عنوان پایان‌نامه
استفاده از امواج مافوق صوت در شناسایی عیوب اتصالات چسبی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3617;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81382;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3617;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81382
- تاریخ دفاع
- ۲۰ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- نیما کدیور
- استاد راهنما
- علیرضا آرائی, محمد رضا فراهانی
- چکیده
- توسعه سامانه‌های پایش سلامت سازه‌ای ازجمله راه‌کارهای ضروری برای ارزیابی عملکرد ابر سازه‌هایی چون هواپیماها، کشتی‌ها، سازه‌هایی چون پل‌ها، خطوط لوله و .. است که نهایتاً منجر به افزایش قابلیت اطمینان در عملکرد سازه‌ها و تحول در فرایند تعمیرات و نگهداری می‌گردد. امواج ورقی به دلیل مزایایی که در ارزیابی غیر مخرب سازه‌ها دارند، در سال‌های اخیر موردتوجه بسیاری از محققان بوده و در مراحل پژوهشی به‌منظور توسعه پایش سلامت سازه‌ای قرار دارد. با توجه به حضور همیشگی اتصالات در سازه‌های ذکرشده و همچنین اهمیت امواج ورقی در حوزه عیب‌یابی، در پایان‌نامه حاضر به بررسی سلامت اتصالات با استفاده از امواج ورقی پرداخته‌شده است. در این پژوهش اتصالات چسبی پوسته- تقویت‌کننده به‌عنوان یک اتصال کاربردی در صنایع حساسی چون صنایع هوایی موردبررسی قرارگرفته است. در این پایان‌نامه با استفاده از امواج لمب، ویژگی‌های مناسب جهت شناسایی اندازه و شکل عیوب بدست آمده‌اند. در ابتدا پس از بررسی تئوری‌های انتشار امواج لمب در ورق‌های همسانگرد، پارامترهای موردنیاز جهت انجام آزمون مناسب تعیین شد. با استفاده از شبیه‌سازی المان محدود به بررسی اثر عیب بر انتشار امواج لمب پرداخته‌شده است. سه شکل مختلف عیب با هندسه مستطیلی،دایره‌ای و مثلثی و در هفت اندازه مختلف شبیه‌سازی‌شده است و تأثیر هر یک از آن‌ها بر موج عبوری از اتصال بررسی شد. سیگنال‌های بدست آمده از اتصالات معیوب با سیگنال حاصل از اتصال سالم مقایسه گردیده و ناحیه موردنظر جهت تحلیل‌های بعدی از کل سیگنال دریافتی جدا شد. این عمل موجب کاهش حجم محاسبات و افزایش دقت آن در پردازش‌های آتی گردید. در ادامه مدل‌های بررسی‌شده به روش مدل‌سازی‌های المان محدود به روش تجربی نیز موردبررسی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده از آزمون‌های تجربی مورد تحلیل اولیه قرارگرفته و ناحیه مناسب از سیگنال‌های دریافتی جهت پردازش‌های بعدی از آن‌ها جداشده است. تفکیک مناسب و صحیح عیوب نیازمند یافتن مشخصه‌هایی مناسب برای آن است. به همین جهت 32 ویژگی جهت ایجاد تمایز و تفکیک عیوب از دو منظر شکل هندسی و اندازه عیب بررسی گردید. در این قسمت از ابزاری به نام انتخاب ویژگی استفاده شد و ویژگی‌های مناسب جهت دستیابی به هدف تفکیک عیوب شناسایی گردیدند. در ادامه با فراهم آمدن پایه‌های ایجاد الگوهایی مناسب برای تفکیک عیوب، از شبکه عصبی استفاده شد. از ویژگی‌های بدست آمده به‌عنوان ورودی‌های شبکه عصبی استفاده گردید. با تغییر توابع آموزشی، تعداد لایه‌های میانی و نرون های لایه‌های میانی شبکه عصبی، الگویی‌هایی با بیشترین درصد تشخیص صحیح استخراج گردید. درصد تشخیص صحیح شبکه عصبی برای تفکیک عیوب از منظر شکل هندسی بیشتر از 4/87 و برای تفکیک عیوب از منظر اندازه بیشتر از 3/79 بدست آمد. نتایج بدست آمده نشان‌دهنده کارایی روش IDE و ویژگی‌های انتخاب‌شده جهت تفکیک عیوب این‌گونه از اتصالات است.
- Abstract
- Development of Structural Health Monitoring systems is a necessary solution to performance evaluation of huge structures such as airplanes, bridges, ships, pipelines, etc. which will lead to reduction in cost of repairs and maintenance operations, and an increase in reliability of the structure. The advantages of Lamb waves for ultrasonic nondestructive evaluation (NDE) have recently made this area of research attractive to engineers and researchers. Because joints have been always used in different aerospace structures, the focus of this thesis is on the investigation of the joints effect on the Lamb wave’s propagation. In this research, skin-stringer joint as a practical joint in sensitive industries such as the aerospace industry has been studied. In this paper, effective feature to identify the size and shape of defects was achieved by using Lamb. After initial study on Lamb wave propagation in isotropic plates theories, the required parameters for perform the appropriate test were determined. Using finite element simulation, effect of defects on Lamb wave propagation is investigated. Three defects with rectangular, circular and triangular geometry, in seven different sizes is simulated and the effect of each of them on passing wave through the joint were explored. Signals obtained from the healthy joint and signals obtained from the defective joints are compared and the area of interest was isolated from the received signal for further analysis. This will reduce size of calculations and increase the accuracy of them for future processing. Then, this finite element models were studied experimentally. Results of experimental tests were analyzed and appropriate area for further signals processing was separated from them. Proper defects segregation need to find the right features for it. So 32 features were studied to create difference in defects shape and size. In this section to achieve the goal of defects separation Feature Selection tool was used and suitable features were identified. Next, according to provide a basis for separating defects patterns, neural networks were used. The features obtained were used as inputs to the neural network. By changing training functions, number of middle layers and number of middle layers neurons in neural network model, pattern with highest percentage of correct identification was obtained. Neural network correct identification percent for separating defects in terms of geometry and size was more than 87.4 and 79.3, respectively. Results show the good performance of IDE method and selected features to differentiate in skin-stringer joint defects. Keywords: Non-destructive test, ultrasonic waves, Lamb, adhesive joint
