Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Real-time operational load monitoring of a composite aerostructure using FPGA-based computing system

Mucha Waldemar

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 1

art. no. e148251

EN

Operational load monitoring (OLM) is an industrial process related to structural health monitoring, where fatigue of the structure is tracked. Artificial intelligence methods, such as artificial neural networks (ANNs) or Gaussian processes, are utilized to improve efficiency of such processes. This paper focuses on moving such processes towards green computing by deploying and executing the algorithm on low-power consumption FPGA where high-throughput and truly parallel computations can be performed. In the following paper, the OLM process of typical aerostructure (hat-stiffened composite panel) is performed using ANN. The ANN was trained using numerically generated data, of every possible load case, to be working with sensor measurements as inputs. The trained ANN was deployed to Xilinx Artix-7 A100T FPGA of a real-time microcontroller. By executing the ANN on FPGA (where every neuron of a given layer can be processed at the same time, without limiting the number of parallel threads), computation time could be reduced by 70% as compared to standard CPU execution. Series of real-time experiments were performed that have proven the efficiency and high accuracy of the developed FPGA-based algorithm. Adjusting the ANN algorithm to FPGA requirements takes some effort, however it can lead to high performance increase. FPGA has the advantages of many more potential parallel threads than a standard CPU and much lower consumption than a GPU. This is particularly important taking into account potential embedded and remote applications, such as widely performed monitoring of airplane structures.

2

Ensemble of feature extraction methods to improve the structural damage classification in a wind turbine foundation

Leon-Medina Jersson X., Parés Núria, Anaya Maribel, Tibaduiza Diego A., Pozo Francesc

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 3

art. no. e144606

EN

The condition monitoring of offshore wind power plants is an important topic that remains open. This monitoring aims to lower the maintenance cost of these plants. One of the main components of the wind power plant is the wind turbine foundation. This study describes a data-driven structural damage classification methodology applied in a wind turbine foundation. A vibration response was captured in the structure using an accelerometer network. After arranging the obtained data, a feature vector of 58 008 features was obtained. An ensemble approach of feature extraction methods was applied to obtain a new set of features. Principal Component Analysis (PCA) and Laplacian eigenmaps were used as dimensionality reduction methods, each one separately. The union of these new features is used to create a reduced feature matrix. The reduced feature matrix is used as input to train an Extreme Gradient Boosting (XGBoost) machine learning-based classification model. Four different damage scenarios were applied in the structure. Therefore, considering the healthy structure, there were 5 classes in total that were correctly classified. Five-fold cross validation is used to obtain a final classification accuracy. As a result, 100% of classification accuracy was obtained after applying the developed damage classification methodology in a wind-turbine offshore jacket-type foundation benchmark structure.

3

Implementation of digital twin and support vector machine in structural health monitoring of bridges

Al-Hijazeen Asseel Za'al Ode, Fawad Muhammad, Gerges Michael, Koris Kálmán, Salamak Marek

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 3

31--47

EN

Structural health monitoring (SHM) of bridges is constantly upgraded by researchers and bridge engineers as it directly deals with bridge performance and its safety over a certain time period. This article addresses some issues in the traditional SHM systems and the reason for moving towards an automated monitoring system. In order to automate the bridge assessment and monitoring process, a mechanism for the linkage of Digital Twins (DT) and Machine Learning (ML), namely the Support Vector Machine (SVM) algorithm, is discussed in detail. The basis of this mechanism lies in the collection of data from the real bridge using sensors and is providing the basis for the establishment and calibration of the digital twin. Then, data analysis and decision-making processes are to be carried out through regression-based ML algorithms. So, in this study, both ML brain and a DT model are merged to support the decision-making of the bridge management system and predict or even prevent further damage or collapse of the bridge. In this way, the SHM system cannot only be automated but calibrated from time to time to ensure the safety of the bridge against the associated damages.

4

Nonlinear modelling of a bridge: A case study-based damage evaluation and proposal of Structural Health Monitoring (SHM) system

Fawad Muhammad, Koris Kalman, Salamak Marek, Gerges Michael, Bednarski Lukasz, Sienko Rafal

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 3

569--584

EN

Monitoring and structural health assessment are the primary requirements for performance evaluation of damaged bridges. This paper highlights the case-study of a damaged Reinforced Concrete (RC) bridge structure by considering the outcomes of destructive testing, Non-Destructive Testing (NDT) evaluations, static and 3D non-linear analysis methods. Finite element (FE) modelling of this structure is being done using the material properties extracted by the in-situ testing. Analysis is carried out to evaluate the bridge damage based on the data recorded after the static linear (AXIS VM software) and 3D non-linear analysis (ATENA 3D software). Extensive concrete cracking and high value of crack width are found to be the major problems, leading to lowering the performance of the bridge. As a solution, this paper proposes a proper Structural Health Monitoring (SHM) system, that will extend the life cycle of the bridge with minimal repair costs and reduced risk of failure. This system is based on the installation of three different types of sensors: Liquid Levelling sensors (LLS) for measurement of vertical displacement, Distributed Fiber Optic Sensors (DFOS) for crack monitoring, and Weigh in Motion (WIM) devices for monitoring of moving loads on bridge.

5

Dynamic monitoring as a part of structural health monitoring of dams

Klun Mateja, Kryžanowski Andrej

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 1

569--578

EN

Safety of dams and other hydraulic structures is a complex procedure that must consider the individual characteristics of each structure and provide an insight in the structural health at every stage of the structure’s life cycle. Failures of structures permanently or temporarily retaining water may cause large economic damage, environmental disasters, and loss of lives. An engineering design should, therefore, guarantee maximum security of such structures or maximize their reliability not only in ordinary operating conditions but also under extreme hydrological load. By performing structural heath monitoring (SHM), the safety can be optimized, including the performance and life expectancy of a structure by adopting an appropriate methodology to observe the identified failure modes for a selected dam type. To adopt SHM to hydraulic structures it is important to broaden the knowledge and understanding of the ageing processes on hydraulic structures, which can be achieved by laboratory testing and application and development of novel monitoring techniques, e.g., vibration monitoring. In Slovenia, we are increasingly faced with the problem of ageing of dam structures. At the same time, we are also faced with changes in the environment, especially with the variability in time-dependent loads and with new patterns of operation on dams used for hydropower, with several starts and stops of turbines happening on a daily basis. These changes can lead to a decrease in structural and operational safety of dams. In this paper we propose a methodology where the dynamic response of concrete dams is continuously monitored in few locations on the dam using accelerometers, while all significant structural members are measured in discrete time intervals using portable vibrometers. We focused on run-of-the-river dams, which are a common dam type in Slovenia. The pilot case for the system is lower Sava River with a cascade of 5 dams used for hydropower.

6

Damage identification of bridge structure model based on empirical mode decomposition algorithm and Autoregressive Integrated Moving Average procedure

Lu Weijia, Dong Jiafan, Pan Yuheng, Li Guoya, Guo Jinpeng

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 4

653--667

EN

Time series models have been used to extract damage features in the measured structural response. In order to better extract the sensitive features in the signal and detect structural damage, this paper proposes a damage identification method that combines empirical mode decomposition (EMD) and Autoregressive Integrated Moving Average (ARIMA) models. EMD decomposes nonlinear and non-stationary signals into different intrinsic mode functions (IMFs) according to frequency. IMF reduces the complexity of the signal and makes it easier to extract damage-sensitive features (DSF). The ARIMA model is used to extract damage sensitive features in IMF signals. The damage sensitive characteristic value of each node is used to analyze the location and damage degree of the damaged structure of the bridge. Considering that there are usually multiple failures in the actual engineering structure, this paper focuses on analysing the location and damage degree of multi-damaged bridge structures. A 6-meter-long multi-destructive steel-whole vibration experiment proved the state of the method. Meanwhile, the other two damage identification methods are compared. The results demonstrate that the DSF can effectively identify the damage location of the structure, and the accuracy rate has increased by 22.98% and 18.4% on average respectively.

7

Evaluation of effect changing temperature on lamb-wave based structural health monitoring

Mohammadi Esfarjani Sattar

Journal of Mechanical and Energy Engineering

|

2019

|

Vol. 3, No 4

329--335

EN

The purpose of this paper is to investigate the effect of temperature change on the Lamb wave-based SHM method. This study evaluates the Lamb wave method’s ability to detect damage to an AL2024-T3 sheet, assessed by a near-surface hole. Lamb waves are created via numerical simulation with the commercial Finite Element (FE) package ABAQUS. In this study, the Lamb wave-based SHM method using displacement responses is used. The results indicate that this method is able to detect a near-surface hole in the AL2024-T3 sheet as well as its location, with close approximation. Subsequently, the AL1100 sheet was investigated for changes in temperature from this method, which was evaluated over a temperature range of –200°C to 204°C. The results show that temperature change in the range of –200°C to 93°C has no effect on the displacement responses. However, the graphs related to temperature change of more than 149°C do not overlap with the reference temperature. Hence, it has been concluded that Lamb waves can be used as an SHM method in the temperature range of –200°C to 93°C without having to worry about the effects of temperature change on the results.

8

Magnetic metal memory in the assessment of the technical condition of crane girders for the needs of safety

Kosoń-Schab Agnieszka, Szpytko Janusz

Journal of KONBiN

|

2019

|

Vol. 49, iss. 4

49--73

EN

With the passage of time of exploitation of means of technological transport, their degradation takes place and the threat to operational safety increases. The source of development of fatigue damages of gantry crane girders are areas of stress concentration caused by loads. The subject of the publication is to determine the possibility of diagnosing potential damage sites of the overhead travelling crane (girders) by magnetic metal memory (MPM). As a result of the test with the use of the TSC-7M-16 ferrite magnetometer, stress concentration areas were determined in which processes leading to the reduction of material strength or damage to the material structure may take place. Residual tangential magnetic field distributions and normal components of their gradients were determined. A magnetogram database for the needs of girder diagnostics was created.

PL

Z upływem czasu eksploatacji środków transportu technologicznego, następuje ich degradacja i wzrasta zagrożenie bezpieczeństwa eksploatacyjnego. Źródłem rozwoju uszkodzeń typu zmęczeniowego dźwigarów suwnic pomostowych są obszary koncentracji naprężeń wywołane obciążeniami. Tematem publikacji jest określenie możliwości diagnozowania miejsc potencjalnych uszkodzeń elementów konstrukcji suwnic pomostowych (dźwigarów) metodą magnetycznej pamięci metalu (MPM). W wyniku przeprowadzonego badania z użyciem magnetometru ferrytycznego typu TSC-7M-16 określono obszary koncentracji naprężeń, w których mogą zachodzić procesy prowadzące do zmniejszenia wytrzymałości materiału bądź uszkodzeń struktury materiału. Określono rozkłady resztkowego pola magnetycznego stycznego i normalne składowe ich gradientów. Utworzono bazę danych magnetogramów dla potrzeb diagnostyki dźwigarów.

9

Detection of structural changes in concrete using embedded ultrasonic sensors based on autoregressive model

Chakraborty Joyraj, Katunin Andrzej

Diagnostyka

|

2019

|

Vol. 20, No. 1

103--110

EN

Embedded ultrasonic transmission measurements can be a cost effective and more user-friendly alternative in comparison to commonly used structural health monitoring systems used in civil engineering to detect operational or environmental changes in structure. They can be used to detect small structural changes in large concrete structures without necessity of placing a sensor on the spot where the changing is taking place. This paper presents the investigations on the possibility of utilising autoregressive model, where the velocity of ultrasonic wave in a medium is dependent on the operational state. The goal is to use the model for localization of operational changes in the large concrete structure by means of embedded ultrasonic transducer networks. In this study, several static load tests and dynamic test on large reinforced concrete beams have been performed using embedded ultrasonic sensors. Using the autoregressive model it is possible to localize operational changes in the concrete structure. The proposed approach of diagnostic signal processing allows for precise evaluation of structural changes in concrete.

PL

Zintegrowane ultradźwiękowe pomiary transmisyjne mogą być efektywną pod względem kosztów i bardziej przyjazną dla użytkownika alternatywą w odniesieniu do często stosowanych systemów monitorowania stanu struktur w budownictwie w celu detekcji eksploatacyjnych lub środowiskowych zmian strukturalnych. Mogą one być wykorzystane przy detekcji minimalnych zmian w dużych strukturach betonowych bez konieczności umieszczenia czujnika w lokalizacji występującej zmian. Artykuł przedstawia wyniki badań w zakresie możliwości zastosowania modelu autoregresyjnego, gdzie prędkość fali ultradźwiękowej w medium jest zależny od stanu eksploatacyjnego. Celem jest zastosowanie modelu do lokalizacji zmian eksploatacyjnych w dużej betonowej strukturze, wykorzystując sieci zintegrowanych przetworników ultradźwiękowych. W niniejszej pracy monitorowano statyczne i dynamiczne testy dużych zbrojonych betonowych belek z wykorzystaniem wbudowanych czujników. Stosując model autoregresyjny, możliwe było zlokalizowanie zmian eksploatacyjnych w betonowej strukturze. Zaproponowane podejście diagnostycznego przetwarzania sygnałów pozwala na dokładną oceną zmian strukturalnych w betonie.

10

Telematics in the technical condition monitoring of concrete dams structures using wireless sensor networks

Keosysano S., Szpytko J.

Archives of Transport System Telematics

|

2019

|

Vol. 12, iss. 1

22--28

EN

The safety of concrete dams, such as gravity dams, buttress dams, and arch dams, is directly related to not only its social and economic benefits, but also the personal and property safety of residents around the reservoir area. Therefore, it is of great importance to monitor the health of concrete dams using the obtained real-time information. In this paper, reviewed using an automatic wireless sensor monitoring system for temperature and humidity monitoring within concrete structures and A Real-Time Temperature Data Transmission Approach for Intelligent Cooling Control of Mass Concrete by using temperature sensors in arch dam. Structural Health Monitoring (SHM) aims to develop automated systems for the continuous monitoring, inspection, and damage detection of structures with minimum labour involvement.

11

Remonty i wzmocnienia betonowych obiektów mostowych - diagnostyka, projektowanie, wykonawstwo

Łakomy T.

Mosty

|

2018

|

nr 2

32--37

PL

W artykule opisano wybrane zagadnienia dotyczące diagnostyki konstrukcji betonowych z wykorzystaniem nowoczesnych metod pomiarowych, specyfikę i wymagania związane z projektowaniem remontów przy zastosowaniu specjalistycznych materiałów do napraw, wzmocnień i zabezpieczeń antykorozyjnych konstrukcji betonowych oraz problemy związane z wykonawstwem i kontrolą odbiorową tego typu prac remontowych. Poszczególne fragmenty artykułu zilustrowano przykładami badań diagnostycznych oraz błędów i nieprawidłowości związanych z remontami betonowych konstrukcji mostowych.

EN

The article presents selected issues concerning the structural condition monitoring of concrete structures using modern measurement methods, the character and requirements related to the design of repairs with the use of specialised materials for repair, reinforcement and anticorrosion protection of concrete structures, as well as problems with the execution and commissioning of such repair works. Particular parts of the article are illustrated with the examples of structural condition monitoring tests, as well as errors and improper completion of concrete bridge structures repairs.

12

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.

13

Sieć czujnikowa do nadzoru parametrów cieplnych oraz stanu technicznego powłok elewacyjnych nowoczesnych budynków

Zbieć M., Obrębski D.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 8

51--53

PL

Niniejszy artykuł dotyczy opracowania kompletnej sieci czujnikowej oferującej wielopunktowy pomiar temperatury lub też temperatury i wilgotności, przewidzianej do zastosowania w budownictwie. Sieć, o której mowa, powstała jako jedno z zadań projektu badawczego finansowanego z Siódmego Programu Ramowego Komisji Europejskiej - SESBE (Smart Elements for Sustainable Building Envelopes -FP7-2013-NMP-ENV-EeB ) [1]. Jej pierwszym zastosowaniem jest prowadzenie badań dotyczących efektywności izolacji termicznej nowoczesnych paneli elewacyjnych opracowywanych we wspomnianym projekcie. Ponadto, we wniosku projektu zostało postawione wymaganie dotyczące takiej realizacji sieci, aby była ona łatwa do wykorzystania nie tylko w budynkach doświadczalnych – makietach, ale także w komercyjnym budownictwie, będąc dostarczycielem danych do systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji. Z tego powodu jako szkielet proponowanego rozwiązania wykorzystano jedną z popularnych platform BMS (Building Management System) – LONWORKS firmy Echelon. O wyborze tego właśnie standardu zadecydowała popularność na polskim rynku, możliwość stosowania różnych topologii sieci, które mogą być mieszane w ramach jednego wdrożenia, a także dostępność dedykowanych rozwiązań, takich jak mikrokontrolery wyposażone w jednostkę interfejsu sieci LONWORKS. Ponadto, sieć LONWORKS cechuje wysoka odporność na zakłócenia, okablowanie systemowe w postaci pojedynczej pary nieekranowanej skrętki nie posiada polaryzacji, co eliminuje możliwość wystąpienia awarii spowodowanej błędem montażu, zaś zdecentralizowana architektura – brak węzła nadrzędnego, kontrolera – dodatkowo zwiększa niezawodność.

EN

This paper deals with development of the complete sensor network dedicated to the multi-point measurement of the temperature and relative humidity, targeted to buildings. This network was designed within one of the research activities of the FP7 project SESBE (Smart Elements for Sustainable Building Envelopes -FP7-2013-NMP-ENV-EeB) [1]. The primary application of described network is research on the thermal efficiency of the façade panels developed and manufactured within the project. As it was required in project proposal, the network was designed bearing in mind its further application in buildings as a data provider for HVAC (heating, ventilation and air conditioning) systems. For that reason the skeleton of proposed solution is based on widely used BMS (building management system) network, namely LONWORKS from Echelon. This standard was chosen because of the following factors: the ability of merging different network topologies in one implementation, availability of dedicated solutions (e.g. microcontrollers with LONWORK transceiver) in the market and popularity. Moreover the LONWORKS is known from its high immunity to interferences, easy-to-install harness and decentralized architecture (lack of the master node) improving the reliability of developed system.

14

Detekcja uszkodzeń na przykładzie dwukondygnacyjnej ramy portalowej z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych

Ziaja D., Miller B.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 3

579--588

PL

Detekcja uszkodzeń konstrukcji jest jednym z elementów monitorowania stanu konstrukcji, prężnie rozwijającej się dziedziny mającej na celu zwiększenie bezpieczeństwa użytkowania obiektu i minimalizację kosztów jego eksploatacji. W artykule przedstawiono wyniki detekcji uszkodzeń stalowej, dwukondygnacyjnej ramy portalowej z wykorzystaniem analizy parametrów dynamicznych układu (częstotliwości i form drgań). Podstawę rozważań stanowiły dane pomiarowe uzyskane dla różnego rodzaju uszkodzeń węzłów. Dla badanej ramy dokonano analizy zmienności parametrów dynamicznych w zależności od tego, czy uszkodzenie węzła wystąpiło czy nie. Jako narzędzie umożliwiające klasyfikację wzorców zastosowano jednowarstwowe, jednokierunkowe sieci neuronowe. W opracowaniu zaprezentowano wyniki dla sieci neuronowych o różnej architekturze oraz przy zróżnicowanym podziale na zbiory uczące i testujące.

EN

Detection of structural damage is one of the elements of structural health monitoring, a rapidly developing area aimed at improving the reliability and minimize the construction maintenance costs. The article presents the results of damage detection of a steel, two-storey portal frame using dynamic parameters analysis (modal frequencies and forms). Considerations, based on the measurement data, were obtained for various kinds of beam-to-column connection failure. As a tool for classification feed-forward backpropagation neural networks with one hidden layer were used. The paper presents the results obtained from neural networks of various architectures and with varying division into learning and testing data sets.

15

Applications of modal analysis for examining structural state of synthethic-fibre nonwoven composites

Nossol P., Gliniorz R., Kroll L., Heinrich M.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 3

130--136

EN

The dynamic behaviour of thermoplastic samples reinforced with aramid or polyester based nonwoven fabrics has been investigated. Changes in the structural state of specimens through open hole and impact damage could be proved by changes in modal parameters. Furthermore a directionality study has been performed showing clear dependence of modal parameters and fibre orientation. An appropriate frequency band was selected for a robust structural state detection of the samples. Additionally, a special modal hammer device was used to increase the accuracy of determining the modal parameters. This work continues investigations which can serve as a foundation for modal analysis based structural health monitoring (SHM) and quality control systems for composite structures.

PL

Zbadane zostało dynamiczne zachowanie próbek kompozytowych o osnowie termoplastycznej, wzmocnionych włókniną aramidową lub poliestrową. Wykazano, że zmiany w stanie struktury próbek, wywołane wierceniem otworów i uszkodzeniem udarowym, mogą być wykrywane w oparciu o zmiany parametrów modalnych. Przeprowadzono również badania, w których pokazano wyraźną zależność pomiędzy parametrami modalnymi a ukierunkowaniem włókien. Do właściwego wykrywania stanu strukturalnego próbek wybrane zostało odpowiednie pasmo częstotliwości. Dodatkowo zastosowane zostało specjalne urządzenie dla młotka modalnego zwiększające dokładność wyznaczania parametrów modalnych. Praca jest kontynuacją badań, które mogą służyć jako podstawa dla systemu przeznaczonego do monitorowania stanu konstrukcji oraz kontroli jakości, bazującego na analizie modalnej.

16

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.

17

Motywy budowy systemów obserwacji ciągłej mostów

Hildebrand M.

Inżynieria i Budownictwo

|

2013

|

R. 69, nr 11

586--589

PL

Zwrócono uwagę na celowość stosowania racjonalnie zbudowanych systemów obserwacji ciągłej budowli mostowych, umożliwiających ocenę rzeczywistego zagrożenia konstrukcji, przy założeniu akceptowanego ryzyka.

EN

The consideration is focused on usefulness of sensible arranged systems of structural health monitoring, enabling evaluation of real structural safety at acceptable risk.

18

Maintenance on demand for vehicle suspension system

Magda P., Uhl T.

Diagnostyka

|

2013

|

Vol. 14, No. 1

57--64

EN

This paper presents a method for evaluation health condition of car suspension. Research covered verification between 3D model from Virtual.Lab and mathematical models created in the Matlab/Simulink environment. All the analysis is performed for the full car model. Created models are used for verification of suspension test in cars: EUSAMA and Minimum Phase Shift (MPS). Subsequently they are simulated in order to present behavior of degrading suspension with gamma distribution. Research was performed under Maintenance on Demand project with cooperation with LMS International, DHL, Volvo.

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac nad wyznaczaniem stanu amortyzatorów w zawieszeniu samochodów osobowych. Badania obejmowały weryfikację modeli 3D w programie Virtual.Lab z modelami matematycznymi wykonanymi w środowisku Matlab/Simulink. W pracy przedstawione będą wyniki analiz uproszczonego modelu samochód. Opracowane modele posłużyły w dalszej części do testowania metod używanych do sprawdzania stanu zawieszenie w pojazdach: EUSAMA i Minimum Phase Shift (MPS). Następnie prezentacji ich zachowania dla degradowanych amortyzatorów przy użyciu dystrybucji gamma. Prace realizowane były w ramach projektu Maintenance on Demand przez m. in. LMS International, DHL, Volvo.

19

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.

20

Termograficzne metody detekcji uszkodzeń

Pieczonka Ł., Szwedo M., Uhl T.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 9

699-702

PL

Detekcja uszkodzeń jest istotnym czynnikiem technicznym i ekonomicznym w eksploatacji urządzeń i konstrukcji. Za Inman i inni [1] uszkodzenie definiuje się jako zamierzoną lub niezamierzoną zmianę własności materiałowych lub geometrycznych obiektu, włączając w to warunki brzegowe, która ujemnie wpływa na aktualny i przyszły stan tego obiektu. Niezawodna i dokładna metoda nieniszczącego badania konstrukcji pod kątem wystąpienia uszkodzeń jest kluczowym elementem systemów Monitorowania Stanu Konstrukcji (SHM). Metody termograficzne są metodami bezkontaktowymi, nieniszczącymi i dającymi informację diagnostyczną dla znacznych powierzchni w trakcie jednego pomiaru (tj. zależnie od pola widzenia kamery termowizyjnej). W zależności od konfiguracji pomiarowej istnieje możliwość wykrywania wielu typów uszkodzeń. W artykule przedstawiono przegląd aktualnych rozwiązań w zakresie termograficznych metod detekcji uszkodzeń oraz opisano prace aplikacyjne prowadzone przez autorów.

EN

Damage detection is an important issue in contemporary engineering. Following Inman et. al. [1] damage in a structural system can be defined as intentional or unintentional change to the material and/or geometric properties of the system, including changes to the boundary conditions and system connectivity, which adversely affect the current or future performance of that system. Therefore the knowledge about the existence of damage in the structure is an important element in maintenance and monitoring of structures. A reliable, accurate and nondestructive damage detection method is a key element in applications like Structural Health Monitoring (SHM) and Damage Prognosis. Nondestructive Testing (NDT) methods for damage detection can be divided into two broad groups- global and local methods. Global methods are used in monitoring of whole structures while local methods are used in monitoring of structural parts. Global methods do not require a priori information about the estimated location of damage but they are also less sensitive to small damage. Local methods on the other hand need a dense sensor network or information about critical points on the structure where the damage can occur but are more sensitive to small damage and sometimes can identify the type of damage. There are many approaches for damage detection in each group, and thermographical methods combine the advantages of both. In recent years thermography has emerged as a widely used method for nondestructive testing. Thermography is a nondestructive, noncontact, wide area damage detection method. It can detect subsurface defects, and can be used as an alternative or complement to conventional inspection technologies. Of special interest due to the effectiveness is vibrothermography also referred to as ultrasound thermography. The paper presents the state-of-the-art in thermographical damage detection techniques and describes some of the experimental investigations carried out by the authors.