A method for evaluating the technical condition of wheel rims in slow moving vehicles based on modal parameters

• Autorzy: Rychlik A.

Warianty tytułu

PL

Metoda badania stanu technicznego obręczy koła z wykorzystaniem parametrów modalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to develop a non-invasive method for analyzing the technical condition of wheel rims in slow-moving vehicles. A vibration spectrum analysis was carried out in the frequency domain of wheel rims which were subjected to vibrations within a given range of parameters. Free vibration frequency and decrement in damping were determined to evaluate the rigidity and damping of the examined wheel rims. Those parameters were applied to evaluate weld joints, detect fatigue cracks and structural damage to the analyzed wheel rims. The proposed method can be used to inspect both brand new and used wheel rims in passenger cars, special purpose vehicles and slow moving vehicles. The developed method is non-invasive, and it does not cause damage to the tested object. The time required to perform measurement is will depend on the size of the wheel rim, but it should not exceed 20 seconds.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję nieinwazyjnej metody identyfikacji stanu technicznego obręczy kół, w celu wyznaczenia ich aktualnego stanu technicznego. Procedura badawcza obejmuje analizę widma drgań w dziedzinie częstotliwości uzyskanej z badanej obręczy koła, poddanej wymuszonym drganiom mechanicznym o określonych parametrach. W wyniku analizy i obliczeń wyznaczona została częstotliwość drgań własnych oraz dekrement tłumienia badanej obręczy koła, co pozwoliło ocenić sztywność i tłumienie obiektu. Na podstawie tych parametrów określony został aktualny stan połączeń (spawanych, zgrzewanych) oraz zidentyfikowano pęknięcia badanej obręczy koła lub utratę ciągłości struktury. Metoda ta ma mieć zastosowanie do badań zarówno obręczy nowych jak i używanych, pojazdów samochodowych, specjalnych i wolnobieżnych. Metoda badawcza jest nieinwazyjny oraz nie będzie powodował uszkodzeń obiektu badań. Czas pomiaru będzie uzależniony od wielkości obręczy koła, ale nie powinien przekraczać kilkunastu sekund.

Słowa kluczowe

EN

modal analysis; resonant frequency; damping decrement; wheel rim inspection

PL

analiza modalna; częstotliwość rezonansowa; dekrement tłumienia; diagnostyka obręczy kół

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 17, No. 2
• Strony: 65--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rychlik A.

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Faculty of Technical Sciences

Bibliografia

• 1. Białkowski P, Krężel B. Early detection of cracks in rear suspension beam with the use of time domain estimates of vibration during the fatigue testing. DIAGNOSTYKA, Vol. 16, No. 4, 2015. pp. 55-62.
• 2. Broda D, Klepka A, Staszewski W J, Scarpa F. Nonlinear Acoustics in Non-destructive Testing -from Theory to Experimental Application. Key Engineering Materials . 2014, Vol. 588, pp.192-201. DOI 10.4028/www.scientific.net/KEM.588.192.
• 3. Cheng SM, Wu XJ, Wallace W. Vibrational response of a beam with a breathing crack, J. Sound Vib. 225 (1), 1996, pp. 201–208. DOI: 10.1006/jsvi.1999.2275.
• 4. Gudmunson P. The dynamic behavior of slender structures with cross sectional cracks, J. Mech. Phys. Solids 31, 1983, pp. 329–345. DOI: 10.1016/0022-5096(83)90003-0.
• 5. Jassim ZA, Ali NN, Mustapha F, Abdul Jalil NA. A review on the vibration analysis for a damage occurrence of a cantilever beam. Engineering Failure Analysis 31, 2013, pp. 442-461. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2013.02.016.
• 6. Kaźmierczak H, Pawłowski T, Wojniłowicz Ł. Quantifiable measures of the structural degradation of construction materials, Diagnostyka, Vo.14, No. 4, 2013, pp. 77-83.
• 7. Kruts VA, Zinkovskii AP, Sinenko EA. Influence of a fatigue crack on the vibrations of the simplest regular elastic system, Strength of Materials, Vol. 45, No. 3, May, 2013. pp. 308-314. DOI: 10.1007/s11223-013-9460-3.
• 8. Krzymień W. Nieliniowości częstotliwości drgań rezonansowych lekkich płatowców, Prace Instytutu Lotnictwa vol. 220, Warszawa, 2011.
• 9. Ostachowicz WM, Krawczuk M. Analysis of the effect of cracks on the natural frequencies of a cantilever beam, J. Sound Vib. 138, 1991, pp. 191-201.
• 10. Panteliou SD, Chandros TG, Argyrakis VC, Dimaragonas AD. Damping factor as an indicator of crack severity, J. Sound Vib. 241, pp. 235-245, 2001. DOI: 10.1006/jsvi.2000.3299.
• 11. Qingsong Xu. Impact detection and location for a plate structure using least squares support vector machines. Structural Health Monitoring 2014, Vol 13(1) 5–18. DOI: 10.1177/1475921713495083.
• 12. Radkowski S, Szczurowski K. Use of vibroacoustic signals for diagnosis of prestressed structures. Eksploatacja i Niezawodnosc. Maintenance and Reliability 2012; 14 (1): 84-91.
• 13. Regulamin nr 124 Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych (EKG ONZ) - Jednolite przepisy dotyczące homologacji kół do samochodów pasażerskich i ich przyczep. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L70/413.
• 14. Sinha JK, Friswell MI, Edwards S. Simplified models for the location of cracks in beam structures using measured vibration data. Journal of Sound and Vibration, 2002, 251(1), pp. 13-38. DOI: 10.1006/jsvi.2001.3978.
• 15. Tao Jinniu, Feng Yongming, Tang Kezhong: Fatigue crack detection for a structural hotspot. Journal of Measurements in Engineering, Vol. 2, Issue 1, 2014, pp. 49-56.
• 16. Trochidis A, Hadjileontiadis L, Zacharias K. Analysis of vibroacoustic modulations for crack detection: A Time-Frequency Approach Based on Zhao-Atlas-Marks Distribution. Hindawi Publishing Corporation, Shock and Vibration, Volume 2014, Article ID 102157, http://dx.doi.org/10.1155/2014/102157.
• 17. Trojniar T, Klepka A, Pieczonka L, Staszewski WJ. Fatigue crack detection using nonlinear vibroacoustic cross-modulations based on the Luxemburg-Gorky effect. Health Monitoring of Structural and Biological Systems, 2014. DOI:10.1117/12.2046471.
• 18. Yanxun Xiang, Wujun Zhu, Chang-Jun Liu, Fu-Zhen Xuan, Yi-Ning Wang, Wen-Chuan Kuang: Creep degradation characterization of titanium alloy using nonlinear ultrasonic technique NDT & E International, Volume 72, June 2015, Pages 41-49. DOI: 10.1016/j.ndteint.2015.02.001.
• 19. Zhou Z. Vibration based damage detection of simple bridge superstructures. PhD thesis. University of Saskatchewan Saskatoon, 2006.