عنوان انگلیسی:

Critical aspects of experimental damage detection methodologies

using nonlinear vibro-ultrasonics

عنوان فارسی:

جنبه های انتقادی روش های تجربی تشخیص آسیب دیدگی با استفاده از ارتعاشات اولتراسونیک غیر خطی

رشته :صنایع، مکانیک ، عمران

تعداد صفحات مقاله اصلی: 8صفحه (pdf)

تعداد صفحات ترجمه:20صفحه (word)

سال انتشار:2017

مجله

Procedia Engineering   188  ( 2017 )  133 – 140

Abstract:

Nonlinear ultrasonics has become a major research focus in non-destructive testing (NDT) in recent years. Techniques using higher harmonics or cross-modulation of two excitation frequencies have been developed and have shown to be extremely sensitive andto allow measuring defects that are undetectable using conventional ultrasonic NDT. This paper reports on the application of nonlinear vibro-ultrasonics to detect delamination damage in composite laminate beams. In addition, measurement and data  analysis requirements are evaluated to ensure optimal sensitivity, reliability and robustness of nonlinear vibro-ultrasonic damage detection systems. The importance of the individual components of the measurement chain is demonstrated, and a measurement system is described that has a dynamic range of more than 120 dB and 24-bit amplitude resolution, which enables the measurement of sideband frequencies with unprecedented sensitivity and accuracy. The influence of the selection of input variables such as excitation frequencies and input voltages on the sensitivity of the system is also demonstrated. It highlights the challenges of reliable damage evaluation in the case of materials and structures with unknown damages. The conclusion of the paper is that nonlinear vibro-ultrasonics has great potential as NDT technique with unmatched sensitivity, but that measurement systems and experimental parameters and processes have to be selected and optimised with extreme care to ensure that damage detection results are reliable.

Keywords: Nonlinear acoustics; Nonlinear vibro-ultrasonics; Nonlinear cross-modulation; Sideband frequencies 

جنبه های انتقادی روش های تجربی تشخیص آسیب دیدگی با استفاده از ارتعاشات اولتراسونیک غیر خطی

چکیده:

در سالهای اخیر، اولتراسونیک غیرخطی به یکی از موضوعات پژوهشی قابل توجه در آزمایشات غیر مخرب (NDT) تبدیل شده است. تکنیک هایی با استفاده از هارمونیک های بالاتر و یا مدولاسیون عرضی با دو فرکانس تحریک بوجود آمده است و حساسیت بالای آنها نشان داده شده است و امکان اندازه گیری عیوبی را می دهند که با استفاده از NDT التراسونیک معمولی قابل تشخیص نیستند. این مقاله به کاربرد ارتعاشات اولتراسونیک غیرخطی در تشخیص آسیب های ناشی از لایه شدگی در تیرهای چند لایه کامپوزیتی می پردازد. علاوه بر این، الزامات اندازه گیری و تحلیل داده ها برای اطمینان از حساسیت مطلوب و قابلیت اطمینان سیستم های تشخیص آسیب های ارتعاشات التراسونیک غیرخطی ارزیابی شده است. اهمیت مولفه های جداگانه در روند اندازه گیری نشان داده شده است و یک سیستم اندازه گیری توصیف شده است که دارای دامنه دینامیکی بیش از 120 دسی بل و رزولوشن دامنه 24 بیتی است که امکان اندازه گیری فرکانس های باند عرضی با حساسیت و دقت بی سابقه ای را فراهم می کند. تأثیر انتخاب متغیرهای ورودی مانند فرکانس تحریک و ولتاژ ورودی بر روی حساسیت سیستم نیز نشان داده شده است. این موضوع، چالشهای موجود در ارزیابی قابلیت اعتماد آسیب پذیری در مورد مواد و سازه های با خسارات ناشناخته را مشخص می کند. نتیجه حاصل از این مقاله نشان می دهد که ارتعاشات اولتراسونیک غیرخطی دارای پتانسیل بالایی برای استفاده در تکنیک NDT با حساسیت نامطلوب می باشد، اما سیستم های اندازه گیری و پارامترهای آزمایشگاهی و فرآیندها باید با دقت بالا انتخاب و بهینه سازی شوند تا اطمینان حاصل شود که نتایج تشخیص آسیب قابل اعتماد باشند.

کلمات کلیدی: آکوستیک غیرخطی؛ ارتعاشات اولتراسونیک غیرخطی؛ مدولاسیون عرضی غیر خطی؛ فرکانس های باند جانبی

فهرست مطالب

1. مقدمه. 2
2. سیستم و روش های اندازه گیری.. 7
3. 1. ارزیابی سیستم اندازه گیری و پردازش سیگنال.. 9
4. نتایج آزمایشات.. 14
5. 1. نمونه های تیر. 14
6. 2. انتخاب پمپاژ فرکانس… 15
7. 3. نتایج حاصل از افزایش دامنه تحریک و فرکانس های پمپاژ مختلف.. 17
8. نتیجه گیری.. 19