Identification of fatigue damage of metal sheets made of material DD11 from an analysis of vibration signals

Rychlik, A.; Ligier, K.; Kozubel, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Identification of fatigue damage of metal sheets made of material DD11 from an analysis of vibration signals

Autorzy

Rychlik A. , Ligier K. , Kozubel W.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Identyfikacja uszkodzenia zmęczeniowego blachy wykonanej z materiału DD11 na podstawi e analizy sygnału drganiowego

Języki publikacji

Abstrakty

This paper presents a method of identifying fatigue cracking of specimens made of material DD11 based on selected characteristics of the vibration signal. Acceleration of vibrations of the free end of a specimen was taken for an analysis of specimen properties during the process of fatigue cracking. Features which enable identification and monitoring of the process of specimen cross-section cracking were indicated for the diagnostic signal. The study was conducted on an original test stand in which the process of the destruction of material cross-section is caused by a specimen’s inertia force. The study results indicated that the presented method of identification of a specimen structure change can be applied to identify the technical condition of a structure in regard to a loss of continuity and structure properties (e.g., mechanical and fatigue cracking). The results of vibration analysis were verified by penetration methods and by microscopic observation.

W pracy przedstawiono metodę identyfikacji procesu pękania zmęczeniowego próbek wykonanych z materiału DD11 na podstawie wybranych cech sygnału drganiowego. Do analizy właściwości przekroju próbki w procesie pękania zmęczeniowego jako sygnał diagnostyczny wybrano przyśpieszenie drgań swobodnego końca próbki. Dla tego sygnału diagnostycznego wskazano cechy umożliwiające identyfikację oraz monitorowanie procesu pękania przekroju próbki. Badania przeprowadzono na oryginalnym stanowisku badawczym, w którym proces destrukcji przekroju materiału wywoływany jest przez siłę bezwładności próbki. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że prezentowana metoda identyfikacji zmiany struktury próbki może mieć zastosowanie do identyfikacji stanu technicznego konstrukcji w aspekcie utraty ciągłości i właściwości struktury (np. pęknięcia mechaniczne, zmęczeniowe). Wyniki analizy drganiowej weryfikowano metodami penetracyjnymi oraz poprzez obserwacje mikroskopowe.

Słowa kluczowe

fatigue cracking diagnostic signal force of inertia microscopic examination

pękanie zmęczeniowe sygnał diagnostyczny siła bezwładności badania mikroskopowe

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2017

Tom

nr 6

Strony

87--93

Opis fizyczny

Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rychlik A.

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

autor

Ligier K.

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

autor

Kozubel W.

POLKAR Warmia Sp. z o.o. ul. Elbląska 3, 14-420 Mlynary

Bibliografia

1. Liu B., Gang T., Wan C., Wang C., Luo Z., Nondestructive Testing and Evaluation, Volume 30, Issue 3, 2015, p. 277–290.
2. Broda D., Staszewski W. J., Martowicz A., Uhl T., Silberschmidt V. V., Modelling of nonlinear crack-wave interactions for damage detection based on ultrasound – a review. Journal of Sound and Vibration, 2014, vol. 333, p. 1097–1118.
3. Mendrok K., Multiple damage localization using local modal filters. DIAGNOSTYKA, Vol. 15, No. 3 (2014), p. 15–21.
4. Radkowski S., Szczurowski K., Use of vibroacoustic signals for diagnosis of prestressed structures. Eksploatacja i Niezawodność. Maintenance and Reliability 2012; 14 (1): 84–91.
5. Sinha J. K., Friswell M. I., Edwards S., Simplified models for the location of cracks in beam structures using measured vibration data. Journal of Sound and Vibration (2002) 251(1), p. 13–38.
6. Sudintas A., Paškevičius P., Spruogis B., Maskeliūnas R., Measurement of stability of a pipe system with flowing fluid. Journal of Measurements in Engineering, Vol. 3, Issue 3, 2015, p. 87–91.
7. Gudmunson P., The dynamic behavior of slender structures with cross sectional cracks, J. Mech. Phys. Solids 31 (1983), p. 329–345.
8. Ostachowicz W. M., Krawczuk M., Analysis of the effect of cracks on the natural frequencies of a cantilever beam, J. Sound Vib. 138 (1991), p. 191–201.
9. Panteliou S. D., Chandros T. G., Argyrakis V. C., Dimaragonas A. D., Damping factor as an indicator of crack severity, Journal of Sound and Vibration, (2001) 241, p. 235–245.
10. Gibson R. F., Modal vibration response measurements for characterization of composite materials and structures. Composites Science and Technology 60 (2000) 2769–2780.
11. Kaźmierczak H., Pawłowski T., Wojniłowicz Ł., Quantifiable measures of the structural degradation of construction materials, Diagnostyka, Vo.14, No. 4 (2013), p. 77–83.
12. Cheng S. M., Wu X. J., Wallace W., Vibrational response of a beam with a breathing crack, J. Sound Vib. 225 (1) (1996), p. 201–208.
13. 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), p. 55–62.
14. 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, p. 192–201.
15. Byung Kwan Oh, Se Woon Choi, Hyo Seon Park1: Damage Detection Technique for Cold-Formed Steel Beam Structure Based on NSGA-II. Shock and Vibration. Volume 2015 (2015), Article ID 354564.
16. Jassim Z. A., Ali N. N., Mustapha F., Abdul Jalil N. A., A review on the vibration analysis for a damage occurrence of a cantilever beam. Engineering Failure Analysis 31 (2013), p. 442–461.
17. Klepka A., Pieczonka L., Staszewski W. J., Aymerich. F., Impact damage detection in laminated composites by non-linear vibro-acoustic wave modulations. Composites: Part B 65 (2014) p. 99–108.
18. 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.
19. Tao Jinniu, Feng Yongming, Tang Kezhong, Fatigue crack detection for a structural hotspot. Journal of Measurements in Engineering, Vol. 2, Issue 1, 2014, p. 49–56.
20. 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.
21. Trojniar T., Klepka A., Pieczonka L., Staszewski W. J., Fatigue crack detection using nonlinear vibro-acoustic cross-modulations based on the Luxemburg-Gorky effect. Health Monitoring of Structural and Biological Systems (2014).
22. Zhou Z., Vibration based damage detection of simple bridge superstructures. PhD thesis. University of Saskatchewan Saskatoon, 2006.
23. PN EN ISO 3059:2013-06E: Badania nieniszczące – Badania penetracyjne i magnetyczno-proszkowe – Warunki obserwacji.
24. PN EN ISO 3452-1:2013-08E: Badania nieniszczące – Badania penetracyjne – Zasady ogólne.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-701f3ed4-c31b-4b21-8bd1-2ba21c8614e1