effects of an internal microstructure, generalised microcontinuum theories with additional microstructural parameters are developed. One such a parameter, called the characteristic length of the material comparable with the internal cell size of the material is involved in the couple stress theory. The problem of propagation of Lamb waves in a plate with an internal microstructure and loaded with an inviscid liquid on both sides is studied using the couple stress theory. The dispersion equation of Lamb waves with the liquid loadings is derived. The impact of the liquid loadings is studied on the propagation of Lamb waves. The effect of the characteristic length is also studied on the phase velocity of Lamb waves in the plate for various modes in the presence of liquid loadings.
EN
A new semi-analytical method, discussed in the presented paper, is composed of two stages. Stage A corresponds to the direct analysis, in which the Lamb Waves Measurements (LWM) technique enables obtaining an experimental set of points D(fj , kj) Jj =1, where f and k are frequency and wavenumber, respectively. After the preprocessing in the transform space an experimental approximate curve kexp(f | D) can be formulated. In Stage B the identification procedure is simulated as a sequence of direct analyses. The dimensionless Lamb Dispersion curves are computed by means of the dimensionless simulation curve ksim(f | par), where the vector of plate parameters par = {E,ν, d, ρ} is adopted, in which Young modulus E, Poisson ratio ν, plate thickness d and density ρ are used. The main idea of the proposed approach is similar to that in the classical method of error minimization. In our paper we propose to apply the zero error value of relative criterion Reky = 0, cf. formula (15). The formula can be applied for the identification of a single plate parameter, assuming a fixed value of the other plate parameters. This approach was used in a case study, in which Stages A and B were analysed for an aluminum plate.
EN
The paper presents an application of the cointegration technique for temperature effect removal in Lamb wave data. The method is based on the analysis of cointegration residuals and stationary statistical characteristics. The experimental results on Lamb wave responses from undamaged and damaged aluminium plates show that the cointegration process can remove undesired temperature effects and accurately detect damage.
PL
Fale Lamba stosowane są do wykrywania uszkodzeń w konstrukcjach płytowych. Wpływ temperatury na amplitudę oraz fazę fal Lamba jest jedną z głównych przeszkód w powszechnym zastosowaniu tej metody w praktyce inżynierskiej. W pracy zastosowano metodę kointegracji do kompensacji wpływu temperatury na propagację fal Lamba. Metoda oparta jest na badaniu stacjonarności sygnałów. Zastosowane podejście pokazane jest na przykładzie wykrywania szczelin zmęczeniowych w płytach aluminiowych. Wyniki pokazują, że metoda kointegracji skutecznie usuwa z fal Lamba wszystkie efekty związane z wpływem temperatury, przyczyniając się do wykrycia badanych uszkodzeń.
EN
Structural health monitoring (SHM) systems have been constantly improved in the past decades. Sensors for SHM should be built-in to perform continuous measurements in opposite to non-destructive testing (NDT), in case of which sensors have to be mounted on the structure only during measurements. One of the most promising type of the transducers dedicated for SHM systems is Interdigital Transducer (IDT), which is designed for ultrasonic Lamb wave monitoring. Mode selectivity, high excitation strength, wave directivity, small size and relatively low cost are the most important advantages of the IDT. In the paper a designing process of the IDT is presented. Then, the results of numerical simulations and sensitivity analysis are discussed for exemplary IDT configuration.
PL
Systemy monitorowania stanu konstrukcji (SHM) w ostatnich latach są dynamicznie rozwijane. Przetworniki wykorzystywane w tego typu systemach są na stałe montowane na badanej konstrukcji pozwalając na ciągły pomiar zmian jest stanu. Jednym z przetworników stosowanych w systemach SHM bazujących na powierzchniowych falach ultradźwiękowych są przetworniki międzypalczaste (IDT). Ich głównymi zaletami są małe rozmiary oraz zdolność do generowania wąskopasmowej fali kierunkowej o stosunkowo wysokiej amplitudzie. W artykule przedstawiony został proces projektowania przetworników IDT. Omówiono wyniki przeprowadzonych symulacji oraz procesu analizy wrażliwości dla przedstawionej konstrukcji.
EN
Damage detection method based on Lamb waves propagation phenomena are increasingly used as a tool for Structural Health Monitoring (SHM) and Nondestructive Testing and Evaluation (NDT/E). Phenomena connected with wave propagation and interaction with damages are very complex and complicated. In many cases depends on sensors/actuators location, electronic system design, sensor shape, frequency range of excitation or sensors properties. Actuator/sensor selection based only on specification sheet can be insufficient, so time and frequency analysis have to be applied to signals acquired when an examined transducer was attached to a plate. In this paper sensor study on the transducer used for Lamb waves generation and acquisition has been presented. Robustness of the array consisting of chosen transducers has been verified with the scanning vibrometer.
PL
Metody detekcji uszkodzeń oparte o zjawiska propagacji fal Lamba są coraz częściej używane w systemach SHM oraz do nieniszczących metod badań i oceny stanu konstrukcji. Zjawiska związane z propagacją fali oraz jej interakcji z uszkodzeniami są złożone i skomplikowane. W wielu przypadkach zalezą od rozmieszczenia nadajników/odbiorników, układu elektronicznego i jego parametrów elektrycznych, kształtu elementu piezoceramicznego, zakresu częstotliwości wymuszenia czy właściwości samego przetwornika piezoceramicznego (PZT). Wybór elementów PZT tylko na podstawie danych zawartych w specyfikacji nie zawsze jest wystarczający. Konieczne jest przeprowadzenie analiz układu składającego się z badanej struktury oraz przetwornika. W artykule przedstawiono analizę czujników wykorzystywanych do wymuszania struktury oraz do akwizycji sygnałów odpowiedzi. Poprawność przeprowadzonych testów została zweryfikowana z wykorzystaniem wibrometru laserowego.
12
Content available Elastic wave phased array for damage localisation
EN
In this paper, a problem of piezoelectric transducers used for damage localisation in an aluminium plate is investigated. Waves propagate in a specimen and reflect from boundaries and from discontinuities. Because damage reflected signals very often have a low amplitude, a phased array concept is utilized to amplify the signal. The amplification is based on the wave interference phenomenon. The star configuration consists of four linear phased arrays. As a result, a damage map is created combining four outputs of linear phased arrays. Several configurations with a varying number of transducers are investigated. The resulting damage maps are compared so as to balance the number of transducers and the possibility of flaw localisation using these maps. The presented investigation has only a numerical character.
PL
W artykule przedstawiono propozycję użycia przetworników piezoelektrycznych oraz metody propagacji fal sprężystych do lokalizacji uszkodzeń w cienkich płytach wykonanych ze stopu aluminium. Generowane fale sprężyste za pośrenictwem przetworników piezoelektrycznych, propagując w płycie, odbijają się od jej krawędzi oraz wszelkich nieciągłości. Ze względu na małe wartości amplitud fal odbitych od nieciągłości zaproponowano użycie układu fazowego przetworników do wzmocnienia sygnałów fal odbitych. Układy fazowe wykorzystują zjawisko interferencji fal sprężystych. Zaproponowana została konfiguracja przetworników wykorzystująca cztery liniowe układy fazowe. Mapa uszkodzeń tworzona jest poprzez połączenie map składowych otrzymanych dla poszczególnych układów liniowych. Dokonano również analizy wpływu ilości przetworników piezoelektrycznych na wyniki lokalizacji uszkodzeń. Przeprowadzone badania mają charakter wyłącznie numeryczny.
PL
Do generacji fal ultradźwiękowych typu Lamba w membranowych mikroczujnikach stosowane są często międzypalczaste przetworniki piezoelektryczne (IDT). Przedstawiono modele przetworników, które mogą być zastosowane do analizy pracy membranowych mikroczujników. Zmodyfikowany model Masona dla przetworników fal objętościowych użyto do modelowania przetworników IDT generujących fale Lamba. Przedstawiono charakterystyki częstotliwościowe tego modelu przetwornika.
EN
The interdigital piezoelectric transducers (IDT) are used in the microsize membrane silicon sensors to the generation of the ultrasonic Lamb-type waves. It was presented the models of piezoelectric transducers, which can be used to analyse the work membrane sensors. Modified Mason's model of bulk waves' interdigital transducers was used for the modelling of generating Lamb waves IDT transducers.
14
PL
Do generacji fal ultradźwiękowych typu Lamba w membranach wykonanych na podłożach krzemowych stosowane są często międzypalczaste przetworniki piezoelektryczne (IDT). Pole elektryczne w warstwie piezoelektrycznej przetwornika ma decydujący wpływ na jego właściwości. Analizowano rozkład pola elektrycznego w cienkich warstwach piezoelektrycznych naniesionych na membrany krzemowe. Na podstawie przeprowadzonej analizy zaproponowano model przetwornika do generacji fal Lamba.
EN
The interdigital piezoelectric transducers (IDT) are used in the microsize membrane silicon sensors to the generation of the ultrasonic Lamb-type waves. The distribution of the electric fields in thin piezoelectric layers deposition on the silicon membranes was analysed.
EN
We discuss the role of broadband Lamb wave propagation for materials testing applications in metal and composite material plates. Using a high powered pulsed laser-acoustic source it was possible to initiate broadband acoustic pulses in the samples. The pulses were detected by non-contact, broadband optical receivers. Temporal and spatial sampling of the ultrasonic wavefield allowed simultaneous measurements of several separate Lamb wave modes. A recent development of the technique is described whereby a low power CW laser diode was used to generate Lamb waves in a steel sample at a significantly reduced peak power compared to the pulsed laser source. Digital modulation of the injection current to the diode coupled with correlation detection allowed observation of the low amplitude ultrasound propagating in the sample.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.