عنوان پایان‌نامه
بازرسی اتصالات غیر دائمی صفحات همگن با استفاده از امواج هدایت شده ورقی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3473;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78516;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3473;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78516
- تاریخ دفاع
- ۲۰ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- رضا نوروزی کودیانی
- استاد راهنما
- عقیل یوسفی کماء
- چکیده
- توسعه سامانه‌های پایش سلامت سازه‌ای (SHM) ازجمله راهکارهای ضروری برای ارزیابی عملکرد ابر سازه‌ها مانند هواپیماها، پل‌ها، کشتی‌ها، خطوط لوله و ... است که نهایتاً منجر به افزایش قابلیت اطمینان در عملکرد سازه‌ها و تحول در فرایند نگهداری و تعمیرات می‌گردد. امواج هدایت‌شده ورقی به دلیل داشتن خصوصیاتی ازجمله توانایی بازرسی سطوح بزرگ، امکان استفاده به عنوان ابزار دائم پایش سلامت سازه و همچنین حساسیت بالا در ارزیابی غیر مخرب سازه‌ها، در سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان بوده و در مراحل پژوهشی به‌منظور توسعه پایش سلامت سازه‌ای قرار دارد. با توجه به حضور همیشگی اتصالات در سازه های ذکرشده و همچنین اهمیت امواج هدایت‌شده ورقی در حوزه عیب یابی، در پایان نامه حاضر به بازرسی اتصال غیردائم پیچ با استفاده از امواج هدایت‌شده ورقی و بررسی اثر پارامترهای مختلف بر روی امواج عبوری از اتصال پیچ پرداخته شده است. این پایان‌نامه از دو بخش اصلی تشکیل شده است. در بخش اول، در ابتدا یک مدل سه‌بعدی از اتصال روی‌هم پیچ در نرم‌افزار آباکوس شبیه‌سازی شده است. سپس با بررسی روش‌های مختلف انتشار امواج ورقی، روش مناسب برای انتشار این امواج در سازه دارای اتصال پیچ انتخاب شده است. در ادامه این بخش شبیه‌سازی‌های متعددی برای گشتاورهای مختلف پیچ انجام شده است. نتایج حاصل از این شبیه‌سازی‌ها نشان می دهدکه در گشتاورهای پایین امواج ورقی به خوبی از اتصال روی‌هم پیچ عبور نمی‌کنند و با افزایش گشتاور و بهتر برقرار شدن اتصال بین دو ورق، موج بهتر عبور می‌کند. بررسی‌های انجام‌شده بر روی سیگنال‌های دریافتی مدمتقارن نشان می‌دهد که با افزایش گشتاور اعمالی به پیچ، زمان رسیدن سیگنال به حسگر کاهش می‌یابد، اختلاف بیشینه و کمینه مد متقارن افزایش می‌یابد و فرکانس مدمتقارن دریافتی در حسگر تغییر نمی‌کند. در بخش دوم این پایان‌نامه، با ایجاد و آماده‌سازی بستر تست تجربی، نتایج شبیه‌سازی توسط سرعت گروه و تغییرات ضریب عبور مد متقارن حاصل از آزمون تجربی صحه‌گذاری شده است. در ادامه این بخش نیز با استفاده از مدل صحه‌گذاری‌شده، اثر پارامترهای مختلف بر روی امواج عبوری از اتصال روی‌هم پیچ مورد بررسی قرار داده شده است. در این بخش با شبیه‌سازی‌های متعدد برای فرکانس‌های تحریک مختلف، فرکانس مناسب برای بازرسی مدل تعریف شده در پایان نامه انتخاب شده است. همچنین بررسی سیگنال‌های دریافتی مد متقارن برای ولتاژهای تحریک مختلف نشان می‌دهد که تغییر ولتاژ اثری بر روی زمان رسیدن امواج دریافتی در حسگر ندارد و فقط اندازه آن را تقریبا به صورت خطی تغییر می‌دهد. پارامتر دیگری که مورد بررسی قرار گرفته است ضریب اصطکاک بین ورق‌ها می‌باشد. نتایج نشان می دهد که با افزایش ضریب اصطکاک در یک گشتاور خاص زمان رسیدن امواج دریافتی به حسگر کاهش می‌یابد. کلمات کلیدی: پایش سلامت سازه‌ها، امواج هدایت‌شده ورقی، اتصال روی‌هم پیچ، آباکوس، گشتاور پیچ، ضریب عبور
- Abstract
- The development of Structural Health Monitoring (SHM) systems is highly necessary in evaluating the performance of huge structures such as airplanes, bridges, ships, pipelines, etc. which will reduce the maintenance expenses, and increase the reliability of the structure. Guided waves because of having suitable characteristics like large area inspection capability, possibility of being used as permanent SHM tool and high sensitivity in ultrasonic nondestructive evaluation (NDE), have recently attracted many engineers and researchers to this field. Based on the facts that joints have been always used in different structures and importance of guided waves in damage detection field, in this thesis, inspection of bolted lap joint using guided waves and the effects of different parameters on transmitted guided waves through bolted lap joint have been studied. This thesis has two main parts. In first part, a 3D model of plate lap joint specimen is simulated in ABAQUS FE at first. Then, a suitable method is selected for propagation of guided waves in bolted lap joint specimen by examining different methods of guided waves propagation. In the following of this part, several simulations are done for different bolt torques. Results have been shown that guided waves do not transmit well through bolted lap joint in low torques and by increasing torque, waves transmitted better because contact between plates established better. Also, by increasing applied torque arrival time of receiving signal and peak to peak amplitude of S0 mode are decreased and frequency of receiving S0 mode in sensor does not change. In second part of this thesis, simulation results have been verified by group velocity of S0 mode and variation of S0 mode transmission coeffiecient that are obtaind from experiment. In the following of this part, the effect of different parameters on transmission waves through bolted lap joint are examined. In this section, a suitable frequency is selected for inspection of defined problem in this thesis by performing several simulations. Also, examining receiving signals of S0 mode for various excitation voltages is shown that variation of voltages does not change the arrival time of S0 mode and only change its amplitude almost linearly. Another parameter that is examined in this part is coefficient of friction. Results are shown that arrival time of S0 mode is decreased by increasing coefficient of friction. Keywords: Structural Health Monitoring, Guided Waves, Bolted Lap Joint Plates, ABAQUS, Bolt torque, Transmission Coefficient
