Elastic wave phased array for damage localisation

• Autorzy: Ostachowicz W. , Wandowski T. , Malinowski P.

Warianty tytułu

PL

Układ fazowy przetworników w lokalizacji uszkodzeń z wykorzystaniem metody propagacji fal sprężystych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, a problem of piezoelectric transducers used for damage localisation in an aluminium plate is investigated. Waves propagate in a specimen and reflect from boundaries and from discontinuities. Because damage reflected signals very often have a low amplitude, a phased array concept is utilized to amplify the signal. The amplification is based on the wave interference phenomenon. The star configuration consists of four linear phased arrays. As a result, a damage map is created combining four outputs of linear phased arrays. Several configurations with a varying number of transducers are investigated. The resulting damage maps are compared so as to balance the number of transducers and the possibility of flaw localisation using these maps. The presented investigation has only a numerical character.

PL

W artykule przedstawiono propozycję użycia przetworników piezoelektrycznych oraz metody propagacji fal sprężystych do lokalizacji uszkodzeń w cienkich płytach wykonanych ze stopu aluminium. Generowane fale sprężyste za pośrenictwem przetworników piezoelektrycznych, propagując w płycie, odbijają się od jej krawędzi oraz wszelkich nieciągłości. Ze względu na małe wartości amplitud fal odbitych od nieciągłości zaproponowano użycie układu fazowego przetworników do wzmocnienia sygnałów fal odbitych. Układy fazowe wykorzystują zjawisko interferencji fal sprężystych. Zaproponowana została konfiguracja przetworników wykorzystująca cztery liniowe układy fazowe. Mapa uszkodzeń tworzona jest poprzez połączenie map składowych otrzymanych dla poszczególnych układów liniowych. Dokonano również analizy wpływu ilości przetworników piezoelektrycznych na wyniki lokalizacji uszkodzeń. Przeprowadzone badania mają charakter wyłącznie numeryczny.

Słowa kluczowe

EN

phased array; Lamb waves; damage localization

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 46 nr 4
• Strony: 917--931
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Ostachowicz W.

autor

Wandowski T.

autor

Malinowski P.

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences, Gdansk, Poland Gdynia Maritime University, Faculty of Navigation, Poland,

Bibliografia

• 1. Deutsch W.A.K., Cheng A., Achenbach J.D., 1997, Self-focusing of Rayleigh waves and Lamb waves with a linear phased array, Research in Nondestructive Evaluation, 9, 81-95
• 2. Fomme P., Wilcox P., Lowe M., Cawley P., 2004, Development of a permanently attached guided ultrasonic waves array for structural integrity monitoring, Proc. 16th World Conference on NDT, CD-ROM
• 3. Giurgiutiu V., Bao J., 2004, Embedded-ultrasonic structural radar for insitu structural health monitoring of thin-wall structures, Structural Health Monitoring, An International Journal, 3, 121-140
• 4. Greve D.W., Neumann J.J., Nieuwenhuis J.H., Oppenheim I.J. and Tyson N.L., 2005, Use of Lamb waves to monitor plates: experiments and simulations, Proc. Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems, 5765, 281-292
• 5. Shi-Chang W., Yijun S., 1999, Optimum beam steering of linear phased arrays, Wave Motion, 29, 245-265
• 6. Sundararaman A., Adams D.E., Rigas E.J., 2005, Biologically inspired structural diagnostics through beamforming with phased transducers arrays, International Journal of Engineering Science, 43, 756-778
• 7. Peil U., Loppe S., 2006, Detection of structural changes by means of piezo disc, Proc. Third European Workshop on Structural Health Monitoring, 133-140
• 8. Pena J., Melguizo C.P., Martinez-Ona R., Ullate Y.G., de Espinosa Freijo F.M., Kawiecki G., 2006, Advanced phased array system for structural damage detection, Proceedings of the Third European Workshop on Structural Health Monitoring, 244-250
• 9. Purekar A.S., Pines D.J., 2001, Interrogation of beam and plate structures using phased array concepts, Proc. of 12th International Conference on Adaptive Structures and Technology, 275-288
• 10. Ye Lu, Lin Ye, Zhongqing Su, 2006, Crack identification in aluminium plates using Lamb wave signals of a PZT sensor network, Smart Materials and Structures, 15, 839-849
• 11. Yu L., Giurgiutiu V., 2005, Advanced signal processing for enhanced damage detection with piezoelectric wafer active sensors, Smart Structures and Systems, 1, 185-215
• 12. Zak A., Krawczuk M., Ostachowicz W., Kudela P., Palacz M., 2006, Elastic wave propagation in a cracked isotropic plate, Proceedings of the Third European Workshop on Structural Health Monitoring, 316-323
• 13. Zhongqing Su, Lin Ye, Ye Lu, 2006, Guided Lamb waves for identification of damage in composite structures: A review, Journal of Sound and Vibration, 295, 753-780