Обнаружение повреждения в сложных пластинах icon

Обнаружение повреждения в сложных пластинах



НазваниеОбнаружение повреждения в сложных пластинах
страница1/3
Дата конвертации26.08.2012
Размер373.71 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3


ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГИЛЬБЕРТА-ХУАНГА

ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ В СТРОЕНИЯХ ПЛАСТИН

Нередактированный машинный перевод.

Преобразование Гильберта-Хуанга: http://prodav.narod.ru/hht


Глава 6

Обнаружение повреждения в сложных пластинах


6.1 Введение

Высокая чопорность, чтобы нагрузить отношение, низко электромагнитный коэффициент отражения и способность включить датчики и приводы головок сделала укрепленные волокном соединения очень привлекательными для первичных структур самолета. Однако, обнаружение повреждения в соединениях является более трудным чем в металлических структурах из-за анизотропии материала, проводимости волокон, свойств изолирования матрицы, и факт так большая часть повреждения часто происходит ниже главной поверхности ламината и поэтому не с готовностью обнаружима. Acousto-сверхзвуковая техника становится поэтому более сложной для сложных структур из-за анизотропной природы материала. Динамика распространения волны теперь зависит простоя ламината. Кривые дисперсии больше не описаны Уравнениями (5.11) и (5.12). Purekar [39] использовал конечный подход элемента, чтобы смоделировать динамику распространения волны и получить отношения дисперсии. Теория CLPT также обеспечивает отношения wavenumber-частоты и для поперечных и для колебаний в самолете. Эти результаты будут использоваться, чтобы просить acousto-сверхзвуковой подход об обнаружении повреждения в сложных структурах пластины экспериментально. Самые общие дефекты, с которыми сталкиваются, в сложных структурах - повреждение воздействия и расслаивания. Расслаивание может произвести катастрофический отказ из-за потери межпластинчатых, стригут способность переноса, тогда как повреждение воздействия вызывает существенную потерю на сжатии статическая сила. Ряд экспериментов, вовлекая взаимные ламинаты плие, проводится в этом исследовании, чтобы моделировать эти типы повреждения. Низко-скоростной эксперимент воздействия понят с механизмом маятника, чтобы воспроизвести реальную мировую ситуацию. Подход acousto-ultrasonics наряду с инструментом обработки данных HHT для обнаружения повреждения ищет изменения в особенностях распространения волны из-за дефектов в структуре. В этом исследовании низкая частота способ A0 используется в сложном ламинате, чтобы определить присутствие повреждения воздействия и расслаиваний. Данные постобработаны с HHT в обнаружении повреждения и цели определения количества. На обратном изотропического исследования, где единственный датчик использовался, множество эксплуатируется, чтобы пространственно фильтровать сигналы датчика извлечь размышления из повреждения. Hilbert-Huang преобразовывают показы анализа, обещающие результаты для обнаружения повреждения в сложных структурах пластины.


6.2 Распространение волны в сложных ламинатах

6.2.
1 Низкочастотное распространение волны


В низкой частоте общий путь смоделировать распространение волны состоит в том, чтобы использовать Классическую Слоистую Теорию Пластины (CLPT). При помощи этой теории свойства чопорности структурного ламината могут быть определены от основного стандартного блока, тонкой пластинки.



Иллюстрация 6.1: конфигурация Ламината


Во-первых, поведение напряжения напряжения индивидуальной тонкой пластинки выражено для сгиба kth a



где Q - преобразованная уменьшенная чопорность, определенная в терминах технических констант. Тогда, изменения напряжения и напряжения через толщину ламината определены, чтобы определить пространственную и сгибающуюся чопорность ламината. Принимая линейные распределения смещения через толщину ламината, напряжения



постоянные смещения в самолете, и производная в смещениях самолета выражены u0, x и v0, y. Вторая производная поперечного смещения w, обмана и w, yy выражают среднее искривление средней поверхности. Проистекающие силы и моменты, действуя на ламинат получены интеграцией усилий в каждом слое через толщину ламината



Заменяя Уравнениями (6.1) и (6.2) в (6.3), искривление напряжения силы и отношения искривления напряжения момента могут быть выражены в матричной форме



Конфигурацию и геометрию пластины показывают в иллюстрации 6.1. matrices A, B, D поэтому зависят от последовательностей укладки плие. Таким образом, выбор простоя изменит свойства ламината, построенного с тем же самым материалом сгиба. Для динамических проблем управляющие уравнения движения, как показывают, [39]:



В нашем существующем исследовании сложная пластина была построена из IM7/8552 с простоем [90/0/0/90] s. Ламинат многократных orthotropic слоев, которые симметрично устроены о средней поверхности, не показывает сцепления между изгибом и расширением; это - матрица B, ноль. Пространственная матрица чопорности, A, и сгибающаяся матрица чопорности, D, принимает также более простую форму:



Вводя их упростил matrices в Уравнении (6.5) и (6.6), управляющих уравнениях движения для поперечного и распространения в плоской волне, которым становятся:



Волна, путешествуя решение в x и y указаниях может быть принято, и отношения wavenumber-частоты могут быть выведены из Уравнений (6.8) и (6.9):



У отношений wavenumber-частоты и для поперечного и для распространения в плоской волне есть та же самая форма чем для изотропических случаев. Однако, эти отношения предполагают, что распространение волны будет зависеть от последовательности укладки и от руководства волокна. Скорость группы волны будет поэтому отличаться для каждого простоя и для каждого руководства путешествия. Теория CLPT в состоянии представить низкую частоту, динамичную из ламинатов. Однако, эта модель не действительна в высоких частотах, так как предположение о не стрижет деформацию, не проверен больше. Новая модель должна быть задумана, чтобы принять, чтобы считать стригущуюся деформацию, чтобы предсказать распространение волны Lamb в высоких частотах.


^ 6.2.2 Высокочастотное распространение волны

Конечная модель элемента, построенная Purekar [39], включает стригущуюся деформацию и следовательно может предсказать более точно распространение волны Lamb чем простая модель CLPT. Заговоры wavenumber-частоты CLPT и моделей FEM представлены в иллюстрации 6.2 для симметрического ламината orthotropic [90/0/0/90] s.

Как замечено в предыдущей Главе, знание скорости группы волны Lamb в материале обязательно, чтобы определить местоположение так же как степень повреждения. Скорости группы, основанные на CLPT и модели FE, определены от местного наклона кривых wavenumber-частоты.





Иллюстрация 6.2: отношения Wavenumber-частоты для [90/0/090] 6s простой


^ 6.2.3 Фильтрование Wavenumber

Множества датчика могут использоваться, поскольку wavenumber просачивается почти такой же путь как временный акт фильтров на частотах [40]. wavenumber проникающая техника в состоянии устранить нежелательную информацию, используя набор ответов датчика. Переходные сигналы каждого датчика нагружены функцией выгоды и объединены вместе, чтобы сформировать сигнал множества датчика, данный



то, где φ (xi) является выгодой, относилось к датчику, расположенному в Сицзяне. Различные веса относились к группе датчиков, определяют проникающие свойства ответа множества. В результате волна, прибывающая от определенного руководства, может быть изолирована соответствующим выбором прибыли. В каждой временной частоте переписывается пространственная частота в структуре, wavenumber. wavenumber определяет и руководство, которое волна размножает и угол, что волна едет относительно оси множества. Признак wavenumber соответствует руководству распространения волны. Для множества датчика, ориентируемого вдоль оси X, отрицательный wavenumber соответствует правой волне размножения. В wavenumber области влево размножающиеся волны занимают правильную сторону оси (положительный k), тогда как правые волны размножения занимают покинутую сторону оси (отрицательный k). Направленный фильтр в состоянии отделить данные и исключительно дать или влево размножающиеся волны или правые волны размножения. Принцип - то же самое что касается полосового фильтра, где через только группу частот проходят. Выбор функций надбавки, чтобы получить влево размножающиеся волны показывают в иллюстрации 6.3. Продукция множества, ψ (t), может быть выражена в wavenumber области, используя Fourier, преобразовывают.



Иллюстрация 6.3: Надбавка функций для влево фильтрования


Фильтр wavenumber был бы составлен из даже и нечетная функция в wavenumber области, чтобы отделить влево размножающиеся волны от правых волн размножения. Идеальный фильтр позволил бы единственному wavenumber проходить, как показано в иллюстрации 6.4.



Иллюстрация 6.4: Идеальный фильтр

Пространственная функция надбавки, соответствующая этому идеальному фильтру:



где k - желательный wavenumber, который передадут через фильтр. Дискретная природа множества ограничивает wavenumber годный к употреблению максимумом wavenumber аналогичный частоте Nyquist во временном осуществлении выборки. Конечное число датчиков также подразумевает, что группа wavenumbers будет фильтрована вместо одного определенного wavenumber. Способности дискретного конечного множества датчика могут быть улучшены с использованием функций windowing наряду с пространственной надбавкой.

Эта техника фильтрования будет использоваться наряду с HHT, чтобы смотреть на определенное руководство и следовательно вывести присутствие расслаиваний и повреждения воздействия в сложных структурах пластины.


^ 6.3 Сложное производство пластины

Строительство ламината в данном исследовании использует углеродистый предпредг волокна IM7/8552, произведенный Соединениями Hexcel. Материал состоит из однонаправленных углеродистых волокон (IM7), пропитанный в смоле эпоксидной смолы (8552) с номинальной фракцией объема 57 %. Свойства материала представлены в Столе 6.1.




Стол 6.1: свойства материала IM7/8552

Сложная пластина была произведена, используя ручную технику простоя. Соответствующие плие были выключены и запасены как [90/0/0/90] 8s ламинат. Геометрическую конфигурацию плие показывают в иллюстрации 6.5.



Иллюстрация 6.5: Простой геометрическая конфигурация

Будучи вакуумом, сложенным в мешок, чтобы устранить воздушные промежутки, простой был готов к лечению в автоклаве. Цикл лечения для того, чтобы вылечить в одном цикле сложный ламинат показывают в иллюстрации 6.6. Получающийся ламинат был тогда сокращен в пластину измерений 35 на 24 в.



Иллюстрация 6.6: Температура и профиль давления процесса лечения


^ 6.4 Обнаружение расслаиваний и характеристика

Расслаивания возникают в сложных структурах из-за множества причин. Дефекты в производственном процессе, debonding или даже воздействуют, повреждение может вызвать расслаивание между плие сложных структур. Хотя не видимый к голому глазу, расслаивание приводит к потере в структурной чопорности и силе и может провести к катастрофическому отказу. Различные попытки были сделаны недавно обнаружить и характеризовать рост расслаивания в сложных ламинатах.


^ 6.4.1 Экспериментальная установка

Экспериментальную установку, чтобы исследовать обнаружение повреждения расслаивания показывают в иллюстрации 6.7. Этот эксперимент проводился д-р Purekar для его работы исследования [39]. 6 плие orthotropic и симметрическая сложная пластина были инструментованы со множеством датчика PVDF и piezoceramic приводом головок. Пластина была 35 дюймов длиной и 24 дюйма шириной. 1/8 в. × 1/8 в. Привод головок участка PZT-5H был связан на поверхность ламината на левом краю и использовался, чтобы взволновать структуру с допросом волн A0. Элемент приведения в действие создает момент на пластине. В этот момент погрузка производит сгибающиеся волны, которые используются для обнаружения повреждения. Множество датчика было связано в середине пластины. Множество содержало 19 круглых элементов датчика с диаметром 1/16 в. и интервал 1/8 в. Сигнал взрыва тона данной частоты и число циклов использовались, чтобы взволновать привод головок, и получающиеся переходные ответы наблюдались и зарегистрированы в каждых местоположениях датчика множества. Воспроизводство повреждения расслаивания было создано, вводя круглый слой Тефлона между 90 ° и 0 сгибами ° в середине пластины. Два размера расслаивания были исследованы с участками Тефлона 1 в. и 2 в. диаметры.



Иллюстрация 6.7: Экспериментальная установка


^ 6.4.2 Переходный анализ

Пластина была взволнована с 7 взрывами тона циклов частотой на 80 кГц. Средний ответ датчика не показывает существенного различия между ответами неповрежденных и расслоенных пластин, как показано в иллюстрации 6.8.

Когда способ волны Lamb A0 взволнован, он размножается далеко от его происхождения. Энергия распространится в обоих пространстве и времени. Вследствие дисперсии и взаимодействия с повреждением, взвешенный сигнал будет комбинацией чешуйчатых и перемещенных версий формы волны возбуждения как изображено в иллюстрации 6.8. Фронт импульса вмешательства в.05 миллисекундах все еще присутствует в сигнале и будет отфильтрован. Волны инцидента от элемента приведения в действие расположены в .35 миллисекунды для каждого случая, тогда как размышления от главных и базовых краев достигают.55 миллисекунд. Форма волны отражения от расслаивания должна состояться между размышлениями краев основания/вершины и правильной волной отражения края. Близкое наблюдение за переходными сигналами не указывает на присутствие повреждения в структуре несмотря на небольшие различия. Отражение от расслаивания в поврежденных пластинах должно быть слабым и вероятно заглушено размышлениями границ. Эмпирическое разложение способа могло бы быть в состоянии показать эти слабые размышления от расслаиваний, если они существуют в переходных сигналах.




Иллюстрация 6.8: Средние ответы датчика


^ 6.4.3 Эмпирическое разложение способа

Алгоритм EMD применен к неповрежденной пластине и расслоенным пластинам. Результаты разложения даны в иллюстрации 6.9, 6.10 и 6.11. Процесс просеивания извлекает еще один IMF в случае неповрежденных пластин чем в поврежденной пластине. Даже если переходные сигналы выглядят одинаково, EMD ясно обнаруживает различие между неповрежденным и поврежденными случаями. Глубокий осмотр второго IMFs показывает дополнительное отражение в расслоенных разложениях. Это отражение оказывается очень слабое как ожидается и могло соответствовать отражению расслаивания как показано в иллюстрации 6.12.



Иллюстрация 6.9: Эмпирическое разложение способа неповрежденного сигнала


Процесс просеивания поэтому извлекает новую форму волны во втором свойственном способе. Амплитуда этого отражения увеличивается с размером расслаивания, которое подтверждает связь с расслаиванием.

Расстояние между множеством и местоположением расслаивания может быть определено основанное на временном интервале между инцидентом, размножающим волну и идентифицированной отраженной волной от расслаивания в IMF #2.



Иллюстрация 6.10: Эмпирическое разложение способа расслоенного сигнала – 1 в.


Скорость группы сигнала приведения в действие вычитается от wavenumber-заговора частоты для способа A0 вдоль 0 ° руководств волокна. Размышления расслаиваний ограничены в 0.66 миллисекундах, который дает временной интервал ∆t = 0.31 миллисекунды. Со скоростью группы 1500 м\с расслаивание оценено в 9.15 в., который далек от точного решения 8 в. Эмпирическое разложение способа не может предсказать точно присутствие расслаивания от скрытых размышлений, показанных процессом просеивания. 15%-ая ошибка на оценке местоположения предполагает, что слабые размышления, вложенные в большие размышления, трудно точно извлечь во временном интервале. Однако, процесс просеивания показал снова свою способность извлечь особенности сигнала.



Иллюстрация 6.11: Эмпирическое разложение способа расслоенного сигнала – 2 в.



Иллюстрация 6.12: IMF #02


^ 6.4.4 Направленное фильтрование


Фильтрование wavenumber может быть применено до обработки данных с алгоритмом EMD. Отобранное расслаивание помещено в ось множества датчика. В результате извлечение влево размножающихся волн должно дать информацию о присутствии расслаивания. Правые сигналы размножения представляют волны инцидента, едущие к расслаиванию, тогда как влево размножающиеся сигналы отражают взаимодействия с расслаиванием. Пластина взволнована с 7 взрывами тона циклов 60 кГц. Средние ответы датчика показывают в иллюстрации 6.13 наряду со связанным правым, и влево сигнализирует. Как со случаем на 80 кГц, нет никакого существенного различия в средних сигналах датчика для неповрежденной пластины и расслоенных пластин. Есть число наблюдений, которые могут быть сделаны из анализа иллюстрации 6.13


1. Правые сигналы размножения от неповрежденных и поврежденных случаев не показывают заметного различия.

2. Влево размножающиеся сигналы показывают отражение в расслоенных случаях пластины в 0.6 миллисекундах, которое не присутствует в неповрежденном случае.

3. Отражение от правильного края пластины замечено в 1.2 миллисекундах.

4. Размышления от расслаиваний и правильного края все еще слабы в величине. Шум и вмешательство развращают эти размышления и делают их удобочитаемость трудной.





Иллюстрация 6.13: Направлено фильтрованный ответ для возбуждения на 60 кГц


Эффективность фильтрования wavenumber в некотором роде изменена. Размышления от расслаивания все еще видимы и увеличение с размером дефекта. Приближение местоположения расслаивания - также возможное использование времени полета и скорости группы. Этот метод дает приблизительно те же самые результаты как те в предыдущей секции и не будет дан привилегию, чтобы вывести положение расслаивания.


^ 6.4.5 Спектр Hilbert-Huang и метрика энергии

EMD, связанный со спектральным анализом Hilbert, мог бы убрать влево размножающиеся сигналы только показать отражение от расслаивания. Hilbert-Huang спектры для неповрежденных и поврежденных случаев подготовлены в иллюстрации 6.14, чтобы быть проанализированными в цели идентификации повреждения.



Иллюстрация 6.14: спектры Hilbert-Huang


HHS способен, чтобы ограничить размышления от обоих расслаиваний во влево размножающихся волнах. Произведенные размышления несут достаточно энергии, которая будет извлечена в представлениях разовой частоты энергии. Правильное отражение края не видимо для расслоенной пластины #2. Энергия, выпущенная расслаиванием, делает правильное отражение края слишком слабым, чтобы быть представленной. Вычисление измерения плотности энергии отраженных групп энергии от расслаивания получено в итоге в Столе 6.2:



Стол 6.2: измерение плотности Энергии отраженного диапазона частот – эксперимент Расслаивания


Размер расслаивания может поэтому быть выведен через отраженную энергию, выпущенную в структуре. Эта энергия увеличивается на рост дефекта. Тенденция вставки, чтобы предсказать степень повреждения не относилась бы к делу, так как только два размера расслаивания были опытными. Спектр Hilbert-Huang позволяет лучшую интерпретацию распространения в сложной пластине с отобранными расслаиваниями. Определение количества степени расслаивания

возможный через отраженную энергию.

  1   2   3




Похожие:

Обнаружение повреждения в сложных пластинах iconОбнаружение Повреждения в изотропных Пластинах
Эти схемы обнаружения повреждения облегчены по изотропной природе пластины. Распространение волны Lamb действительно хорошо описано...
Обнаружение повреждения в сложных пластинах iconМетрики emd для Обнаружения Повреждения
Эта глава поэтому посвящена исследованию особенностей преобразования Гильберта-Huang, которые могли использоваться, чтобы получить...
Обнаружение повреждения в сложных пластинах iconПреобразование гильберта-хуанга для обнаружения повреждений в строениях пластин
Гильберта-Huang, наряду с Лэмбовским распространением волны для тонких пластин. С использованием симметрий волны от разрывов методы...
Обнаружение повреждения в сложных пластинах iconСтарение, окислительный стресс и антиоксиданты
Обнаружение в биоматериале свободных радикалов кислорода позволило Д. Харману в 1956 г высказать гипотезу, что свободные радикалы...
Обнаружение повреждения в сложных пластинах iconКонтрольная работа. Основы логики. 1 вар. 1) Приведите по два примера сложных истинных и сложных ложных высказываний из курса математики. 2) Вычислите: ((ХY)Y) & (Z&Y)Y
Переведите числа А, В, с в двоичную сс и выполните поразрядно логические операции (А  В) & С
Обнаружение повреждения в сложных пластинах iconТема урока: Урок – викторина «Что такое? Кто такой?» Цели урока
Цели урока: Формировать умение в распознавании основ сложных слов и частей слова, образование и правописание сложных слов
Обнаружение повреждения в сложных пластинах iconОбнаружение влияния движения земли на аберрацию электромагнитных волн от геостационарного спутника новая проверка специальной теории относительности штырков Е. И. 420110, Казань,, Бр. Касимовых 64-45, Россия, sht99@mail ru
Обнаружение влияния движения земли на аберрацию электромагнитных волн от геостационарного спутника новая проверка специальной теории...
Обнаружение повреждения в сложных пластинах iconПринадлежащему мне на праве собственности, причинены технические повреждения

Обнаружение повреждения в сложных пластинах iconТ. Л. Крутякова от автора учет основных средств это один из наиболее сложных участков учета. Причин тому много. Во-первых, слишком много различий между бухгалтерским и налоговым закон
Учет основных средств это один из наиболее сложных участков учета. Причин тому много
Обнаружение повреждения в сложных пластинах iconДокументы
1. /Акимов П.С. Евстратов Ф.Ф. Захаров С.И. Обнаружение радиосигналов. 1989.djvu
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов