Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical Analysis of Lamb Wave Propagation in Composite Plate with Different Fiber Orientation Angles – Acoustic Emission Approach

Rzeczkowski Jakub

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2023

|

Vol. 17, no 5

104--113

EN

This paper aims at numerical finite element (FEM) research of guided Lamb waves propagation in multidirectional composite plates. All simulations were conducted in the Abaqus/CAE software by using the dynamic/explicit solver. The material considered in this work was carbon/epoxy composite laminate with [90⁰/θ/θ/θ/-θ/-θ/-θ/90⁰] stacking sequence where θ set was equal 0⁰, 30⁰, 45⁰, 60⁰ and 90⁰. The main goal of the analysis was to evaluate the influence of fiber orientation angles θ on propagation behavior of the separate symmetric S0 and asymmetric A0 Lamb wave modes. Numerical model was created by using the C3D8R brick element. The Lamb waves were generated by using concentrated force with 200 kHz frequency. The acoustic signal generated by travelling wave was registered at two nodes that represent the acoustic emission sensors. Obtained results were presented in tabular form where separate mode velocities were collected and on the normalized displacement versus time plots depicted registered wave signals. In addition, the contour diagrams and through-thickness deformations plots were created to present behavior of the extensional and the flexural modes. The greatest value of the S0 mode velocity was obtained for unidirectional laminates whereas the lowest for composite plate with 45⁰ fiber orientation angle. The asymmetric mode found to generate slightly greater deformation of plate in XZ plane than the symmetric. Recognition of the Lamb wave behavior in multidirectional laminates will allow to better planning the experimental acoustic emission tests.

2

Experimental validation of the sensing capabilities of tunable interdigital transducer

Mańka M.

Diagnostyka

|

2018

|

Vol. 19, No. 1

49--56

EN

Modern systems and methods of Structural Health Monitoring (SHM) and Non Destructive Testing (NDT) require new types of transducers. In this paper, a new type of Lamb Wave transducer, the Tunable Interdigital Transducer (T-IDT), developed at AGH University of Science and Technology, is presented and its sensing capabilities are discussed based on experimental tests. The properties of the proposed transducer are similar to those of a traditional Interdigital Transducer (IDT), except for its ability to change the wavelength to which the transducer is tuned without introducing any physical changes in the electrode layout. In the paper, three sets of experiments are presented. The first two determine the ability of the transducer to measure the distance of damage from the transducer. The last set of experiments investigates the angular sensitivity of the proposed transducer for modelled damage. The presented results are compared to ones obtained with a traditional IDT.

PL

Nowoczesne systemy i metody Monitorowania Stanu Konstrukcji (ang. SHM) oraz techniki Badań Nieniszczących (ang. NDT) wymagają opracowywania coraz to nowszych typów przetworników. W artykule został przedstawiony nowy typ przetwornika do badań z wykorzystaniem fal powierzchniowych Lamb’a, opracowany na Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie a nazwany przez jego twórców Dostrajalnym Przetwornikiem Międzypalczastym (ang. T-IDT). Właściwości prezentowanego przetwornika T-IDT są zbliżone do właściwości tradycyjnego IDT z jedną różnicą mianowicie przetwornik T-IDT może zostać dostrojony do określonej długości fali bez potrzeby wprowadzania zmian w jego strukturze. W artykule zostały przedstawione trzy serie eksperymentów dotyczących badań zdolności przetwornika do wykrywania uszkodzeń. W pierwszych dwóch seriach badana była zdolność przetwornika do wykrywania i określenia odległości uszkodzenia od przetwornika. Natomiast trzecia seria badań dotyczyła czułości przetwornika na uszkodzenie w zależności od jego pozycji kątowej względem przetwornika. Wszystkie wyniki eksperymentów uzyskane z zastosowaniem przetworników T-IDT zostały porównane z wynikami uzyskanymi z wykorzystaniem tradycyjnych przetworników IDT.

3

Computer-aided prototyping of interdigital transducers for the structural health monitoring of planar structures

Mańka M., Ambroziński Ł., Uhl T.

Mechanics and Control

|

2013

|

Vol. 32, no. 2

69--76

EN

In recent years an intensive research activity into the application of guided waves (GWs) for structural health monitoring (SHM) can be observed. For instance, Lamb waves (LWs) have shown a great potential in monitoring of thin, planar structures. However, due to the dispersive and multimodal nature of the LWs, their snapshots can consist of many pulses even for an intact structure, which makes damage detection very complex. Moreover, small PZT transducers, most commonly used in SHM systems, act normally as omni-directional wave sources; therefore, dense or sparse transducers networks are required for damage localization. Some of the above-mentioned drawbacks of single PZT emitters and sensors can be overcome using interdigital transducers (IDT) designed to excite and sense a single, selected mode. The mode-tuning is performed by changing the span of finger electrodes to match the wavelength of the excited mode for the selected frequency. An IDT is a directional source, therefore, it generates a wave steered to the direction perpendicular to the electrodes. The width of the excited main lobe can be determined by the length of the electrodes. Since many parameters of the IDTs infl uence the LWs propagation, techniques for the simulation of the wave excitation and propagation are needed. In the paper, numerical tools for the computer aided design and virtual prototyping of the IDTs are presented. The simulation technique is based on the frequency-dependent transfer function of the structure, and due to its computational efficiency it can be used for fast testing of IDTs’ performance and for preliminary transducer design for further finite element simulations, and prototyping.

PL

W ostatnich latach obserwowany jest gwałtowny rozwój technik monitorowania stanu konstrukcji (ang. SHM) opartych na metodach ultradźwiękowych. Jednym z typów fal, szczególnie przydatnych do monitorowania konstrukcji płytowych, są fale Lamba. Jednakże ich dyspersyjny i wielopostaciowy charakter powoduje, że proces detekcji uszkodzeń z ich zastosowaniem wymaga zastosowania zawansowanego przetwarzania sygnałów. Ponadto, typowe przetworniki PZT, generują falę wielokierunkową, co powoduje potrzebę stosowania wielu przetworników w celu lokalizacji uszkodzenia. Przetworniki międzypalczaste (ang. IDT) są wolne od niektórych, wspomnianych powyżej, wad przetworników PZT, gdyż są one projektowane do wzbudzania i wykrywania wybranych postaci drgań. Dostrajanie przetwornika do danej postaci drgań odbywa się przez zmianę rozstawu elektrod palczastych tak, aby odległość pomiędzy elektrodami podłączonymi do tej samej fazy odpowiadała długości fali w wybranej częstotliwości. Przetworniki IDT są źródłami kierunkowymi, fala jest generowana w kierunku prostopadłym do elektrod palczastych, a szerokość głównej wiązki może być sterowana poprzez długość elektrod. W artykule przedstawione zostały opracowane przez autorów narzędzia do komputerowego wspomagani projektowania i symulacji działania przetworników IDT oraz ich weryfi kacja eksperymentalna. Opracowane narzędzia symulacyjne, oparte na częstotliwościowo zależnej funkcji przejścia, jest bardzo wydajne obliczeniowo i pozwala na szybką identyfi kację właściwości.

4

Efficient and low cost PZT network for detection and localization of damage in low curvature panels

Constantin N., Sorohan S., Gavan M., Raetchi V.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2011

|

Vol. 49 nr 3

685-704

EN

The paper presents results obtained in creating an efficient inspection technique, based on the Lamb wave method, by using a powerful central signal generator, a network of receivers and a simple triangulation algorithm for detecting and localizing a defect/damage in metallic or composite panels. This is intended to be done in two variants: (i) with a fixed central PZT patch able to blast powerful omnidirectional waves of the desired frequency, shape and duration and (ii) with a variable angle mobile actuator able to generate powerful guided waves. The first variant is aimed for online monitoring, while the second, for field inspections. At this stage, only numerical simulations of the first variant have been made, with promising results in metallic panels.

PL

W artykule zaprezentowano rezultaty badań dotyczących opracowania efektywnej metody inspekcji materiałów opartej na zastosowaniu fal Lamba wytwarzanych silnym centralnym generatorem sygnału oraz układem sieci czujników umożliwiającym wprowadzenie algorytmu triangulacji do wykrywania i lokalizowania uszkodzeń w pa- nelach metalicznych i kompozytowych. Zbadano dwa warianty realizacji tego celu: (i) poprzez naklejenie centralnego wzbudnika piezoceramicznego pozwalającego wygenerować wielokierunkową falę o zadanej częstotliwości, kształcie i czasie trwania, (ii) poprzez użycie mobilnego aktuatora o sterowanym kącie działania zdolnego do wytworzenia silnej fali prowadzonej. Pierwszy wariant jest przewidziany do ciągłego monitoringu konstrukcji, drugi do badań w terenie. Na obecnym etapie zrealizowano jedynie badania symulacyjne dla pierwszego wariantu, otrzymując obiecujące wyniki w przypadku paneli metalicznych.

5

Modelling of thermoelastic Lamb waves in a plate bordered with viscous fluid of varying temperature

Sharma J. N., Sharma R.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2010

|

Vol. 15, no 1

217-236

EN

The propagation of thermoelastic waves in a homogeneous isotropic, thermally conducting plate bordered with layers (or half-spaces) of a viscous fluid on both sides is investigated. The problem has been modeled by employing non classical theory of thermoelasticity to carry the investigation. The secular equations for governing the symmetric and antisymmetric wave motion of the plate, in completely separate terms, are derived. The results in the context of classical conventional coupled and uncoupled theories of thermoelasticity in case of viscous and inviscid fluid loadings have been obtained as particular cases from the present analysis. The regions of the secular equation, waves of short wavelength and waves of long wavelength have also been discussed and deduced. Finally, in order to illustrate the analytical results, the numerical solution is carried out for an aluminum-epoxy composite material plate bordered with layers (or half-spaces) of light and heavy water. The results have been deduced and compared with the existing ones in relevant publications available in the literature at various stages of this work.

6

Zastosowanie ultradżwiękowej fali Lamba do oceny połączeń adhezyjnych

Mańczak R.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Maszyny Robocze i Transport

|

2008

|

Nr 63

51-58

PL

Metodę badań ultradźwiękowych można zastosować do nieniszczącej kontroli połączeń ad-hezyjnych. W pracy zweryfikowano doświadczalnie możliwość wykorzystania ultradźwiękowej tali Lamba do oceny wybranych połączeń adhezyjnych. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem standardowej aparatury do badań ultradźwiękowych oraz specjalnie przygotowanych próbek. W wyniku badań uzyskano także wyniki potwierdzające wrażliwość parametru wzmocnienia tali Lamba na obecność powłoki adhezyjnej na podłożu. Jako cel dalszych badań wskazano powiązanie parametrów tej fali z parametrami mechanicznymi połączenia adhezyjnego, np. z wytrzymałością na odrywanie.

EN

The ultrasonic method can be used to nondestructive testing of adhesive bonds. The goal of this work was an experimental verificalion of possibility of application ultrasonic Lamb wave to evaluation of selecled adhesive joints. AM iiwestigations were carried out with aid of typical ultrasonic apparatus for specially prq)ared samples. The results received show that the Lamb wave is very sensitive to the adhesive bonds. Further research should be aimed an obtainment the relalions between ultrasonic parameters and mechanical characteristics of the bond between coating and substrate.