Fatigue damage detection in composite plate with a circular hole by elastic wave propagation method

• Autorzy: Stawiarski A. , Miarka S. , Barski M. , Romanowicz P.

Warianty tytułu

PL

Wykrywanie uszkodzeń zmęczeniowych w kompozytowej płycie z otworem metodą propagacji fal sprężystych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study, the elastic wave propagation phenomenon was used to detect the initiation of fatigue damage in a composite plate with a circular hole. The Structural Health Monitoring (SHM) system based on the active pitch-catch measurement technique was proposed. Two configurations of measuring points location were taken into account. The signals from the intact structure were compared with the dynamic response from a structure having a relatively small, interlaminar defect. The influence of the measuring points (actuators and sensors) location on the effectiveness of the damage detection method was performed to obtain an efficient system which can detect the initiation of fatigue damage in a composite plate with a circular hole.

PL

W pracy wykorzystano metodę propagacji fal sprężystych do wykrywania inicjacji uszkodzeń zmęczeniowych w kompozytowej płycie z otworem. Zaproponowano system SHM (Structural Health Monitoring) oparty na aktywnej, transmisyjno-odbiorczej technice pomiarowej. Uwzględniono dwie konfiguracje rozmieszczenia punktów pomiarowych. Sygnały pochodzące ze struktury wzorcowej porównano z dynamiczną odpowiedzią płyty zawierającej stosunkowo niewielki, międzywarstwowy defekt. Określono wpływ lokalizacji punktów pomiarowych (aktywatorów i sensorów) na skuteczność metody detekcji w celu uzyskania efektywnego systemu umożliwiającego wykrycie inicjacji uszkodzenia zmęczeniowego w kompozytowej płycie z otworem.

Słowa kluczowe

EN

wave propagation; fatigue damage; SHM; damage detection

PL

propagacja fal sprężystych; uszkodzenie zmęczeniowe; SHM; detekcja uszkodzeń

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 16, nr 1
• Strony: 20--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Stawiarski A.

• Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, ul. Warszawska 24, 31-155 Krakow, Poland

autor

Miarka S.

• Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, ul. Warszawska 24, 31-155 Krakow, Poland

autor

Barski M.

• Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, ul. Warszawska 24, 31-155 Krakow, Poland

autor

Romanowicz P.

• Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, ul. Warszawska 24, 31-155 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Michaels J.E., Detection, localization and characterization of damage in plates with an in situ array of spatially distributed ultrasonic sensors, Smart Mater. Struct. 2008, 17, 035035.
• [2] Muc A., Stawiarski A., Location of delaminations in curved laminated panels, Composite Structures 2015, 133, 652-658.
• [3] Xu B., Yu L., Giurgiutiu V., Advanced methods for time-offlight estimation with application to Lamb wave structural health monitoring, Proc. Int. Workshop on SHM 2009, 1202-1209.
• [4] Guo N., Cawley P., The interaction of Lamb waves with delaminations in composite laminates, J. Acoust. Soc. Am. 1993, 94, 2240-2246.
• [5] Ihn J-B., Chang F-K., Pitch-catch active sensing methods in Structural health monitoring for aircraft structures, Struc. Health Monit. 2008, 7(5), 5-19.
• [6] Liu X., Zhou C., Jiang Z., Damage localization in plate-like structure using built-in PZT sensor network, Smart Structures and Systems 2012, 9(1), 21-33.
• [7] Ostachowicz W., Kudela P., Malinowski P., Wandowski T., Damage localisation in plate-like structures based on PZT sensors, Mechanical Systems and Signal Processing 2009, 23(6), 1805-1829.
• [8] Cho H., Lissenden C.J., Structural health monitoring of fatigue crack growth in plate structures with ultrasonic guided waves, Structural Health Monitoring 2012, 11, 393-404.
• [9] Papazian J.M., Nardiello J., Silberstein R.P., Welsh D., Grundy D., Carven C., et al., Sensors for monitoring early stage fatigue cracking, Int. J. Fatigue 2007, 29, 1668-1680.
• [10] Kostson E., Fromme P., Fatigue crack growth monitoring in multi-layered structures using guided ultrasonic waves, Journal of Physics: Conference Series 2009, 195(1), 012003.
• [11] Chang Z., Mal A., Scattering of Lamb waves from a rivet hole with edge cracks, Mechanics of Materials 1999, 31, 197-204.
• [12] McKeon J.C.P., Hinders M.K., Lamb wave scattering from a through hole, Journal of Sound and Vibration 1999, 224, 843-862.
• [13] Masserey B., Fromme P., In-situ monitoring of fatigue crack growth using high frequency guided waves, NDT & E International 2015, 71, 1-7.
• [14] Cobb A.C., Michaels J.E., Michaels T.E., An automated time-frequency approach for ultrasonic monitoring of fastener hole cracks, NDT & E International 1007, 40, 525-536.
• [15] Stawiarski A., Barski M., Pająk P., Fatigue crack identification by dynamic analysis of elastic wave propagation, Dynamical Systems - Mathematical and Numerical Approaches 2015, 489-500.
• [16] Muc A., Stawiarski A., Wave propagation in composite multilayered structures with delaminations, Mechanics of Composite Materials 2012, 48(1), 101-106.
• [17] Muc A., Stawiarski A., Location of delaminations in curved laminated panels, Composite Structures 2015, 133, 652-658.
• [18] Muc A., Stawiarski A., Identification of damages in composite multilayered cylindrical panels with delaminations. Compos. Struct. 2012, 94 1871-1879.
• [19] Giurgiutiu V., Structural Health Monitoring of Aerospace Composites, Elsevier Inc. 2016.
• [20] Larrosa C., Lonkar K, Chang F-K., In-situ damage classification for composite laminates using Gaussian discriminant analysis, Structural Health Monitoring 2014, 13(2), 190-204.
• [21] Taylor S.G., Park G., Farinholt K., Todd M.D., Fatigue crack detection performance comparison in a composite wind turbine rotor blade, Structural Health Monitoring 2013, 12(3), 252-262.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.