Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 17

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  guided waves
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
EN
Ships and offshore structures operate in a severe corrosion degradation environment and face difficulty in providing longlasting corrosion protection. The Classification Societies recommend regular thickness measurements leading to structural component replacements, to ensure structural integrity during service life. The measurements are usually performed using ultrasonic thickness gauges and such an approach requires multiple measurements of the corroded structural components. Otherwise, the collected data are insufficient to precisely assess the corrosion degradation level. This study aims to perform numerical and experimental analyses to verify the use of guided ultrasonic waves in defining the corrosion degradation level of the corroded structural components of a ship. The study incorporates the fundamental antisymmetric Lamb mode, excited by piezoelectric transducers attached at the pre-selected points on stiffened panels, representing typical structural ship components. The specimens are exposed to accelerated marine corrosion degradation, the influence of the degree of degradation on the wave time of flight being analysed. The study indicates that guided waves are a promising approach for diagnosing corroded structural components. The signals characterised by a high signal-to-noise ratio have been captured, even for relatively long distances between the transducers. This proves that the proposed approach can be suitable for monitoring more extensive areas of ship structures by employing a single measurement.
EN
Graphite-epoxy composites have been able to meet the multiple requirements of the space industry. However, the radiation from the spatial environment and non-perfect adhesion between the fibers and the matrix can lead to the appearance of imperfections. To handle this, we use non-destructive testing by ultrasonic guided waves known for its high accuracy in detecting defects. In this article, we study the propagation of ultrasonic guided waves in a graphite-epoxy composite plate by the spectral method. First, the mathematical formalism is explained for modeling guided waves in the composite material. Next, we plot the dispersion curves of the composite plate in different orientations of the fibers with a MATLAB program and the results are compared with those of the DISPERSE software. These give us information on the modes that propagate in the structure. We elaborate and explain a technique based on displacement symmetry to distinguish between the different modes. A discussion based on time-saving and accuracy is established to show the advantages of the method. The second part of our paper consists in giving a physical meaning to the spectral displacements normalized in amplitude. We propose to normalize the spectral eigenvectors by the acoustic power. We plot the displacement and stress profiles of the guided modes and we compare our results to the analytical ones. Perfect correspondence is found, indicating the accuracy of the approach developed. In addition, a study of the vibrational state in the composite plate is established for Lamb and horizontal shear modes at a specific frequency.
PL
W pracy przedstawiono nowatorską technikę badań nieniszczących struktur cienkościennych bazującą na estymacji lokalnej liczby falowej ultradźwiękowych fal prowadzonych. Technika bazuje na punktowym wzbudzeniu fal ultradźwiękowych i rejestracji odpowiedzi drganiowych na siatce punktów w obszarze zainteresowania z wykorzystaniem skanującego wibrometru laserowego. Wzbudzenie może być zrealizowane bezkontaktowo za pomocą impulsu lasera, bądź kontaktowo za pomocą przetwornika piezoelektrycznego. Praca omawia podstawy teoretyczne metody oraz jej zastosowania praktyczne. Skuteczność działania omawianej metody zilustrowano na przykładzie jednorodnej płyty aluminiowej oraz niejednorodnej warstwowej płyty kompozytowej.
EN
In this paper we present a novel nondestructive testing technique for platelike structures, using the local wavenumber estimation of ultrasonic guided waves. The technique is based on the excitation of ultrasonic waves and measuring the full-field response on a grid of points in the area of interest with a scanning laser vibrometer. The excitation can be realized using a non-contact laser pulse or a piezoelectric transducer. The paper discusses theoretical background of the technique and its practical applications. The efficacy of the proposed approach is demonstrated on a homogeneous aluminum plate and an inhomogeneous layered composite plate.
EN
On-chip optical-interconnect technology emerges as an attractive approach due to its ultra-large bandwidth and ultra-low power consumption. Silicon-on-insulator (SOI) wire waveguides, on the other hand, have been identified to potentially replace copper wires for intra-chip communication. To take advantage of the wide bandwidth of SOI waveguides, wavelengthdivision multiplexing (WDM) has been implemented. However, WDM have inherent drawbacks. Mode-division multiplexing (MDM) is a viable alternative to WDM in MIMO photonic circuits on SOI as it requires only one carrier wavelength to operate. In this vein, mode converters are key components in on-chip MDM systems. The goal of this paper is to introduce a transverse electric mode converter. The suggested device can convert fundamental transverse electric modes to first-order transverse electric ones and vice versa. It is based on small material perturbation which introduces gradual coupling between different modes. This device is very simple and highly compact; the size of which is 3 μm². Mathematical expressions for both the insertion loss and crosstalk are derived and optimized for best performance. In addition, three-dimensional finite-difference time-domain (3D-FDTD) simulations are performed in order to verify the mathematical model of the device. Our numerical results reveal that the proposed device has an insertion loss of 1.2 dB and a crosstalk of 10.1 dB. The device’s insertion loss can be decreased to 0.95 dB by adding tapers to its material perturbation.
EN
Image-based damage detection methods using guided waves are well known and widely applied approaches in structural diagnostics. They are usually utilized in detection of surface damages or defects of plate-like structures. The article presents results of the study of applicability of imaging wave-based methods in detection in miniscule internal damage in the form of debonding. The investigations were carried out on numerical models of reinforced concrete beams with varying size of circumferentially oriented debonding between steel rod and concrete block. Maps created using root mean square of measured signals are presented. Moreover, the results were collected for two different excitation frequencies.
PL
Metody obrazowania uszkodzeń wykorzystujące propagację fal prowadzonych są dobrze znanym i powszechnie stosowanym narzędziem w diagnostyce konstrukcji. Zwykle są one wykorzystywane do wykrywania uszkodzeń powierzchniowych lub uszkodzeń obiektów płytowych. W artykule przedstawiono analizę możliwości wykorzystania metod obrazowania bazujących na propagacji fal prowadzonych w wykrywaniu niewielkich, wewnętrznych uszkodzeń w postaci rozwarstwienia. Analiza została przeprowadzona z użyciem modeli numerycznych belek żelbetowych z obwodowym rozwarstwieniem pomiędzy zbrojeniem a otuliną betonową charakteryzującym się różnymi rozmiarami. Po obliczeniu średniej kwadratowej dla zarejestrowanych sygnałów, wykonane zostały mapy. Ponadto, przedstawiono wyniki dla dwóch różnych częstotliwości wzbudzenia.
EN
Overview of a German project funded by the Federal Department of Education and Research within the scope of the priority program “KMU Innovativ” (Funding No. 16ES0333). The idea of the project was to develop a simple, but efficient SHM system for CFRP structures based on guided waves. The key milestones of the project were: • specification of required sensors and development of sensors • sensor characterization and application • concept of external diagnostic equipment • transducer self-test • validation by generic geometries • proof by POD and simulation of measurement results • implementation of sensors into automotive structure • field test.
PL
Przegląd niemieckiego projektu finansowanego przez Federalny Departament Edukacji i Badań w ramach programu priorytetowego "KMU Innovativ" (Fundusze nr 16ES0333). Ideą projektu było opracowanie prostego, ale skutecznego systemu SHM dla struktur CFRP bazującego na zastosowaniu fal prowadzonych. Kluczowymi kamieniami milowymi tego projektu były: • specyfikacja wymagań i opracowanie czujników • określenie charakterystyki i zastosowanie czujnika • koncepcja zewnętrznego sprzętu diagnostycznego • autotest przetwornika • walidacja za pomocą ogólnych geometrii • dowód przez POD i symulacje wyników pomiarów • wdrożenie czujników do rozwiązań samochodowych • test w terenie.
PL
W niniejszym artykule omówiono metodykę, zastosowania oraz możliwości badań metodą dalekozasięgowej defektoskopii ultradźwiękowej (LRUT – ang. Long Range Ultrasonic Testing). Metoda umożliwia zobrazowanie całej ścianki rury z jednego położenia przetworników oraz detekcję i lokalizację nieciągłości w postaci ubytków grubości i efektów korozji na rurociągach. Wykorzystuje tzw. fale kierowane (ang. guided waves) rozchodzące się wzdłuż rury, wytwarzane przez opaski, składające się z wielu połączonych ze sobą modułów piezoelektrycznych. Odebrany sygnał, w postaci zobrazowania amplitudowego w czasie (A-Scan), dostarcza informacji odnośnie do lokalnych zmian przekroju poprzecznego rury.
EN
This article discusses the methodology, applications and capabilities of Long Range Ultrasonic Testing (LRUT) method. The method allows screening the entire pipe wall, over tens of meters, from a single inspection position, as well as detection and location of discontinuities in the form of wall loss and corrosion effects on pipelines. It uses guided waves propagating in the axial direction of the pipe, excited by transducer rings consisting of connected piezoelectric modules. The received signal, in form of amplitude time scan (A-Scan), provides information on general variations in the total cross-sectional area of pipe.
EN
The objective of this paper is to demonstrate a novel signal processing for detection, identification and flaw sizing of structural damage using ultrasonic testing with Electromagnetic Acoustic Transducers (EMATs). Damage detection involves the recognition of a defect that exists within a structure. Damage location is the identification of the geometric position of the defect. Defect classification is the cluster of the damage type into multiple damage scenarios. In the absence of external interferences, a good measure of detectability of a flaw is its signal-to-noise ratio (SNR). Although the SNR depends on various parameters such as electronics used, material properties, e.g. homogeneity and damping, and flaw size, it can be improved using advanced signal processing. The main scientific novelties presented in this paper focus on filtering signal noise through advanced digital signal processing; incorporating wavelet transforms for image and signal representation enhancements; investigating multi-parametric analysis for noise identification and defect classification; studying attenuation curves properties for defect localisation improvement and flaw sizing and location algorithm development.
PL
Celem niniejszego artykułu jest omówienie nowatorskiego sposobu przetwarzania sygnałów w celu wykrywania, identyfikacji i oceny uszkodzeń strukturalnych przy użyciu ultrasonograficznych testów za pomocą elektromagnetycznych przetworników akustycznych (EMAT). Wykrywanie uszkodzeń polega na rozpoznaniu istniejących defektów wewnątrz danej struktury. Lokalizacja uszkodzeń sprowadza się do identyfikacji geometrycznego położenia defektu. Klasyfikacja defektu to klaster typu uszkodzenia w wielu scenariuszach uszkodzeń. W przypadku braku zewnętrznych zakłóceń, dobrym wskaźnikiem wykrywalności błędu jest stosunek sygnału do szumu (SNR). Pomimo tego, że SNR zależy od różnych parametrów, takich jak użyta elektronika, właściwości materiału, np. jednorodność i tłumienie, a także wielkość wady, wskaźnik ten można poprawić przy użyciu zaawansowanego przetwarzania sygnałów. Główne nowe zagadnienia naukowe przedstawione w niniejszym artykule skupiają się na filtrowaniu szumu sygnału za pomocą zaawansowanego przetwarzania sygnału cyfrowego, w tym wykorzystując transformaty falkowe w celu ulepszenia obrazu i sygnału; badanie analizy wieloparametrycznej w celu identyfikacji szumów i klasyfikacji defektów; badanie właściwości krzywych osłabiania w celu sprawniejszego wykrywania i oceny wad oraz rozwoju algorytmu lokalizacji.
EN
The aim of the study is the elastic wave propagation in adhesive joints of metal rods that are one of the simplest kind of glue connections. They are consisted of two metal members and an adhesive layer joining two parts together. The analysis is directed to technical diagnostics of such type of connections. Longitudinal and transversal guided waves were excited in prepared joints. Signals of propagating waves were registered in a couple of points by means of PZT plate sensors. Butt and single lap joints were tested. Single rod was also investigated to compare with adhesive joints. There were two approaches applied for both types of connections: experimental investigations and FEM analysis. In the study, the possibility of the application of guided waves in diagnostics of adhesive joints of metal rods was analysed.
PL
Tematem niniejszej pracy jest propagacja fal sprężystych w połączeniach klejonych prętów metalowych, które są jednymi z najprostszych typów złączy adhezyjnych. Składają się one z dwóch elementów stalowych oraz łączącej je spoiny klejowej. Analiza zjawiska została ukierunkowana na diagnostykę techniczną tego typu połączeń. W połączeniach wzbudzano fale prowadzone podłużne i poprzeczne. Sygnały propagującej fali zarejestrowano w kilku punktach rozmieszczonych na długości prętów za pomocą piezoaktuatorów płytkowych. Badaniom poddano połączenia doczołowe oraz zakładkowe pojedyncze. Pojedynczy pręt został przebadany celem porównania z połączeniami klejonymi. Dla obydwu rodzajów połączeń zastosowano dwa podejścia do problemu: pomiary eksperymentalne oraz analizę MES. W pracy przeanalizowano możliwości zastosowania fal prowadzonych w diagnostyce połączeń klejonych prętów metalowych.
EN
Elastic waves used in Structural Health Monitoring systems have strongly dispersive character. Therefore it is necessary to determine the appropriate dispersion curves in order to proper interpretation of a received dynamic response of an analyzed structure. The shape of dispersion curves as well as number of wave modes depends on mechanical properties of layers and frequency of an excited signal. In the current work, the relatively new approach is utilized, namely stiffness matrix method. In contrast to transfer matrix method or global matrix method, this algorithm is considered as numerically unconditionally stable and as effective as transfer matrix approach. However, it will be demonstrated that in the case of hybrid composites, where mechanical properties of particular layers differ significantly, obtaining results could be difficult. The theoretical relationships are presented for the composite plate of arbitrary stacking sequence and arbitrary direction of elastic waves propagation. As a numerical example, the dispersion curves are estimated for the lamina, which is made of carbon fibers and epoxy resin. It is assumed that elastic waves travel in the parallel, perpendicular and arbitrary direction to the fibers in lamina. Next, the dispersion curves are determined for the following laminate [0°, 90°, 0°, 90°, 0°, 90°, 0°, 90°] and hybrid [Al, 90°, 0°, 90°, 0°, 90°, 0°], where Al is the aluminum alloy PA38 and the rest of layers are made of carbon fibers and epoxy resin.
EN
The paper presents a non-destructive diagnostic technique based on guided wave propagation phenomenon used to assess the adhesive bonding between a steel bar and a concrete cover. Double-layered cylindrical specimens with different levels of debonding and its location were investigated. The influence of bonding length on the excitation of multiple modes of longitudinal guided waves was analysed. Numerical simulations of guided wave propagation in healthy and damaged specimens were conducted and differences in the occurring phenomena were specified. The analysis of the obtained results confirms the possibility to apply the guided wave propagation method in the assessment of degradation level in the adhesive bonding of multi-layered cylindrical structures.
PL
W artykule przedstawiono nieinwazyjną technikę diagnostyczną wykorzystującą zjawisko propagacji fal prowadzonych w ocenie stanu połączenia adhezyjnego pomiędzy stalowym zbrojeniem a otuliną betonową. Przeanalizowano dwuwarstwowe próbki cylindryczne z różnymi wielkościami i położeniami delaminacji między warstwami. Opisano także wpływ długości zakotwienia na wzbudzenie kolejnych modów podłużnych fal prowadzonych. Symulacje numeryczne propagacji fal zostały przeprowadzone dla prętów stalowych osadzonych w betonie w stanie bez uszkodzenia oraz z uszkodzeniem w postaci braku przyczepności między stalą a betonem. Wskazano na różnice w zachodzących zjawiskach propagacji fali w zależności od stopnia rozwarstwienia. Analiza uzyskanych rezultatów potwierdza możliwość wykorzystania zjawiska propagacji fal w ocenie stopnia degradacji połączeń adhezyjnych wielowarstwowych konstrukcji cylindrycznych.
12
EN
Damage occurring at the work of plate structures may grow to a considerable size. The joint action – the detection of a defect at the earliest possible stage, the monitoring of its growth and the determination of its critical size in the context of structural reliability allows optimizing the cost of the maintenance and repair of structural elements. Thus the development of monitoring systems for permanent observation of fault evolution is of great importance among civil, mechanical and aerospace engineering communities. This paper focuses on a diagnostic system dedicated for plate structures with a variable length linear crack using the guided wave-based technique and a novel ellipse-based binary damage imaging algorithm. The emphasis is put on the relationship between the configuration of embedded piezoelectric transducers and the extent of a defect possible to identify. Numerical and experimental results show that the proposed diagnostic system has a great potential for the implementation in monitoring systems dedicated for the evaluation of damage growth.
EN
The paper presents results of experimental investigations on damage detection using guided wave propagation technique. The tested specimen was a steel plate with a defect in the form of a rectangular notch. Lamb waves were excited by a PZT actuator and sensed by a laser vibrometer. Since reflections from damage in registered signals are often masked by measurement noise, for identification of time of reflections from damage, continuous wavelet transform (CWT) was used. Obtained results indicated that application of wavelet signal processing enabled precise reconstruction of reflected wavefront from damage.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych dotyczących detekcji uszkodzeń za pomocą metody propagacji fal prowadzonych. Badania przeprowadzono na stalowej płycie z uszkodzeniem w formie prostokątnego nacięcia. Fale Lamba zostały wzbudzone przy użyciu piezoaktuatora, zaś do pomiaru przebiegów czasowych zastosowano wibrometr laserowy. Ponieważ odbicia propagującej fali od uszkodzenia często bywają maskowane przez szum pomiarowy, do identyfikacji czasu odbicia zastosowano ciągłą transformatę falkową. Otrzymane wyniki wskazują, że przetwarzanie sygnałów pomiarowych fal prowadzonych za pomocą transformaty falkowej umożliwiło precyzyjną rekonstrukcję frontu fali odbitego od uszkodzenia.
EN
The phenomenon of the guided waves propagation can be applied in order to detect different types of damages in real structures. The existence of flaws, like cracks, notches, or holes, causes the change of the wave propagation in the analysed structure in comparison with the intact one. However, in the vicinity of the free edges the dynamic response is very complicated due to the reflections and interference of the incident waves. Thus, the process of the damage detection and localization can be very difficult. Therefore, the current work is devoted to the experimental and numerical analysis of the guided waves propagation in the narrow, thin plates (beams). The investigated structure is made of aluminum alloy. Mainly, the influence of the notch on the waves’ propagation is studied. The waves are generated and picked up by the piezoelectric transducers. In order to carry out the numerical simulations the finite element method is applied. Moreover, the piezoelectric activators and sensors are modelled with the use of the coupled field finite solid elements and the plate with the use of the structural solid elements. Generally, three types of the waves are observed, namely the horizontal and shear wave, which move along the symmetry axis of the plate and the horizontal wave, which propagates in the perpendicular direction. The existence of the notch generally causes that the voltage amplitude of the received signal is reduced in comparison with the results obtained for the intact structure. Qualitatively, the similar effect is observed in the case of the experimental findings.
EN
A rigorous truncation error analysis of three-point finite difference approximations for optical waveguides with step-wise refractive index discontinuities is given. As the basis for the analysis we use the exact coefficients of the series that expresses the field value at a given finite difference node in terms of the field value and its derivatives at a neighbouring node. This series is applied to develop a rigorous formalism for the truncation error analysis of the three-point finite difference approximations used in the numerical modelling of light propagation in optical waveguides with step-wise discontinuities of the refractive index profile. The results show that the approximations reach O(h²) truncation error only asymptotically for sufficiently small values of the mesh size.
EN
For the few last year enormous grow of the interest has been observed for continuous condition monitoring of aerospace structures with the use of structural health monitoring techniques SHM. Such systems use ‘physics’ of NDT for data acquisition with the use of so called “smart layers”. These “smart layers” are based on sensor networks distributed in the structure of the object under the monitoring. That approach enable condition monitoring with the use of different diagnostic techniques. In the article brief description of such techniques as well as methods of signal assessment for the aerospace application will be delivered.
PL
W ciągu ostatnich lat na świecie obserwuje się znaczący wzrost trendu monitorowania struktur konstrukcji lotniczych, z wykorzystaniem metod ciągłego nadzoru określanych mianem SHM. System monitorowania stanu technicznego określany jako (Structural Health Monitoring - SHM) bazuje na wykorzystaniu fizyki metod badań nieniszczących w celu akwizycji danych za pomocą ‘struktur inteligentnych’. ‘Struktury inteligentne’ wykorzystują sieć czujników rozmieszczonych na badanym obiekcie umożliwiając monitorowanie stanu struktury z wykorzystaniem różnych metod diagnostycznych. W artykule przedstawione zostanie taka technika w oparciu o czujniki PZT (piezoelektryczne), ich przydatność i zalety, oraz metody klasyfikacji i oceny sygnału, jak również zostaną omówione przykłady wykorzystania takich sieci czujników w konstrukcjach lotniczych w tym stosowane przez ITWL.
17
Content available remote Quo vadis, ultrasonics of bone? Present state and future trends
EN
Although it has been over 20 years since the first recorded use of a quantitative ultrasound (QUS) technology to predict bone fragility, the field has not yet reached its maturity. QUS have the potential to predict fracture risk in a number of clinical circumstances and has the advantages of being non-ionizing, inexpensive, portable, highly acceptable to patients and repeatable. However, the wide dissemination of QUS in clinical practice is still limited and suffering form the absence of clinical consensus on how to integrate QUS technologies in bone densitometry armamentarium. There are a number of critical issues that need to be addressed in order to develop the role of QUS within rheumatology. These include issues of technologies adapted to measure the central skeleton, data acquisition and signal processing procedures to reveal bone properties beyond bone mineral quantity and elucidation of the complex interaction between ultrasound and bone structure. In this presentation, we review recent developments to assess bone mechanical properties. We conclude with suggestions of future lines and trends in technology challenges and research areas such as new acquisition modes, advanced signal processing techniques, and models.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.