Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Damage detection in concrete structures with impedance data and machine learning

Anjum Asraar, Hrairi Meftah, Aabid Abdul, Yatim Norfazrina, Ali Maisarah

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 3

art. no. e149178

EN

This study aims to evaluate the effectiveness of machine learning (ML) models in predicting concrete damage using electromechanical impedance (EMI) data. From numerous experimental evidence, the damaged mortar sample with surface-mounted piezoelectric (PZT) material connected to the EMI response was assessed. This work involved the different ML models to identify the accurate model for concrete damage detection using EMI data. Each model was evaluated with evaluation metrics with the prediction/true class and each class was classified into three levels for testing and trained data. Experimental findings indicate that as damage to the structure increases, the responsiveness of PZT decreases. Therefore, we examined the ability of ML models trained on existing experimental data to predict concrete damage using the EMI data. The current work successfully identified the approximately close ML models for predicting damage detection in mortar samples. The proposed ML models not only streamline the identification of key input parameters with models but also offer cost-saving benefits by reducing the need for multiple trials in experiments. Lastly, the results demonstrate the capability of the model to produce precise predictions.

2

Principles of piezo-based machinery health monitoring

Ostachowicz W., Wandowski T., Malinowski P.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2015

|

nr 127

117--136

EN

In this paper methods used for structural health monitoring of machinery parts are discussed. These methods are based on applications of piezoelectric transducers. Proposed methods are used for assessment of structural machine parts manufactured of carbon fiber reinforced plastics/polymers (CFRP) and glass fiber reinforced plastics/polymers (GFRP). The first discussed method is based on elastic wave propagation and scanning laser vibrometry. This method is based on the fact that any kind of structural discontinuities cause changes in elastic wave propagation within the structure. In the proposed approach elastic waves are generated using piezoelectric transducer and then the waves are registered using scanning laser vibrometer. Here attention was paid on an analysis of elastic wave propagation in simple composite parts and parts with complex structure. The paper presents also results of simulated damage localization. The second method is an electromechanical impedance (EMI) technique. In this case piezoelectric transducer is also effectively used. This transducer is attached to an investigated structure. Due to electromechanical coupling of piezoelectric transducer and a structure, characteristics of mechanical resonances of the structure can be registered through the measurement of electrical parameters of piezoelectric transducer. An initiation of damage causes changes in resonant characteristics of considered structures. As electrical parameter very often impedance, admittance, resistance, conductance or reactance are used. For that purpose electrical impedance analyzer is used. Three parameters have been taken for the analysis. For proposed method effective damage indexes have been proposed.

3

Probability of detection of damage for an electromechanical impedance based SHM system

Rosiek M., Martowicz A., Gallina A., Uhl T.

Diagnostyka

|

2014

|

Vol. 15, No. 4

3--8

EN

The paper presents the assessment results of probability of detection for damages in mechanical structures conducted with a Structural Health Monitoring (SHM) system based on the measurements of electromechanical impedance. The research was carried out with both numerical models and real-life mechanical components. The results of laboratory tests performed in operational conditions for a bolted pipeline connection confirmed usefulness of both the applied monitoring method and the SHM system. The hit/miss and signal response statistical approaches were employed to gain insight into the specific SHM system reliability.

PL

W artykule przedstawiono wyniki oceny prawdopodobieństwa wykrycia uszkodzeń w konstrukcjach mechanicznych dla systemu monitorowania stanu technicznego opartego o pomiary impedancji elektromechanicznej. Badania przeprowadzono zarówno dla modeli numerycznych jak i rzeczywistej konstrukcji mechanicznej, której stan techniczny monitorowano z zastosowaniem opracowanego systemu. Wyniki laboratoryjnych testów działania sytemu uzyskane dla monitorowanego połączenia kołnierzowego części rurociągu potwierdziły przydatność zarówno zastosowanej metody jak i zbudowanego systemu w obszarze monitorowania stanu technicznego konstrukcji mechanicznych. Do oceny prawdopodobieństwa wykrycia uszkodzeń zastosowano techniki statystyczne hit/miss data oraz signal response data.

4

Koncepcja i analiza sensora/aktuatora piezoelektrycznego do pomiaru procesu starzenia się ludzkiej skóry

Sienkiewicz Ł., Rouchon J.-F., Ronkowski M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2013

|

Nr 4(100), cz. 2

83--88

PL

Niniejszy artykuł przedstawia nową koncepcję piezoelektrycznego sensora/aktuatora przeznaczonego do pomiaru właściwości mechanicznych tkanek miękkich a w szczególności skóry ludzkiej. Wyjaśnione jest analityczne podejście z wykorzystaniem schematu zastępczego Mason’a określającego aktuator w stanie rezonansu oraz opis metody impedancji elektromechanicznej wykorzystanej w systemie pomiarowym. Analiza z użyciem metody elementów skończonych jest przedstawiona w celu oceny wybranej struktury sensora/aktuatora. Zaproponowana metoda pomiaru jest zweryfikowana eksperymentalnie za pomocą prototypu sensora/aktuatora typu bimorph.

EN

This paper is devoted to a new conception of a piezoelectric sensor/actuator designed for the characterization of mechanical properties of the human skin. An theoretical analytical approach is shown In order to establish the link between the electromechanical Mason diagram obtained for a resonance frequency and the contact stiffness calculated with the Hertz’s theory. A finite element method analysis is then presented in order to assess the performance of the chosen topology of piezoelectric sensor/actuator. Finally, the proposed method of impedance characterization is verified experimentally by a prototype of bimorph sensor/actuator.

5

SHM system based on impedance measurements

Martowicz A., Rosiek M., Uhl T.

Diagnostyka

|

2011

|

nr 3(59)

3-8

EN

The paper presents the results of laboratory testing procedure applied for the SHM system developed at AGH-UST Department of Robotics and Mechatronics, Poland. Experimental setup has allowed for the measurement of electromechanical impedance with piezoelectric transducers bonded on an aluminum panel. In the paper there are presented the principle of nondestructive testing based on the impedance measurement, the description of developed SHM system and the results of performed experiments. It is shown how local changes introduced into the panel properties influence measured electromechanical impedance.

PL

Artykuł przedstawia wyniki testów laboratoryjnych przeprowadzonych dla systemu monitorowania stanu technicznego konstrukcji opracowanego w Katedrze Robotyki i Mechatroniki AGH w Krakowie. Zbudowane stanowisko pomiarowe umożliwiło pomiar impedancji elektromechanicznej za pomocą przetworników piezoelektrycznych przytwierdzonych do aluminiowej płyty. W artykule opisano metodę realizacji nieniszczących testów bazujących na pomiarach impedancji, przedstawiono opracowany system monitorowania oraz wyniki uzyskane w przeprowadzonych eksperymentach. Przedstawiono wpływ lokalnych zaburzeń własności płyty na zmierzone wartości impedancji elektromechanicznej.

6

Wykorzystanie pomiarów impedancji elektromechanicznej do detekcji uszkodzeń konstrukcji mechanicznych

Martowicz A., Rosiek M., Uhl T.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 9

707-710

PL

Pomiar impedancji elektromechanicznej umożliwia detekcję oraz śledzenie rozwoju różnego rodzaju uszkodzeń występujących w konstrukcjach mechanicznych. Nieniszczący charakter badań pozwala na stały monitoring stanu wrażliwych komponentów. Koncepcja systemu monitorowania konstrukcji bazującego na pomiarach impedancji elektromechanicznej wykorzystuje własność sprzężenia elektromechanicznego przetwornika piezoelektrycznego przyklejonego do konstrukcji. Wnioskowanie o zaistnieniu uszkodzenia mechanicznego dotyczy przede wszystkim obszaru znajdującego się w bezpośrednim otoczeniu przetwornika i jest przeprowadzane na podstawie analizy zmienności zmierzonej impedancji elektromechanicznej. W artykule przedstawiono definicję i sposób pomiaru impedancji elektromechanicznej. Ponadto scharakteryzowano metody monitoringu wykorzystujące impedancję elektromechaniczną oraz opisano możliwości ich praktycznego wykorzystania.

EN

The paper deals with electromechanical impedance-based and non-destructive methods used for damage detection in mechanical structures. In section 1 the overview of methods is presented including main idea, used physical phenomenon, characteristics of mounted piezoelectric transducers, possible areas of applications and comparison to other monitoring techniques. In section 2 the definition of electromechanical impedance is presented. Direct and reverse piezoelectric effects are determined by matrix constitutive equation for piezoelectric transducers. Equation describing electromechanical admittance is presented for exemplary model of structure with transducer. Equivalent electrical model of transducer is also described. Section 3 presents most commonly used processing techniques applicable for measured data to determine damage indicators. Exemplary kinds of detected damages and monitored structures are listed in section 4. The last section summarizes the paper and presents concluding remarks.