Badania nieniszczące kompozytowych powłok cylindrycznych z delaminacją

Kędziora, P.; Stawiarski, A.; Barski, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Badania nieniszczące kompozytowych powłok cylindrycznych z delaminacją

Autorzy

Kędziora P. , Stawiarski A. , Barski M.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://gliwice.impib.pl/nasze-wydawnictwa/przetworstwo-tworzyw/roczniki

Identyfikatory

Warianty tytułu

Experimental analysis of composite cylindrical shells with delaminations

Konferencja

"Diagnostyka Materiałów Polimerowych 2011". Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna (1 ; 9-18.12.2011 ; Gliwice, Polska - Male (Val di Sole), Italy)

Języki publikacji

Abstrakty

W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki analizy eksperymentalnej i numerycznej kompozytowych paneli cylindrycznych bez i z jedną delaminacją (rozwarstwieniem między warstwami laminatu). Do analizy wykorzystano kompozytowy cylinder wykonany z tkaniny szklanej i żywicy epoksydowej. W badaniach doświadczalnych analizowano propagacje fal w wielowarstwowych powłokach kompozytowych z wykorzystaniem przetworników piezoelektrycznych (PZT). Fala była wzbudzana jednym przetwornikiem piezoelektrycznym i odczytywana innym czujnikiem PZT. Sygnały wzbudzenia i odpowiedzi były wytwarzane i zbierane przez analizator, który był sterowany przez komputer przy wykorzystaniu pakietu MATLAB. Wyniki zostały opracowane z wykorzystaniem wspomnianego pakietu dla paneli bez i z delaminacją. Widoczna jest różnica między sygnałami otrzymanymi dla kompozytu nieuszkodzonego i z delaminacją. Wyniki te zostały porównane z rezultatami otrzymanymi poprzez numeryczną analizę. Analiza numeryczna została przeprowadzona z wykorzystaniem pakietu ANSYS i 3-W elementów skończonych. Przedyskutowano także problematykę optymalizacji i ułożenia czujników z uwagi na możliwość detekcji uszkodzeń laminatu, w którym położenie defektu jest nieznane.

Delaminations are one of the most severe defects associated with multilayered laminated composite structures. In this study, damage detection in fiber-reinforced composite laminated panels using Lamb waves is demonstrated with the use of a sensor array. Experiments are conducted to empirically characterize the wave propagation behavior in a manufactured laminate. Piezoelectric (PZT) patches are used as sensors and actuators in the experiments. These results are used to quantify the difference in the cases of perfect and defected structures. The experimental results are also compared with a numerical analysis for cylindrical panels with the use of 3D finite elements. A lot of numerical results allow us to understand better the influence of various parameters on the form of wave propagation in cylindrical multilayered shells. The problems of optimization and positioning sensors were also discussed due to possibility of detecting damage the laminate, in which the location of the defect is unknown.

Słowa kluczowe

powłoka cylindryczna kompozytowa delaminacja badania nieniszczące analiza numeryczna analiza eksperymentalna

delamination composite cylindrical shell non-destructive testing numerical analysis experimental analysis

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników

Czasopismo

Przetwórstwo Tworzyw

Rocznik

2011

Tom

[R.] 17, nr 6

Strony

464--469

Opis fizyczny

Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Kędziora P.

autor

Stawiarski A.

autor

Barski M.

Instytut Konstrukcji Maszyn, Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków, kedziora@mech.pk.edu.pl

Bibliografia

1. Carden P.E., Fanning P., Vibration based condition monitoring: a review, Struct. Health Monit., 2004, Vol. 3, 355-377
2. Van Steenkiste R.J., Springer G.S., Strain and temperature measurement with fiber optic sensors, Technomic, Lancaster, PA, 1997
3. Mrad N., Optical fiber sensor technology: Introduction and evaluation and application, in Encyclopedia of Smart Materials, Vol. 2, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2002, 715-737
4. Kersey A.D., Davis M.A., Patrick H.J. i inni, Fiber grating sensors, Journal of Lightwave Technol., 1997, Vol. 15, 1442-1463
5. Ewing W.M., Jardetzki W.S., Press F., Elastic waves in layered media, McGraw-Hill, New York, 1957
6. Viktorov A., Rayleigh and Lamb waves - physical theory and applications, Plenum Press, New York, 1967
7. Achenbach J.D., Wave propagation in elastic solids, North-Holland Publ. Co., New York, 1984
8. Nayfeh A.H., Wave propagation in layered anisotropic media with applications to composites, North-Holland, Elsevier Science B.V., 1995
9. Rose J.L., Ultrasonic waves in solid media, Cambridge University Press, 1999
10. Worlton D.C., Experimental Confirmation of Lamb Waves at Megacycle Frequencies, J. Appl. Ph., 1961, Vol. 32, 967
11. Rose J.L., A baseline and vision of ultrasonic guided wave inspection potential, Transactions of the ASME, Journal of Pressure Vessel Technology, 2002, Vol. 124, 273-282
12. Shu X.P., A generalised model of laminated composite plates with interfacial damage, Compos. Struct., 2006, Vol. 74, 237-246
13. Boutaous A., Peseux B., Gornet L. i inni, A new modeling of plasticity coupled with the damage and identification for carbon fibre composite laminates, Compos. Struct., 2006, Vol.74, 1-9
14. Yan Y.J., Yam L.H., Cheng L. i inni, FEM modeling method of damage structures for structural damage detection, Comput. Struct., 2006, Vol. 72, 193-199
15. Zou Y., Tong L., Steven G.P., Vibration-based model-dependent damage (delamination) identification and health monitoring for composite structures - a review, J. Sound Vib., 2000, Vol. 230, 357-378
16. Araujo dos Santos J.V., Mota Soares C.M., Mota Soares C.A. i inni, Structural damage identification in laminated structures using FRF data, Compos. Struct., 2005, Vol. 67, 239-249
17. Mirsky I., Axisymmetric vibrations of orthotropic cylinders, J. Acoust. Soc. Am., 1964, Vol. 36, 2106
18. Nowinski J.L., Propagation of longitudinal waves in circular cylindrical orthotropic bars, J. Engng. Ind., 1967, Vol. 89, 408
19. Chou F.H., Achenbach J.D., Three-dimensional vibrations of orthotropic cylinders, ASCE J. Engng. Mech., 1981, Vol. 98, 813
20. Yuan F.G., Hsieh C.C., Three-dimensional wale propagation in composite cylindrical shells, Compos. Struct., 1998, Vol. 42, 153
21. Nayfeh A.H., Wave propagation in layered anisotropic media with applications to composites, Elsevier, Amsterdam, 1995
22. Ichchou M.N., Mencik J.-L., Zhou W., Wave finite elements for low and mid-frequency description of coupled structures with damage, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 2009, Vol. 198, 1311
23. Worden K., Staszewski W.J., Tomlinson G.R., Smart systems - the role of signal processing, In: CEAS International Forum on Aeroelasticity and Structural Dynamics, Rome, Italy, 17-20 June, 1997
24. Staszewski W.J., Intelligent signal processing for damage detection in composite materials, Composites Science and Technology, 2002, Vol. 62, 941-950
25. Muc A., Kędziora P., Variational approach in optimal design of piezoelectric sensors & actuators, Advanced Materials Research, Trans. Tech. Publications, Switzerland, 2008, Vol. 47-50, 1258-1261
26. Staszewski W.J., Worden K., Tomlinson G.R., Ball A., Optimal sensor locations for impact detection on a composite panel, Proceedings of the 2nd International Workshop on Damage Assessment Using Advanced Signal Processing Procedures-DAMAS 97, Sheffield, UK, 30 June-2 July 1997.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPC5-0007-0010