Analysis of guided wave propagation in adhesive joints of steel rods

• Autorzy: Wojtczak E. , Rucka M.

Warianty tytułu

PL

Analiza propagacji fal prowadzonych w połączeniach klejonych prętów stalowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study is the elastic wave propagation in adhesive joints of metal rods that are one of the simplest kind of glue connections. They are consisted of two metal members and an adhesive layer joining two parts together. The analysis is directed to technical diagnostics of such type of connections. Longitudinal and transversal guided waves were excited in prepared joints. Signals of propagating waves were registered in a couple of points by means of PZT plate sensors. Butt and single lap joints were tested. Single rod was also investigated to compare with adhesive joints. There were two approaches applied for both types of connections: experimental investigations and FEM analysis. In the study, the possibility of the application of guided waves in diagnostics of adhesive joints of metal rods was analysed.

PL

Tematem niniejszej pracy jest propagacja fal sprężystych w połączeniach klejonych prętów metalowych, które są jednymi z najprostszych typów złączy adhezyjnych. Składają się one z dwóch elementów stalowych oraz łączącej je spoiny klejowej. Analiza zjawiska została ukierunkowana na diagnostykę techniczną tego typu połączeń. W połączeniach wzbudzano fale prowadzone podłużne i poprzeczne. Sygnały propagującej fali zarejestrowano w kilku punktach rozmieszczonych na długości prętów za pomocą piezoaktuatorów płytkowych. Badaniom poddano połączenia doczołowe oraz zakładkowe pojedyncze. Pojedynczy pręt został przebadany celem porównania z połączeniami klejonymi. Dla obydwu rodzajów połączeń zastosowano dwa podejścia do problemu: pomiary eksperymentalne oraz analizę MES. W pracy przeanalizowano możliwości zastosowania fal prowadzonych w diagnostyce połączeń klejonych prętów metalowych.

Słowa kluczowe

EN

guided waves; adhesive joints; non-destructive testing; FEM

PL

fale prowadzone; połączenie klejone; badanie nieniszczące; MES

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 18, No. 4
• Strony: 43--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Wojtczak E.

• 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

Rucka M.

• 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. Adams RD, Wake WC. Structural Adhesive Joints in Engineering. 1st ed. London and New York: Elsevier Applied Science Publishers; 1984. DOI:10.1007/978- 94-009-5616-2.
• 2. Barski M, Kędziora P, Muc A. Structural Health Monitoring (SHM) Methods in Machine Design and Operation. Archive of Mechanical Engineering 2014; LXI: 653-677. DOI: 10.2478/meceng-2014-0037
• 3. Bocchini P, Marzani A, Viola E. Graphical User Interface for Guided Acoustic Waves. Journal of Computing in Civil Engineering 2010; 25(3): 202- 210. DOI: 10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000081
• 4. Dillard DA. Advances in Structural Adhesive Bonding. 1st ed. Oxford, Cambridge, New Delhi: Woodhead Publishing Limited; 2010.
• 5. Hagl A. How to Join Steel and Glass: Complex Adhesive Behaviour. Eurosteel 2008; 929-946.
• 6. Kędra R, Rucka M. Diagnostics of bolted lap joint using guided wave propagation. Diagnostyka 2014; 15(4): 35-40.
• 7. Korzeniowski M, Piwowarczyk T, Maev RG. Application of ultrasonic method for quality evaluation of adhesive layers. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2014; 14: 661-670. https://doi.org/10.1016/j.acme.2013.10.013
• 8. Lanza di Scalea F, Bonomo M, Tuzzeo D. Ultrasonic Guided Wave Inspection of Bonded Lap Joints: Noncontact Method and Photoelastic Visualization. Research in Nondestructive Evaluation 2001; 13: 153-171. DOI: 10.1007/s00164-001-0016-8
• 9. Łagoda M. Strengthening of bridges by elements' gluing. Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej; 2005. Polish.
• 10. Meinz J. Kleben im Stahlbau, Betrachtungen zum Trag- und Verformungsverhalten und zum Nachweis geklebter Trapezprofilanschlüsse und verstärkter Hohlprofile in Pfosten-Riegel-Fassaden. Berlin: Weiβensee Verlag; 2010.
• 11. Moser F, Jacobs LJ, Qu J. Modelling elastic wave propagation in waveguides with the finite element method. Nondestructive Testing and Evaluation International 1999; 32: 225-234. DOI: 10.1016/S0963-8695(98)00045-0
• 12. Piekarczyk M, Grec R. Application of adhesive bonding in steel and aluminium structures. Archives of Civil Engineering 2012; LVIII(3): 309-329. DOI: 10.2478/v.10169-012-0018-8
• 13. Rokhlin SI. Lamb wave interaction with lap-shear adhesive joints: Theory and experiment. The Journal of the Acoustical Society of America 1991; vol. 89: 2758-2765. DOI: 10.1121/1.400715
• 14. Rucka M. Guided wave propagation in structures, Modelling, experimental studies and application to damage detection. Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej; 2011.
• 15. Zima B, Rucka M. Non-destructive inspection of ground anchors using guided wave propagation. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 2017; 94: 90-102. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2017.03.005