Wave propagation method in the analysis of composite cylindrical panels with delamination

• Autorzy: Stawiarski A. , Muc A. , Chwał M.

Warianty tytułu

PL

Metoda propagacji fal w analizie kompozytowych paneli cylindrycznych z delaminacją

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The presented paper is focused on the identification of delamination in cylindrical glass/epoxy lamina based on the elastic wave propagation method. The current analysis of composite structures with the artificial square delamination was conducted numerically with the help of the finite element method and verified experimentally using piezoelectric sensors. Based on the computed results it is possible to determine the effect of delamination on the overall structural dynamic behaviour. The wave propagation technique can be used to quantify the difference between the results related to various parameters in the cases of intact and defected structures. The direct comparison of the dynamic response of the intact and defected structure can be applied to localize and size assessment of the structural damage.

PL

Prezentowany artykuł dotyczy wykrywania delaminacji w cylindrycznych laminatach epoksydowych wzmacnianych włóknem szklanym w oparciu o metodę propagacji fal sprężystych. Badania prowadzone na strukturach kompozytowych ze sztucznie wprowadzonym defektem obejmowały analizę numeryczną metodą elementów skończonych oraz weryfikację eksperymentalną z użyciem czujników piezoelektrycznych. Na podstawie uzyskanych wyników możliwe jest określenie wpływu delaminacji na globalne zachowanie dynamiczne analizowanej struktury. Metoda propagacji fal sprężystych może być wykorzystana do określenia wpływu różnych parametrów na uzyskane wyniki dla struktur bez uszkodzeń i z uszkodzeniami. Bezpośrednie porównanie dynamicznej odpowiedzi struktury nieuszkodzonej i uszkodzonej może być wykorzystane do zlokalizowania i oszacowania rozmiaru uszkodzenia.

Słowa kluczowe

EN

cylindrical panel; composite panel; cylindrical laminate; composite laminate; epoxy laminate; glass fibre; elastic wave propagation

PL

panel cylindryczny; panel kompozytowy; laminat cylindryczny; laminat kompozytowy; laminat epoksydowy; włókno szklane; propagacja fal sprężystych

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Przetwórstwo Tworzyw
• Rocznik: 2014
• Tom: [R.] 20, nr 1 (157)
• Strony: 92--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Stawiarski A.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Konstrukcji Maszyn

autor

Muc A.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Konstrukcji Maszyn

autor

Chwał M.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Konstrukcji Maszyn

Bibliografia

• [1] Hoła J., Schabowicz K., State-of-the-art non-destructive methods for diagnostic testing of building structures - anticipated development trends, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2010, 10(3), pp. 5-8.
• [2] Raišutis R., Jasiũniené E., Šliteris R., Vladišauskas A., The review of non-destructive testing techniques suitable for inspection of the wind turbine blades, Ultrasound Journal, 2008, 63(1), pp. 26-30.
• [3] Rao D., Pawar M.R., Review of nondestructive evaluation techniques for FRP composite structural component, Department of Civil and Environmental Engineering, Morgantown, West Virginia, 2007.
• [4] Worden K., Dulieu-Barton J.M., An overview of intelligent fault detection in systems and structures, Structural Health Monitoring, 2004, 3(1), pp. 85-98.
• [5] Worden K., Rarrar C.R., Manson G., Park G., A fundamental axioms of structural health monitoring, Proc. Royal Society A, 2007, 463, pp. 1639-1664.
• [6] Chang P.C., Flatau A., Liu S.C., Review paper: health monitoring of civil infrastructure, Structural Health Monitoring, 2003, 2(3), pp. 257-267.
• [7] Carden P.E., Fanning P., Vibration based condition monitoring: a review, Structural Health Monitoring, 2004, 3, pp. 355-377.
• [8] Adams D.E., Health Monitoring of Structural Materials and Components, Methods and Applications, John Wiley & Sons Ltd., 2007.
• [9] Ostachowicz W., Güemes J.A., New Trends in Structural Health Monitoring, Springer, 2013.
• [10] Gopalakrishnan S., Ruzzene M., Hanagud S., Computational Techniques for Structural Health Monitoring, Springer, London, 2011.
• [11] Jeong H., Lee J.S., Bae S.M, Defect detection and localization in plates using a lamb wave time reversal technique, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 2011, 12(3), pp. 427-434.
• [12] Sohn H., Park H.W., Law K.H., Farrar C.R., Damage detection in composite plates by using an enhanced time reversal method, Journal of Aerospace Engineering, 2007, 20(3), pp. 141-151.
• [13] Xu B., Yu L., Giurgiutiu V., Advanced methods for time-of-flight estimation with application to Lamb wave structural health monitoring, Proc. International Workshop on SHM, 2009, pp. 1202-1209.
• [14] Kessler S.S., Piezoelectric-based in-situ damage detection of composite materials for structural health monitoring systems, PhD thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2002.
• [15] Giurgiutiu V., Structural Health Monitoring with Piezoelectric Wafer Active Sensors, Elsevier Inc., 2008.
• [16] Yang M., Qiao P., Modeling and experimental detection of damage in various materials using the pulse-echo method and piezoelectric sensors/actuators, Smart Materials and Structures, 2005, 14, pp. 1083-1100.
• [17] Guo N., Cawley P., The interaction of Lamb waves with delaminations in composite laminates, Journal of the Acoustical Society of America, 1993, 94, pp. 2240-2246.
• [18] Ihn J-B., Chang F-K., Pitch-catch active sensing methods in structural health monitoring for aircraft structures, Structural Health Monitoring, 2008, 7(5), 2008, pp. 5-19.
• [19] Yeum C.M., Sohn H., Ihn J.B., Lim H.J., Instantaneous delamination detection in a composite plate using a dual piezoelectric transducer network, Composite Structures, 2012, 94, pp. 3490-3499.
• [20] Su Z., Ye L., Identification of damage using Lamb waves: From fundamentals to applications, Springer, 2009.
• [21] Su Z., Ye L., Lamb wave-based quantitative identification of delamination in CF/EP composite structures using artificial neural algorithm, Composite Structures, 2004, 66, pp. 627-637.
• [22] Krishnamurthy K.S., Mahajan P., Mittal R.K., Impact response and damage in laminated composite cylindrical shells, Composite Structures, 2003, 59, pp. 15-36.
• [23] Muc A., Stawiarski A., Modeling damage in cylindrical shells using elastic wave-based techniques, Proc. ICCM18, 2011.
• [24] Muc A., Stawiarski A., Identification of damages in composite multilayered cylindrical panels with delaminations, Composite Structures, 2012, 94, pp. 1871-1879.
• [25] Stawiarski A., Muc A., Kędziora P., Damage detection, localization and assessment in multilayered composite structure with delaminations, Key Engineering Materials, 2013, 542, pp. 193-204.