Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Coda wave interferometry for monitoring the fracture process of concrete beams under bending test

Knak Magdalena, Wojtczak Erwin, Rucka Magdalena

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 3

art. no. e144118

EN

Early detection of damage is necessary for the safe and reliable use of civil engineering structures made of concrete. Recently, the identification of micro-cracks in concrete has become an area of growing interest, especially when it comes to using wave-based techniques. In this paper, a non-destructive testing approach for the characterization of the fracture process was presented. Experimental tests were performed on concrete beams subjected to mechanical degradation in a 3-point bending test. Ultrasonic waves were registered on a specimen surface by piezoelectric transducers located at several points. Then, the signals were processed taking advantage of wave scattering due to micro-crack disturbances. For early-stage damage detection, coda wave interferometry was used. The novelty of the work concerns the application of the complex decorrelation matrix and the moving reference trace approach for better distinguishment of sensors located in different parts of a crack zone. To enhance coda wave-based damage identification results, optical imaging of crack development was performed by means of digital image correlation measurement. The results obtained showed that the coda wave interferometry technique can be successfully used as a quantitative measure of changes in the structure of concrete. The results also indicated that the course of decorrelation coefficient curves enabled the identification of three stages during degradation, and it depended on the location of acquisition points versus the crack zone.

2

Contactless ultrasonic method for determining knitted fabrics tension

Zashchepkina N. M., Zdorenko V. G., Markin M. O., Barilko S. V., Shipko D. O.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2022

|

Vol. 112, nr 1

13--24

EN

Purpose: of this paper is to provide operational tension control of fabric on knitting equipment using ultrasonic contactless transducers to improve the quality characteristics of the finished product. Design/methodology/approach: It has been established that the amplitude of ultrasonic waves passing through different zones of the textile material can be used to determine the tension of the knitted fabric over the entire width of its fabric. Findings: The possibility and expediency of determining the fabric tension on knitting equipment by using the ultrasonic contactless method has been shown. The tension of the knitted fabric in its manufacture is the main technological parameter, the value of which determines the physical, mechanical and consumer properties of the finished fabric, especially basis weight. The use of operational technological control of the tension of knitted fabrics directly during their production will improve the quality of finished products, and, accordingly, the reliability of use in personal protective equipment, in particular in body armour. It has been proposed to determine the tension of knitted fabrics in their production on knitting equipment by changing the amplitude of ultrasonic waves passing through the material under the action of tension, which also changes during the movement of the process equipment. The proposed contactless method is quite promising, since it has a number of significant advantages over the existing contact methods. In the course of the research, experimental measurements of the amplitude of ultrasonic waves have been carried out. These waves passed through samples of fabric of various materials while stretching. The samples of knitted fabrics were irradiated with an ultrasonic pulse signal with a wave frequency of 40 kHz. The samples of knitted fabrics from 58x2 Tex Kevlar threads and high molecular weight 44x3 Tex polyethylene yarns with double weave 1x1 elastic have been taken as a basis for the research. Research limitations/implications: For textile fabrics, the structure of which does not allow stretching through pores under the action of tension, it is necessary to additionally adjust the contactless sensors in frequency and capacity depending on the corresponding sample. Practical implications: The values of the measured amplitudes of ultrasonic vibrations that have passed the controlled material have been obtained. These values were compared with the amplitude of the waves passing through the fabric sample when the initial tension was applied to it. After that, the total current value of the tension of each sample of the knitted fabric in its three zones was determined. The distribution of the total tension in different zones of the sample material was also determined. Originality/value: The dependences of the amplitude of ultrasonic waves, transmitted through the textile material in its different zones, on the value of the total tension, and on the value of the distribution of the tension of the fabric over its entire width were obtained. The deviations δu of the tension display between the determination of this parameter by the standard and ultrasonic methods are shown. The deviations δU between the amplitudes of waves passing through different zones of the controlled fabric are also determined.

3

Kondycjonowania falami ultradźwiękowymi, a stężenie wybranych wskaźników w odcieku z odwadniania osadów ściekowych

Skarżyński S., Bartkowska I.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2018

|

Nr 6

219--222

PL

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań wybranych wskaźników zanieczyszczeń odcieku z odwadniania osadów ściekowych poddanych procesowi kondycjonowania falami ultradźwiękowymi. Wskaźnikami, na które zwrócono szczególną uwagę są związki biogenne (azot Kjeldahla i fosfor ogólny) oraz ogólny węgiel organiczny i zawiesina ogólna.

EN

This article presents the results of research on selected indicators of effluent from sewage sludge dewatering after applying on them the conditioning process using ultrasonic waves. The discussed indicators are biogenic compounds (Kjeldahl nitrogen and total phosphorus) and total organic carbon and total suspended solids.

4

Lamb wave-based monitoring of shear failure of an adhesive lap joint

Rucka M., Wojtczak E., Lachowicz J.

Diagnostyka

|

2018

|

Vol. 19, No. 4

51--57

EN

The paper presents a study on the elastic wave propagation in adhesive joints of steel plates subjected to tensile loading. A single lap joint was chosen for analysis because of its simplicity and plurality of applications. Experimental investigations consisted of the uniaxial extension of prepared specimens. Force and displacement values were recorded by a testing machine. Simultaneously, guided Lamb waves were excited and signals of their propagation were collected in a number of points by piezoelectric transducers attached to the specimen surface. Further processing of signals allowed to determine some disturbances in gathered data. The continuous wavelet transform revealed discontinuities in force-displacement relations. The Fourier transform showed changes in frequency values of recorded signals. Large disturbances of the root mean square values were also observed. The results of all analyses allowed to conclude that the identification of partial degradation state before the sample destruction was possible.

PL

Artykuł przedstawia badania propagacji fal sprężystych w połączeniach klejonych płyt stalowych poddanych działaniu obciążenia rozciągającego. Pojedyncze złącze zakładkowe zostało wybrane do analizy ze względu na jego prostotę i mnogość zastosowań. Badania eksperymentalne polegały na jednoosiowym rozciąganiu przygotowanych próbek. Wartości siły i przemieszczenia były zapisywane przez maszynę wytrzymałościową. Jednocześnie, wzbudzano fale prowadzone Lamba, a sygnały ich propagacji rejestrowano w kilku punktach za pomocą czujników piezoelektrycznych przymocowanych do powierzchni próbki. Dalsza obróbka sygnałów pozwoliła na wykrycie pewnych zaburzeń w zebranych danych. Ciągła transformacja falkowa ukazała nieciągłości w zależnościach siła-przemieszczenie. Transformacja Fouriera pokazała zmiany w wartościach częstotliwości zarejestrowanych sygnałów. Zaobserwowano także duże skoki wartości średniej kwadratowej. Wyniki przeprowadzonych analiz pozwoliły na sformułowanie wniosku, iż identyfikacja stanu częściowej degradacji przed zniszczeniem próbek była możliwa.

5

Evaluation of the Effectiveness of Low-Density Couplants in Ultrasonic Tests

Krawczyk R.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2018

|

Vol. 62, No. 4

17--24

EN

The article presents the analysis of the effectiveness of acoustic feedback required in ultrasonic contact tests. The analysis included low-density couplants, the use of which aimed to provide the most effective transfer of the beam of ultrasonic waves from the probe to an element subjected to an ultrasonic test. The tests were performed using a normal probe emitting longitudinal waves and an angle probe emitting shear waves. The tests involved the use of standard specimens as well as steel specimens having various test surfaces.

PL

Przedstawiono analizę skuteczności sprzężenia akustycznego wymaganego w badaniach ultradźwiękowych kontaktowych. W analizie uwzględniono środki sprzęgające charakteryzujące się małą gęstością mające na celu jak najskuteczniejsze przeniesienie wiązki fal ultradźwiękowych z głowicy do elementu badanego. Badania przeprowadzono głowicą normalną fal podłużnych i kątową fal poprzecznych na próbkach wzorcach oraz próbkach stalowych o różnych rodzajach powierzchni badania.

6

Evaluation of the Effectiveness of High-Density Couplants in Ultrasonic Tests

Krawczyk R.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2018

|

Vol. 62, No. 3

51--58

EN

The article presents the analysis of the effectiveness of acoustic feedback required in ultrasonic contact tests. The analysis included high-density couplants, the use of which aimed to provide the most effective transfer of the beam of ultrasonic waves from the probe to an element subjected to an ultrasonic test. The tests involved the use of standard specimens nos. 1 and 2 and special steel specimens having various test surfaces. The tests were performed using a normal probe emitting longitudinal waves and an angle probe emitting transverse waves.

PL

Przedstawiono analizę skuteczności sprzężenia akustycznego wymaganego w badaniach ultradźwiękowych kontaktowych. W analizie uwzględniono środki sprzęgające charakteryzujące się dużą gęstością mające na celu jak najskuteczniejsze przeniesienie wiązki fal ultradźwiękowych z głowicy do elementu badanego. Badania przeprowadzono głowicą normalną fal podłużnych i kątową fal poprzecznych na próbkach wzorcowych nr 1 i 2 i specjalnych próbkach stalowych o różnych rodzajach powierzchni badania.

7

Coating synthetic materials with zinc oxide nanoparticles acting as a UV filter

Woźniak B., Dąbrowska S., Wojnarowicz J., Chudoba T., Łojkowski W.

Szkło i Ceramika

|

2017

|

R. 68, nr 3

15--17

EN

Zinc oxide (ZnO) is one of physical filters that effectively absorb ultraviolet light in the UV-A range. ZnO produced at the Laboratory of Nanostructures was characterised by nanometric particle size of 28±4 nm (SSA BET). By coating the surface of a transparent film of polyethylene terephthalate (PET) with ZnO nanoparticles, the authors aimed at obtaining a coating that absorbs UV-A radiation. The coating process took place in a water suspension of ZnO, in which the phenomenon of acoustic cavitation was triggered, where the implosion of cavitation bubbles led to deposition of ZnO nanoparticles on the PET film surface. As part of the work, optimum parameters of the PET film coating process were developed, thus obtaining a filter in the form of a ZnO coating that effectively absorbs UV light.

PL

Tlenek cynku (ZnO) jest zaliczany do filtrów fizycznych skutecznie pochłaniających światło ultrafioletowe w zakresie UV-A. ZnO wytworzony w Laboratorium Nanostruktur charakteryzował się nanometryczną wielkością cząstek 28±4 nm (SSA BET). Pokrywając powierzchnię transparentnej folii z politereftalanu etylenu (PET) nanocząstkami ZnO autorzy mieli na celu uzyskanie warstwy pochłaniającej promieniowanie UV-A. Pokrywanie odbywało się w wodnej zawiesinie ZnO, w której wytworzono zjawisko kawitacji akustycznej, gdzie implozja pęcherzy kawitacyjnych prowadziła do osadzenia się nanocząstek ZnO na powierzchni folii PET. W ramach prac opracowano optymalne parametry procesu pokrywania folii PET uzyskując filtr w postaci warstwy ZnO, skutecznie pochłaniającej światło UV.

8

Pozycjonowanie kombajnu chodnikowego w wyrobisku korytarzowym

Bartoszek S.

Maszyny Górnicze

|

2016

|

R. 34, nr 1

22--35

PL

W artykule opisano zagadnienie pozycjonowania kombajnu chodnikowego podczas drążenia wyrobiska korytarzowego. Zaprezentowano metodę określania jego bieżącego położenia i orientacji podczas poruszania się według dowolnej trajektorii. Metoda bazuje na zjawiskach falowych i stanowi podstawę do opracowania adaptacyjnego układu sterowania kombajnem chodnikowym. Praca realizowana była w ramach granta doktoranckiego finansowanego ze środków statutowych ITG KOMAG.

EN

Problem of positioning the roadheaders during development of roadway is presented. The method for determination of current position and orientation of the roadheader during its movement along the set trajectory is given. The method bases on wave phenomena and is the basis for development of the roadheader adaptive control system. The project was realized within the doctor’s grant financed form KOMAG’s statutory funds.

9

Rodzaje sond w ultrasonografii

Jędrzejewska M., Węckowski B., Jankowski P.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2015

|

Vol. 4, nr 2

106--108

PL

W obrazowaniu ultrasonograficznym stosuje się fale ultradźwiękowe o częstotliwościach od pojedynczych MHz do ok. 30 MHz. Jeżeli nie jest wymagana wysoka rozdzielczość, jak np. w badaniu jamy brzusznej, używa się niskich częstotliwości – ich tłumienie jest stosunkowo niewielkie, co umożliwia wykonanie badań struktur zlokalizowanych głębiej wewnątrz ciała. Jeśli jednak zależy nam na wysokiej rozdzielczości, np. podczas obserwacji zmian rakowych skóry lub oka, gdzie zasięg fali może być krótki, zachodzi konieczność stosowania fal o najwyższych częstotliwościach. Miarą sprawności zamiany energii elektrycznej w energię akustyczną jest współczynnik sprzężenia elektromechanicznego.

10

Ultrasound monitoring for evaluation of damage in reinforced concrete

Rucka M., Wilde K.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2015

|

Vol. 63, nr 1

65--75

EN

The paper deals with automated monitoring of damage evolution in concrete elements subjected to three-point bending tests. The monitoring is based on the nonlinear interactions of traveling ultrasonic waves with micro-crack zones inside the concrete specimens and surface-breaking cracks. The developed procedure assumes semi-continuous ultrasonic testing during the element full loading cycle and generation of the power spectral density maps for the on-line assessment of the degradation process. Two damage indicators are introduced to evaluate micro- and macro-damage. The preliminary experimental results show that the proposed automated monitoring system provides an effective method for the evaluation of progressive damage in concrete.

11

Zastosowanie metod ultradźwiękowych w procesie regeneracji części maszyn

Wilczarska J.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2014

|

Nr 2

125--126

PL

Wzrost zainteresowania badaniami ultradźwiękowymi wynika z ich nieniszczącego charakteru, który zapewnia ocenę trwałości elementów maszyn podczas działania obciążeń, identyfikację przydatności technologicznej i eksploatacyjnej materiału oraz ocenę niezawodności i bezpieczeństwa maszyny, nie ingerując znacząco w jego strukturę i właściwości użytkowe. W pracy przedstawiono metody badań ultradźwiękowych oraz aparaturę badawczą wykorzystywaną do tych badań. Szczególną uwagę zwrócono na możliwości cyfrowego ultradźwiękowego defektoskopu CUD.

EN

Increased interest in ultrasonic inspection methods providing the assessment of machine elements' stability during load operation, identification of material performance and technological suitability, and finally machine reliability and safety assessment, without interfering significantly into their structure and properties, is caused by non-destructive nature of these methods. A method of ultrasonic testing and research equipment used for these studies are presented in the paper. Particular attention is drawn to possibilities and characteristics of the digital ultrasonic flaw detector CUD.

12

Podstawy obrazowania USG. Cz. 1

Jędrzejewska M., Jankowski P., Węckowski B.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2014

|

Vol. 3, nr 2

59--65

PL

Badanie ultrasonograficzne (USG) jest najczęściej wykorzystywaną metodą diagnostyki chorób wnętrza ciała. Pozwala na obserwację przestrzeni anatomicznych oraz wielkości, kształtów i położenia organów oraz ich wnętrza. Zaletą tej metody jest nieinwazyjność oraz bezpieczeństwo stosowania dla pacjenta, nawet w krótkich odstępach czasowych pomiędzy badaniami. Diagnostyczna możliwość zobrazowania odpowiedniej struktury uwarunkowana jest w dużej mierze zastosowaniem dedykowanej sondy. Potrzeba poprawiania obrazu USG ciągle wymusza konstruowanie nowych, anatomicznie dopasowanych konstrukcji sond. W artykule przedstawiono zasady działania aparatu USG oraz wyjaśniono zjawiska występujące podczas badania ultradźwiękami.

13

Ultradźwięki jako narzędzie badań nanomateriałów

Hornowski T., Józefczak A., Skumiel A.

Postępy Fizyki

|

2013

|

T. 64, z. 3-6

116--119

PL

Rozchodzeniem się fal ultradźwiękowych i słyszalnych rządzą te same prawa fizyczne, a tym, co je różni, jest przede wszystkim częstotliwość. Ta pozornie drobna różnica ma ogromne konsekwencje praktyczne. Fale sprężyste o dużych częstotliwościach dają sie łatwo kształtować w wąskie wiązki, co umożliwia ich wykorzystanie do kierunkowego sondowania właściwości ośrodka lub aktywnego wpływu na jego stan za pomocą temperatury lub nieliniowych zjawisk w rodzaju kawitacji.

14

Wykorzystanie współczynnika odbicia fal ultradźwiękowych do oceny kontaktu powierzchni chropowatych

Starzyński G., Mackiewicz S., Szelążek J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 2

71--79

PL

Dla zrozumienia wielu procesów zachodzących na styku dwóch elementów (tarcia, zużycia, połączeń skurczowych) niezbędna jest możliwość wyznaczenia lub obliczenia rzeczywistej powierzchni styku oraz sztywności kontaktowej. Jedną z technik stosowanych w badaniach kontaktu jest badanie odbicia fal ultradżwiękowych od kontaktujących się pod obciążeniem powierzchni. Gdy fala ultradźwiękowa pada na granicę kontaktujących się chropowatych powierzchni, część jej energii przechodzi do drugiego ośrodka, a część odbija się od pustych przestrzeni. Z literatury znana jest zależność miedzy współczynnikiem odbicia fali ultradźwiękowej a sztywnością kontaktową. W pracy przedstawiono unikatowe W Polsce urządzenie do jednoczesnego mierzenia odkształcenia stykowego i współczynnika odbicia dla fali podłużnej (L), jak i fali poprzecznej (T), padającej na kontaktujące się powierzchnie. Korzystając z niego, można obliczyć sztywność normalną (na podstawie wyników pomiarów za pomocą fal podłużnych) oraz styczną (na podstawie pomiarów za pomocą fal poprzecznych) w funkcji stykowego obciążenia normalnego. W pierwszym etapie badań współczynnik odbicia fali ultradźwiękowej był mierzony na próbkach ze stali 45 po trzech różnych obróbkach powierzchniowych: kulowanych (Sa = 5,2 um), frezowanych (Sa = 2,6 um) i piaskowanych (Sa = 0,65 um). Powierzchnie te były obciążane w granicach od 0 do 800 MPa przez sztywną, bardzo gładką powierzchnię stempla, a następnie odciążane. Pomiary dla fali poprzecznej i podłużnej prowadzono zarówno podczas obciążania, jak i odciążania. Z pomiarów i późniejszych obliczeń uzyskano zależności sztywności kontaktowej w funkcji normalnego obciążenia i odciążenia powierzchni. Sztywność kontaktowa rośnie z obciążeniem i osiąga największe Wartości (rzędu 6 GPa/um) dla najmniej chropowatej powierzchni piaskowanej i jest ponad 10 razy większa od sztywności powierzchni kulowanej. Kolejna część eksperymentu dotyczyła oceny wpływu rodzaju materiału na sztywność kontaktową. Wykonano próbki z trzech różnych stali: węglowej 45, chromowo manganowej 40HM oraz konstrukcyjnej S235 o znacząco różniących się granicach plastyczności. Badania wykazały, że fale poprzeczne nie reagują na zmianę właściwości wytrzymałościowych stali, a fale podłużne są wyraźnie wrażliwe na zmianę granicy plastyczności i wytrzymałości materiału próbek. Różne przebiegi sztywności kontaktowej dla fali podłużnej i poprzecznej, uzyskane na próbkach o takiej samej chropowatości, ale różnej granicy plastyczności, dowodzą możliwości wykorzystania techniki ultradżwiękowej do przybliżonej, nieniszczącej oceny tego ważnego parametru materiałowego.

EN

The ability to determine or calculate the real contact area and interfacial (contact) stiffness to understand many of the processes taking place at the interface between two elements (friction, wear, Shrink connections) is required. One of the techniques used in the study of contact is monitoring of the ultrasonic wave reﬂection coefﬁcient from the contacting surfaces under load. When the ultrasonic waves strikes the border contacting rough surfaces, part of its energy is transmitted into a second medium and the other part is reﬂected from the cavities. From the literature the dependence reﬂection coefﬁcient - interfacial stiffness is known. The paper presents a device unique in Poland for simultaneous measurement of the contact strain and reﬂection coefﬁcient of longitudinal waves (L) and transverse wave (T) striking the surfaces of two solids in contact. The normal stiffness can be calculated (from longitudinal waves measurement) and tangential stiffness (from transverse waves measurement) as a function of the contact normal load. In the ﬁrst stage of the study, an ultrasonic wave reﬂection coefﬁcient was measured on the samples of steel 45 after three different surface treatments: shot peened (Sa = 5.2 um), mifled (Sa = 2.6 um), and sandblasted (Sa = 0.65 um). These surfaces were loaded up to 800 MPa by a rigid, very smooth stamp surface and then unloaded. Measurements of the transverse and longitudinal waves reﬂection were realized during both loading and unloading. The interfacial stiffnesses were obtained from the measurements and subsequent calculations as a function of normal loading and unloading. The interfacial stiffness increases with load and reaches the highest value (about 6 GPa/um) for the sandblasted surface and is 10 times higher compared to the stiffness of the shot peened surface. In the second stage of the experiment, the inﬁuence of the material mechanical properties on the contact stiffness was evaluated. Three types of samples were manufactured ofdifferent steel: carbon 45, chrome and manganese 40HM and construction steel S235 with signiﬁcantly different yield limits. The studies have shown that transverse waves do not respond to changes in the mechanical properties of steel, but the longitudinal waves are sensitive to changes in the yield strength of the samples. Different values of interfacial stiffness for longitudinal and transverse waves, obtained from samples of the same roughness but different yield show the possibility of ultrasonic evaluation of this important material parameter in a non-destructive way.

15

Czyszcząca nakładka do zębów typu Ultrasonic

Panek M., Danioł M., Koryciak S.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2012

|

Vol. 18, nr 2

144-146

PL

Celem projektu było stworzenie innowacyjnego urządzenia do mycia zębów, niewymagającego interwencji ze strony użytkownika. Głównym procesem, na podstawie którego działa czyszcząca nakładka do zębów, jest zjawisko kawitacji, które towarzyszy podczas powstawania fal ultradźwiękowych. Urządzenie powstaje głównie z myślą o osobach z ograniczoną sprawnością ruchową, które mogą mieć problemy z "tradycyjnym" myciem zębów. Dzięki stworzonemu projektowi proces ten zostanie maksymalnie uproszczony i zautomatyzowany, a dokładność, z jaką ultradźwięki penetrują szczeliny międzyzębowe, zapewni bardzo dobrą skuteczność w profilaktyce przeciwpróchniczej.

EN

The aim of this project was to create an innovative device for cleaning teeth, requiring no user intervention. The main process, by which the cleaning action is based on the overlay is the effect of cavitation, which is accompanied by the formation of ultrasonic waves. The device was primarily designed for people with reduced mobility, which may have problems with "traditional" cleaning teeth. The tooth cleaning process will be maximally simplified and automatic, moreover the precision with which the ultrasonic waves penetrate the interdental gap will provide a very good efficiency in the anticarious prevention.

16

Inżynieria biomedyczna w projektach studenckich KN IMPLANT

Panek D., Długosz M., Jaworek J., Izworski A.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2011

|

R. 15, nr 12

252-254

PL

Członkowie KN IMPLANT w ramach pracy naukowej realizują ciekawe projekty, proponując innowacyjne rozwiązania problemów na pograniczu informatyki, telemedycyny i innych dziedzin techniki związanych z medycyną. W artykule opisano kilka z nich, prezentując dwa projekty zaplanowane na najbliższy rok.

EN

Scientific Circle of Bioengineering IMPLANT IEEE EMBS Student Club Poland (abbreviation SC IMPLANT) was founded in 1984. It is an interdepartmental organization that brings together students from different fields and specialties, interested in bioinformatics, medical physics, telemedicine and other areas of biomedical engineering. SC IMPLANT members in their scientific work have implemented many interesting projects, proposing innovative solutions for biomedical engineering. The main aim of the SC Implant is to realize collaborative projects, exchange ideas and experiences on bioengineering, prepare workshops and university events, meet invited professionals. The authors described in this paper two projects that were already realized and two proposed for the next few years.

17

Pomiary fali ultradźwiękowej w badaniach trójosiowego ściskania

Dziedzic A., Łukaszewski P.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2010

|

R. 34, z. 2

223-230

PL

W artykule przedstawiono opis systemu do pomiaru prędkości fali ultradźwiękowej w trakcie badań trójosiowego ściskania, rozszerzającego możliwości badawcze aparatury wytrzymałościowej MTS 815. System pozwala na automatyczną i realizowaną w czasie rzeczywistym rejestrację zmian prędkości fali ultradźwiękowej w próbkach skalnych poddawanych ściskaniu w komorze trójosiowej. Pomiar wykonywany jest w kierunku zgodnym z naprężeniem osiowym, a sposób zapisu danych, wykorzystujący dostępne kanały analogowe systemu MTS pozwala na zestawienie zmian prędkości w relacji do innych mierzonych parametrów. Przykładowo, możliwa jest analiza zmian prędkości fali ultradźwiękowej na całej ścieżki deformacji badanych skał, w zróżnicowanych warunkach ciśnieniowo-temperaturowych.

EN

The paper presents general description of novel system designed to measure of ultrasonic waves. Measuring module is implemented as an extending tool for Rock and Concrete Mechanics Testing System MTS 815. This equipment is capable to perform automatic measurements during triaxial tests and it automatically gathers data in real time. Measurements are carried out in the direction parallel to direction of axial stress. Ultrasonic transducers are connected directly to the MTS channels. This integration ensures full compatibility of ultrasonic data with other parameters measured by MTS system. For example, changes of ultrasonic velocities can be investigated with relation to entire path of deformation with respect to temperature and pressure conditions.

18

Badania ultradźwiękowe rurociągów falami prowadzonymi

Wocial A.

Dozór Techniczny

|

2009

|

z. 1

2--10

19

Metody ultradźwiękowe identyfikacji własności sprężystych materiałów gradientowych

Kiełczyński P.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 3

157-164

PL

W pracy przedstawiono wykorzystanie uogólnionych poprzecznych fal powierzchniowych do określenia rozkładów parametrów sprężystych w niejednorodnych materiałach gradientowych na przykładzie próbek stalowych poddanych procesowi hartowania laserowego. W artykule omówiono zastosowanie ultradźwiękowych fal objętościowych i powierzchniowych (rys. 1, 2) do wyznaczania parametrów mechanicznych materiałów. Fale ultradźwiękowe są falami mechanicznymi. Ich własności zależą od własności mechanicznych i mikrostruktury ośrodka, w którym się rozchodzą. Zaletą metod ultradźwiękowych w stosunku do metod mechanicznych badania materiałów jest to, że są one nieniszczące i dają się skomputeryzować, dzięki temu można je stosować bezpośrednio na linii produkcyjnej (in situ) do pomiaru parametrów mechanicznych materiałów. Szczególną uwagę zwrócono na znaczenie poprzecznych fal powierzchniowych, tzn. fal Love'a (rys. 2a, b) i uogólnionych poprzecznych fal powierzchniowych (UPFP) (rys. 3), w badaniach parametrów sprężystych w materiałach gradientowych (Functionally Graded Materials - FGM). Zaletą tych fal w stosunku do powierzchniowych fal Rayleigha jest to, że mają one tylko jedną składową przemieszczenia mechanicznego w przeciwieństwie do fal Rayleigha, które mają dwie składowe. Z tego powodu znacznie upraszcza się opis matematyczny rozchodzenia się poprzecznych fal powierzchniowych w ośrodkach gradientowych. Energia tych poprzecznych fal powierzchniowych (w przeciwieństwie do innych typów fal, np. płytowych fal Lamba) skupiona jest w warstwie powierzchniowej. Głębokość wnikania poprzecznych fal powierzchniowych zależy od częstotliwości. Dlatego nadają się one szczególnie do badania profili własności mechanicznych w niejednorodnych materiałach gradientowych. Zmierzono krzywe dyspersji (rys. 7, 8) poprzecznych powierzchniowych fal typu UPFP rozchodzących się w falowodach powstałych w próbkach stalowych na skutek działania promienia laserowego (rys. 6). Pomiaru krzywych dyspersji (zależności prędkości fali od częstotliwości) dokonano w skomputeryzowanym laboratoryjnym układzie badawczo-pomiarowym, (rys. 4, 5). Prędkość fali UPFP wyznaczono mierząc czas przelotu pomiędzy kolejnymi echami fali ultradźwiękowej. Sformułowano i rozwiązano problem prosty (proste zagadnienie Sturma-Liouville'a) opisujący rozchodzenie się fal UPFP w niejednorodnych ośrodkach gradientowych. Stosując metodę wariacyjną (iloraz Rayleigha), przedstawiono postępowanie odwrotne (odwrotne zagadnienie Sturma-Liouville'a), pozwalające określić rozkład własności sprężystych w funkcji głębokości w badanym materiale niejednorodnym. Korzystając ze zmierzonych krzywych dyspersji fal UPFP oraz ze sformułowanego postępowania odwrotnego wyznaczono rozkłady współczynnika podatności sprężystej ścinania w funkcji odległości od powierzchni (rys. 9, 10), oraz głębokości hartowania w próbkach stalowych (stal 45) poddanych procesowi hartowania laserowego.

EN

In the paper the application of the generalized shear surface waves for the determination of the elastic parameters of non-uniform graded materials, based on the example of steel samples subjected to the laser hardening was presented. In the article, the use of the bulk and surface ultrasonic waves (Fig. 1, 2) for evaluation of the mechanical parameters of materials is discussed. Ultrasonic waves are mechanical waves and their parameters depend on the mechanical and microstructural properties of materials where these waves propagate. Ultrasonic methods for investigation of the material properties are non-destructive methods. This is a main advantage of the ultrasonic methods in relation to the mechanical methods used for investigation of the mechanical properties of materials. Moreover, ultrasonic methods can be computerized. Due to this reason, ultrasonic methods can be employed directly on the production line for measuring the mechanical parameters of materials. The importance of the shear surface waves (i.e., Love waves, Fig. 2a, b) and generalized shear surface waves (Fig. 3) in the investigations of elastic parameters of graded materials (Functionally Graded Materials - FGM) was stressed. Rayleigh surface waves posses two components of the mechanical displacement. The shear surface waves posses only one component of the mechanical displacement what is an advantage. Due to this reason, the mathematical description of the propagation of the shear surface waves is simpler than that using the Rayleigh waves. Energy of the shear surface waves (in contrast to the other types of waves, e.g., plate Lamb waves) is concentrated in the surface layer. The penetration depth of the shear surface waves depends on frequency. Therefore, they are very useful to determine the profiles of the mechanical properties of non-homogeneous graded materials. The dispersion curves of the generalized shear surface waves propagating in waveguides produced in steel samples (Fig. 6) subjected to laser hardening were measured (Fig. 7, 8). The dispersion curves (dependence of wave velocity on frequency) were measured in the computerized laboratory measuring set-up (Fig. 4, 5). Velocity of the shear surface wave was evaluated by measuring time-of-flight between two subsequent echoes of an ultrasonic surface wave. The direct problem (direct Sturm-Liouville problem) for propagating generalized shear surface waves was formulated and solved. Employing the variational method (Rayleigh quotient), the inverse method (inverse Sturm-Liouville problem) was presented which enabled the determination of the profiles of elastic properties as a function of depth in the investigated non-homogeneous material. By using the measured dispersion curves of the generalized shear surface waves and developed inverse procedure, the distributions of the elastic compliance versus depth (the distance from the surface of steel 45 exposed to laser hardening) were determined (Fig. 9, 10), along with the case depths in the investigated steel samples.

20

The effect of fiber content on the ultrasonic wave velocity in glass/polyester composites

Wróbel G., Pawlak S.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 20, nr 1-2

295-298

EN

Purpose: The primary purpose of the present study was to find relationship between ultrasonic wave velocity and the fiber content in glass/polyester composites. In addition, further tests were conducted to determine how other factors can affect the ultrasonic velocity. Design/methodology/approach: Experimental data have been obtained using ultrasonic wave velocity measurements and standard destructive analysis. For ultrasonic non-destructive testing, through-transmission technique was used. Findings: Experimental results have shown that the longitudinal wave velocity increases almost linearly with an increase of the fiber content in investigated specimens. Research limitations/implications: The propagation velocity of the ultrasonic waves can be affected, apart from fiber content, by interfacial stresses and changes of elastic modulus in polymer matrix during long-lasting conditioning. These factors overlap and which of the two can affect the ultrasonic wave to a higher degree is yet to established. Further work is needed in this area. Practical implications: Ultrasonic wave velocity measurement seems to be an effective method of fiber content evaluation, but for any different composites, distinct relationships should be determined. Originality/value: The results obtained would be of considerable importance in industrial applications to achieve a first estimate of fiber content variations in composite materials.