Filtrowanie danych obciążenie-deformacja w pomiarach zamykania się pęknięcia

• Autorzy: Skorupa M. , Skorupa A. , Machniewicz T.

Warianty tytułu

EN

Smoothing load-strain data for crack closure measurements

• Konferencja: Krajowa Konferencja Mechaniki Pękania (8 ; 17-19.09.2001 ; Kielce-Cedzyna, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozważono metodykę szumu w sygnałach siły i odkształcenia rejestrowanych w pomiarach zamykania się pęknięcia metodami podatności. Przeprowadzona metodą Monte Carlo walidacja trzech różnych technik numerycznego filtrowania sygnałów wykazała,że funkcje sklejane trzeciego stopnia umożliwiają optymalne wygładaznie danych pomiarowych w zaproponowanym przez Autorów algorytmie do oceny zamykania się pęknięcia.

EN

The type of compliance analysis employed in an algorithm for crack closure evaluation developed by the present authors is conditioned by an appropriate smoothess of the measured load-strain data. In the present paper, three candidate techniques for digitalsmoothing the recorded load and strain signals are considered, namely the moving average method, the Butterworth low-pass filter and the cubic smoothing spline method. Tuning the above-mentioned techniques has been performed based on a visual examination of loadoffset strain loops obtained from the raw and smoothed load-strain data and from studyingthe behaviour of the corresponding residuals. To judge the effectiveness of the smoothing procedures, the present algorithm has been employed to obtain a Monte Carlo simulation of the entire closure measurement process. The results, evaluated in terms of the bias and scatter, indicated that of the three procedures for filtering noisy signals studied, the spline technique is most recommendable to smooth the load-strain data. At the same time, these results demonstrate the significance of minimizing the amount of measurement noise in situ, as no filtering technique can fully compensate for a deterimental effect of a severe noise on the accuracy and reliability of crack closure estimates using the present algorithm.

Słowa kluczowe

PL

pęknięcia; deformacje; obciążenia; pomiary; mechanika pękania

EN

crack; measurement

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika
• Rocznik: 2001
• Tom: Z. 73
• Strony: 219--226
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Skorupa M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Wytrzymałości i Technologii Maszyn, Al. Mickiewicza 30, PL - 30 059 Kraków

autor

Skorupa A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Wytrzymałości i Technologii Maszyn, Al. Mickiewicza 30, PL - 30 059 Kraków

autor

Machniewicz T.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Wytrzymałości i Technologii Maszyn, Al. Mickiewicza 30, PL - 30 059 Kraków

Bibliografia

• 1. Skorupa M., Machniewicz T., Gruszczyński P., Nowa procedura oceny zamykania się pęknięcia na podstawie pomiarów podatności, VIII Krajowa Konferencja Mechaniki Pękania, Kielce/Cedzyna, 2001.
• 2. Kikukawa M., Jono M. and Tanaka K., Fatigue crack closure behaviour at low stress intensity level. In: Proc. Int. Conf. Mechanical Behaviour of Materials. Spec, vol., Boston 1976, pp. 254-277.
• 3. ASTM, Standard test method measurement of fatigue crack growth rates. In: 1977 Annual Book of ASTM Standards, E647-95a, Vol. 03.01 (1977), W. Conshohocken, PA, pp. 583.
• 4. Philips CP., Results of the second round robin on opening-load measurement conducted by ASTM task group E.24.04.04 on crack closure measurement and analysis. NASA, Hampton. Virginia, November 1993.
• 5. Yisheng W. and Schijve J., Fatigue crack closure measurements on 2024-T3 sheet specimens. Fatigue Fract. Engng Mater. Struct. 18 (1995), pp. 917-921.
• 6. Dougherty J.D., Fatigue crack propagation and closure behaviour of modified 1070 steel: experimental results. Engng Fracture Mech. 56 (1997), pp. 167-187.
• 7. Daniewicz S.R., Smoothing and differentiating load-displacement data using a low-pass filter for improved crack opening estimates. Fatigue Fract. Engng Mater. Struct. 22, (1999), pp. 273-279.
• 8. Kurihara M., Katoh A. and Kawahara M., Effects of stress ratio and step loading on fatigue crack propagation rate. In: Current Research on Fatigue Cracks. (Edited by T. Tanaka, M. Jono and K. Komai). The Society of Materials Science, Kyoto. Japan 1985, pp. 217-233.
• 9. Fleck N.A., An investigation of fatigue crack closure. PhD Thesis, Cambridge Univ., UK 1984.
• 10. Toyosada M. and Niwa T., The significance of RPG load for fatigue crack propagation and the development of a compliance measuring system. Int. J. Fracture. 67 (1994), pp. 217-230.
• 11. Kenney J.F. and Keeping E.S., Moving Averages. §14.2 in: Mathematics of Statistics, Pt. 1, 3rd ed., Princeton, Van Nostrand 1962, NJ. pp. 221-223.
• 12. Parks T.W. and Burrus C.S., Digital Filter Design. John Wiley & Sons, New York 1987.
• 13. Reinsch C.H., Smoothing by spline functions, Numerische Mathematik 10 (1967), pp. 177-184.
• 14. Toyosada M., Niwa T. and Murakami K., Measurements of crack closure and RPG load on 18G2A structural steel specimens. Unpublished results. Dep. of Naval Architecture & Marine System's Engng, Kyushu University, Japan 2000.