The paper presents results of theoretical and numerical investigation of guided wave propagation in twolayer bars with geometric imperfections in the form of eccentric location of steel core. Steel rod of diameter equal to 1 cm embedded in composite mortar-type cover with external diameter equal to 5 cm has been taken into consideration. Several different rods with variable size of eccentricity are analysed. Results for rods with misalignment of the cover and the core are presented as dispersion curves which were calculated using SAFE method (semi-analytical finite element) and compared with results obtained for perfect axisymmetric rod. Moreover, numerical calculation for several cases of imperfect rods were conducted and results given in the form of displacements and accelerations maps and time-domain signals.
PL
Praca przedstawia wyniki analizy teoretycznej oraz numerycznej dotyczącej propagacji fal prowadzonych w prętach dwuwarstwowych z imperfekcjami geometrycznymi w postaci niecentrycznego położenia stalowego rdzenia. Pod uwagę wzięto pręt stalowy o średnicy 1 cm osadzony w warstwie materiału kompozytowego typu zaprawa o zewnętrznej średnicy równej 5 cm. Przeanalizowano kilka różnych przypadków mimośrodowego położenia pręta. Wyniki zarówno dla pręta bez imperfekcji, jak i dla prętów, dla których rdzeń i otulina nie są położone współosiowo zostały przedstawione w postaci krzywych dyspersji uzyskanych za pomocą metody SAFE (semi-analytical finite element). Ponadto, przeprowadzone zostały obliczenia numeryczne, a wyniki przestawione zostały w postaci przemieszczeń i przyspieszeń wywołanych ruchem falowym oraz sygnałów czasowych.
The paper presents an experimental investigation of elastic wave propagation in a self-drilling hollow bar system, which is commonly used in geotechnical industry as the element of grouted ground anchors and soil nails. The single self-drilling hollow bar and self-drilling system of two bars connected by a coupler were considered. Longitudinal waves were excited at one end of the bar and registered at both ends, by means of PZT plate transducers. Additionally, in the case of connected bars, the transducer was also located at the coupler. The main aim of the study was to analyse the wave attenuation because of discontinuities in the form of mounting connections occurring along the bar length. The differences in wave propagation signals registered at single bar and the system of two bars were indicated and discussed.
PL
W artykule przedstawiono badania eksperymentalne dotyczące propagacji fal sprężystych w systemie samowiercącym, który jest powszechnie stosowany w przemyśle geotechnicznym jako element iniekcyjnych kotew i gwoździ gruntowych. Badaniu podlegał pojedynczy samowiercący pręt oraz dwa pręty połączone mufą. Fale podłużne były wzbudzane na jednym końcu pręta, a rejestrowane na obu końcach, za pomocą przetworników piezoelektrycznych. Dodatkowo, w przypadku systemu dwóch połączonych prętów, czujnik był umieszczony również na mufie. Głównym celem była analiza zaniku fali ze względu na nieciągłości w postaci połączeń montażowych pojawiających się na długości pręta. W pracy omówiono różnice w propagacji fal w pojedynczym pręcie oraz systemie złożonym z dwóch prętów.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this study, the elastic wave propagation phenomenon was used to detect the initiation of fatigue damage in a composite plate with a circular hole. The Structural Health Monitoring (SHM) system based on the active pitch-catch measurement technique was proposed. Two configurations of measuring points location were taken into account. The signals from the intact structure were compared with the dynamic response from a structure having a relatively small, interlaminar defect. The influence of the measuring points (actuators and sensors) location on the effectiveness of the damage detection method was performed to obtain an efficient system which can detect the initiation of fatigue damage in a composite plate with a circular hole.
PL
W pracy wykorzystano metodę propagacji fal sprężystych do wykrywania inicjacji uszkodzeń zmęczeniowych w kompozytowej płycie z otworem. Zaproponowano system SHM (Structural Health Monitoring) oparty na aktywnej, transmisyjno-odbiorczej technice pomiarowej. Uwzględniono dwie konfiguracje rozmieszczenia punktów pomiarowych. Sygnały pochodzące ze struktury wzorcowej porównano z dynamiczną odpowiedzią płyty zawierającej stosunkowo niewielki, międzywarstwowy defekt. Określono wpływ lokalizacji punktów pomiarowych (aktywatorów i sensorów) na skuteczność metody detekcji w celu uzyskania efektywnego systemu umożliwiającego wykrycie inicjacji uszkodzenia zmęczeniowego w kompozytowej płycie z otworem.
In the paper there is presented a discrete-continuous model of the Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) for numerical simulations of a dynamic behaviour of material specimens under high strain-rates. For this purpose several material theories describing visco-elasto-plastic properties of the tested specimens can be applied. Using this model impact-type dynamic responses are sought by means of the longitudinal elastic wave analytical solution of the d’Alembert type. The proposed model enables us theoretical strength investigations for various elasto-plastic materials under great deformation velocities as well as structural parameter determination of the real SHPB designed to play a role of the laboratory test-rig.
Prezentowany artykuł dotyczy wykrywania delaminacji w cylindrycznych laminatach epoksydowych wzmacnianych włóknem szklanym w oparciu o metodę propagacji fal sprężystych. Badania prowadzone na strukturach kompozytowych ze sztucznie wprowadzonym defektem obejmowały analizę numeryczną metodą elementów skończonych oraz weryfikację eksperymentalną z użyciem czujników piezoelektrycznych. Na podstawie uzyskanych wyników możliwe jest określenie wpływu delaminacji na globalne zachowanie dynamiczne analizowanej struktury. Metoda propagacji fal sprężystych może być wykorzystana do określenia wpływu różnych parametrów na uzyskane wyniki dla struktur bez uszkodzeń i z uszkodzeniami. Bezpośrednie porównanie dynamicznej odpowiedzi struktury nieuszkodzonej i uszkodzonej może być wykorzystane do zlokalizowania i oszacowania rozmiaru uszkodzenia.
EN
The presented paper is focused on the identification of delamination in cylindrical glass/epoxy lamina based on the elastic wave propagation method. The current analysis of composite structures with the artificial square delamination was conducted numerically with the help of the finite element method and verified experimentally using piezoelectric sensors. Based on the computed results it is possible to determine the effect of delamination on the overall structural dynamic behaviour. The wave propagation technique can be used to quantify the difference between the results related to various parameters in the cases of intact and defected structures. The direct comparison of the dynamic response of the intact and defected structure can be applied to localize and size assessment of the structural damage.
W pracy przedstawiono numeryczną i doświadczalną analizę propagacji fal sprężystych w połączeniu śrubowym dwóch blach stalowych. Obliczenia numeryczne metodą elementów skończonych przeprowadzono dwuetapowo. W pierwszej fazie analizowano statyczny wpływ sił sprężających na stan odkształceń i naprężeń połączenia śrubowego, formułując warunki kontaktu zastosowane następnie w modelu dynamicznym. W analizie propagacji fal sprawdzono wpływ naprężeń wstępnych na rezultaty obliczeń. Porównawcze badania doświadczalne wykonano przy wykorzystaniu wzbudnika piezoelektrycznego oraz wibrometru laserowego.
EN
The paper presents experimental and numerical analysis of elastic waves propagation in bolted connection of two steel plates. Numerical calculations were carried out using finite element method in two stages. In the first stage, static behavior of the joint during bolts compression was analyzed. Results of static analysis were used to formulate contact conditions for dynamic models. The analysis of wave propagation was taken for four types of bolt connection model. Finally, experimental tests by using a laser vibrometer and piezoelectric actuator were made in order to validate finite element models.
W artykule przedstawiono badania eksperymentalne i obliczenia numeryczne propagacji fal sprężystych w pręcie stalowym osadzonym w materiale kompozytowym. W eksperymencie wykorzystano zjawisko propagacji fal generowanych wzbudnikiem piezoelektrycznym i ich bezstykowy pomiar za pomocą wibrometru laserowego. W obliczeniach numerycznych przeanalizowano wpływ modułu sprężystości materiału kompozytowego na charakter fal propagujących w pręcie stalowym. Wykonane badania stanowią pierwszy etap prac ukierunkowanych na diagnostykę ultradźwiękową kotew skalnych.
EN
This paper presents the numerical and experimental analyses of elastic wave propagation in a steel rod embedded in a composite material. The experiment involved the phenomenon of wave propagation generated by a piezoactuator and noncontact measurements by means of a laser vibrometer. In numerical simulations, the effect of values of elastic modulus of the material on characteristics of waves propagating in a steel rod was analysed. Conducted research presents the first stage of work focused on ultrasonic diagnostics of rock bolts.
Tematem pracy są symulacje przebiegu fal sprężystych w płaskiej tarczy o kształcie przypominającym literę T. Obliczenia wykonano, stosując metodę elementów spektralnych. Porównawcze rozwiązania numeryczne wykonane zostały dla tarczy nieuszkodzonej, jak również dla tarczy z wprowadzonym uszkodzeniem. Zadaniem rejestrowanych sygnałów czasowych przyspieszeń fal sprężystych jest próba wykrycia i zlokalizowania uszkodzenia. W pracy przeprowadzono dyskusję nad możliwością detekcji uszkodzeń w rozpatrywanym typie węzła konstrukcji kratowych.
EN
A computational approach to analysis of wave propagation in plane stress problems is presented on the example of a T-panel. Numerical simulations were conducted using spectral element method, for the intact T-joint and the T-joint with damage. The accelerations time histories of elastic waves have been applied to find the locations of a defect. Finally, a possible application of the present formulation to damage detection in plane stress problems is discussed.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W Artykule przedstawiono zastosowanie zjawiska propagacji fal sprężystych do wykrywania uszkodzeń w elementach konstrukcyjnych jedno- i dwuwymiarowych. Zaprezentowano wyniki symulacji numerycznych, a także badań eksperymentalnych. Zwrócono uwagę na zachowanie się fal sprężystych w elementach kompozytowych i problemy pojawiające się przy projektowaniu systemu detekcji uszkodzeń.
EN
This work presents application of the elastic wave propagation for damage detection in 1D structural elements. The results of numerical simulations and experimental investigations are shown. It has been noticed that elastic wave behaviour are important in damage detection of composite elements.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.