RMS-based damage detection in concrete beams: numerical simulations

• Autorzy: Zima Beata , Kędra Rafał

Identyfikatory

DOI

10.29354/diag/112395

Warianty tytułu

PL

Wykrywanie uszkodzeń w belkach żelbetowych z wykorzystaniem RMS: symulacje numeryczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Image-based damage detection methods using guided waves are well known and widely applied approaches in structural diagnostics. They are usually utilized in detection of surface damages or defects of plate-like structures. The article presents results of the study of applicability of imaging wave-based methods in detection in miniscule internal damage in the form of debonding. The investigations were carried out on numerical models of reinforced concrete beams with varying size of circumferentially oriented debonding between steel rod and concrete block. Maps created using root mean square of measured signals are presented. Moreover, the results were collected for two different excitation frequencies.

PL

Metody obrazowania uszkodzeń wykorzystujące propagację fal prowadzonych są dobrze znanym i powszechnie stosowanym narzędziem w diagnostyce konstrukcji. Zwykle są one wykorzystywane do wykrywania uszkodzeń powierzchniowych lub uszkodzeń obiektów płytowych. W artykule przedstawiono analizę możliwości wykorzystania metod obrazowania bazujących na propagacji fal prowadzonych w wykrywaniu niewielkich, wewnętrznych uszkodzeń w postaci rozwarstwienia. Analiza została przeprowadzona z użyciem modeli numerycznych belek żelbetowych z obwodowym rozwarstwieniem pomiędzy zbrojeniem a otuliną betonową charakteryzującym się różnymi rozmiarami. Po obliczeniu średniej kwadratowej dla zarejestrowanych sygnałów, wykonane zostały mapy. Ponadto, przedstawiono wyniki dla dwóch różnych częstotliwości wzbudzenia.

Słowa kluczowe

EN

guided waves; damage detection; debonding; reinforced concrete

PL

fale prowadzone; wykrywanie uszkodzeń; beton zbrojony

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 20, No. 4
• Strony: 3--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Zima Beata

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Department of Mechanics of Materials and Structures, Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Kędra Rafał

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Department of Mechanics of Materials and Structures, Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• 1. Drobiec Ł, Jasiński R, Mazur W. Accuracy of EddyCurrent and Radar Methods Used in Reinforcement Detection. Materials 2019; 12(7): 1168. https://doi.org/10.3390/ma12071168
• 2. Lachowicz J, Rucka M. Numerical modeling of GPR field in damage detection of a reinforced concrete footbridge. Diagnostyka 2016; 17(2): 3-8.
• 3. Goszczyńska B, Świt G, Trąpczyński W, Krampinowska A, Tworzewska J, Tworzewski P. Experimental validation of concrete crack identification and location with acoustic emission method. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2012; 12(1): 23-28. https://doi.org/10.1016/j.acme.2012.03.004
• 4. Mendrok K, Uhl T. Experimental verification of the damage localization procedure based on modal filtering. Structural Health Monitoring 2011; 10(2): 157-171. https://doi.org/10.1177/1475921710373292
• 5. Garbacz A, Piotrowski T, Courard L, Kwaśniewski L. On the evaluation of interface quality in concrete repair system by means of impact-echo signal analysis. Construction and Building Materials 2017; 134: 311-323. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.064
• 6. Czarnecki L, Garbacz A, Krystosiak M. On the ultrasound assessment of adhesion between polymer coating and concrete substrate. Cement and Concrete Composites 2016; 28(4): 360-369. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2006.02.017
• 7. Mitra M, Gopalakrishnan S. Guided wave based structural health monitoring: A review, Smart Materials and Structures 2016, 25(5): 1-27. https://doi.org/10.1088/0964-1726/25/5/053001
• 8. Ostachowicz W, Kudela P, Krawczuk M, Żak A. Guided waves in structures for SHM. The Timedomain Spectral Element Method, John Wiley& Sons Ltd. 2012.
• 9. Feng B, Ribeiro AL, Ramos HG. A new method to detect delamination in composites using chirp-excited Lamb wave and wavelet analysis. NDT and E International 2018; 100: 64-73. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2018.08.004
• 10. Liu X, Bo L, Yang K, Liu Y, Zhao Y, Zhang J, Hu N, Deng M. Locating and imaging contact delamination based on chaotic detection of nonlinear Lamb waves. Mechanical Systems and Signal Processing 2018;109: 58-73. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2018.02.041
• 11. Shoja S, Berbyuk V, Bostrom A. Delamination detection in composite laminates using low frequency guided waves: Numerical simulations. Composite Structures 2018; 203: 826-834. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.07.025
• 12. Zhu XQ, Hao H, Fan Q. Detection of delamination between steel bars and concrete using embedded piezoelectric actuators/sensors. Journal of Civil Structural Health Monitoring 2013; 3: 105-115. https://doi.org/10.1007/s13349-013-0039-2
• 13. Li J, Lu Y, Guan R, Qu W. Guided waves for debonding identification on CFRP-reinforced concrete beams. Construction and Building Materials 2017; 131: 388-399. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.11.058
• 14. Zima B. Guided Wave Propagation in Detection of Partial Circumferential Debonding in Concrete Structures. Sensors 2019; 19(9): 2199. https://doi.org/10.3390/s19092199
• 15. Żak A, Radzieński M, Krawczuk M, Ostachowicz W. Damage detection strategies based on propagation of guided elastic waves. Smart Materials and Structures 2012;21:1-18. https://doi.org/10.1088/0964-1726/21/3/035024
• 16. Saravanan JT, Gopalakrishnan N, Rao NP. Damage detection in structural element through propagating waves using radially weighted and factored RMS. Measurement, 2015;3:520-538. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2015.06.015
• 17. Radzieński M, Doliński Ł, Żak A, Ostachowicz W. Application of RMS for damage detection by guided elastic waves. Journal of Physics. Conference Series. 2011;305:1-10. https://doi.org/10.1088/1742-6596/305/1/012085
• 18. Kudela P, Krawczuk M, Ostachowicz W. Wave propagation modelling in 1D structures using spectral finite elements. Journal of sound and vibration 2007;300: 88-100. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2006.07.031

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).