عنوان پایان‌نامه
موقعیت یابی آزمایشگاهی ترک در صفحات همگن به کمک امواج هدایت شده
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2770;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68396
- تاریخ دفاع
- ۱۹ خرداد ۱۳۹۲
- دانشجو
- مریم کردبچه
- استاد راهنما
- عقیل یوسفی کماء
- چکیده
- هدف از انجام تحقیق حاضر، پیاده‌سازی آزمایشگاهی روشی برای یافتن محل عیب به کمک المان‌های پیزوالکتریک و امواج هدایت‌شده‌ی ورقی، در صفحات همگن می‌باشد؛ که در واقع نخستین گام برای توسعه‌ی یک سیستم پایش سلامت برای سازه‌های ساخته شده از ورق است. برای نیل به این هدف، پس از مطالعه‌ی پیشینه‌ی مربوطه و بررسی ملاحظات لازم برای پیاده‌سازی روش، نظیر تجهیزات موردنیاز، نحوه‌ی راه‌اندازی و داده‌برداری و ...، بستر تست موردنیاز برای انجام تست‌های آزمایشگاهی طراحی و پیاده‌سازی می‌شود. این بستر تست شامل یک صفحه‌ی آلومینیومی بهمراه تعدادی پیزودیسک و همچنین ادوات موردنیاز برای تحریک موج و ثبت پاسخ سازه است. از آنجاکه دقت و صحت روش عیب‌یابی به کمک امواج ورقی، به شدت متأثر از روش‌های پردازش و تفسیر سیگنال‌های دریافتی از حسگرها می‌باشد، در گام بعد، بحث پردازش و تفسیر داده‌ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت که خلاصه ای از نتایج این مطالعه نیز در گزارش حاضر ارائه گردیده است و الگوریتم موردنظر برای پردازش داده‌ها و استخراج اطلاعات موردنظر از آنها معرفی شده است. در این الگوریتم، برای پردازش داده‌ها از تبدیل موجک استفاده می‌شود. در نهایت، سیگنال‌های حاصل از انجام آزمایش‌های تدوین شده به کمک این الگوریتم تحلیل گشته است، نتایج آن در فصل پنجم از گزارش حاضر ارائه شده است. در آزمایش‌های انجام شده در این تحقیق، پس از اندازه‌گیری سرعت انتشار موج در سازه و صحه‌گذاری آن با شبیه‌سازی، پدیده‌ی دیسپرژن به صورت آزمایشگاهی تحقیق می‌گردد و پس از آن نیز موقعیت عیوب با هندسه‌های مختلف شناسایی می‌شود. کمترین و بیشترین خطای بدست آمده در اندازه‌گیری سرعت موج به ترتیب عبارتند از 002/0 درصد و 4 درصد خطا. چهار نوع عیب مورد بررسی قرار گرفته در این تحقیق عبارتند از شیار راه‌بدر، حفره مستطیلی راه‌بدر، حفره دایروی راه‌بدر و خوردگی پیتینگ. علاوه بر شناسایی موقعیت این عیوب، میزان تأثیر شکل عیب بر امر شناسایی موقعیت آن نیز بررسی گردیده است. نتایج بدست آمده حاکی از قابلیت بالای روش عیب‌یابی به کمک المان‌های پیزوالکتریک و امواج هدایت‌شده‌ی ورقی، در شناسایی دقیق موقعیت عیب در صفحه می‌باشد، بطوریکه خطای تشخیص موقعیت عیب در بدترین حالت برابر با 5 درصد بدست آمده است. کلمات کلیدی: پایش سلامت سازه‌ها، امواج هدایت‌شده، تشخیص موقعیت عیب، تراگذار پیزوالکتریک
- Abstract
- The goal of present research is experimental implementation of a procedure for detecting defect location in isotropic plates using piezo-actuated Guided Waves, which is in fact the first step to implement a SHM (Structural Health Monitoring) system for plate-like structures. In order to achieve this goal, the related literature is reviewed and essential considerations for implementing the procedure, such as required equipment, data acquisition, test-bed fabrication and instrumentation, etc. are investigated. The test-bed includes an aluminum plate in addition to a number of piezo-disks and equipment for actuation of guided waves and recording the response of structure. Since the precision and accuracy of a defect detection method using guided waves is dependent on employed signal processing and analysis method, the next step was to investigate these methods for which the results were briefly presented in this report and the algorithm of signal processing, analysis and feature extraction was introduced. Wavelet analysis method was employed for signal processing in this algorithm. After all, signals produced during conducted experiments were interpreted for which the results are presented in chapter five. Designed experiments for this research include measurement of wave propagation velocity in the structure, verification of experimentally measured velocity using simulations, experimental investigation of dispersion phenomenon, and finally detection of the location of a number of defects with various shapes. The minimum and maximum errors obtained during measurement of wave velocity are 0.002 % and 4 %, respectively. Four different kinds of defect were studied here including a through-thickness notch, a through-thickness rectangular slot, a through-thickness circular slot, and pitting corrosion. In addition to detecting the location of defects, the effect of defect shape on detection of location is also investigated. Obtained results demonstrate the high capability of this method, as the error of detection of defect location in worst case is 5 %. Keywords: Structural Health Monitoring, Guided Waves, Defect Detection, Pizoelectric Transducers
