Niniejsza praca doktorska poświęcona jest analizie wpływu temperatury na propagację fal Lamba w odniesieniu do metod monitorowania stanu konstrukcji. Na wstępie przedstawiono wprowadzenie czytelnika do teorii fal Lamba, powszechnie wykorzystywanych w metodach monitorowania stanu konstrukcji. W dalszej kolejności zaprezentowano model numeryczny wykorzystywany do modelowania propagacji fal Lamba przy uwzględnieniu zmiennej temperatury otoczenia, oparty o algorytm LISA (ang. Local Interaction Simulation Approach). Następnie pokazano szczegółowe analizy wpływu zmieniającej się temperatury otoczenia na czujniki piezoelektryczne oraz warstwy kleju. Zestawiono i porównano ze sebą wyniki z analiz: analitycznej statycznej, numerycznej statycznej oraz numerycznej dynamicznej. W kolejnym etapie zbudowano oraz zwalidowano eksperymentalnie trójwymiarowy model numeryczny w szerokim zakresie temperatur. Po szczegółowych badaniach generowania, propagacji oraz akwizycji fal Lamba pod wpływem zmiany temperatury, zaproponowano oraz przetestowano metodę do lokalizowania uszkodzeń. Opisane podejście, bazuje na wykorzystaniu przetworników piezo-kompozytowych ułożonych w konfiguracji rozety.
Title:
Temperature effect modelling in Lamb wave based structural damage detection Abstract:
The thesis focuses on a temperature effect analysis in regards to structural health monitoring techniques of Lamb wave-based damage detection approaches. Nowadays, it is one of the biggest issues associated with
maintenance of civil and engineering structures, since temperature fluctuations strongly affect Lamb waves propagation.
The dissertation, firstly, provides a theoretical temperature influence on Lamb waves dispersive nature. Then, numerical modelling of thermal variation on Lamb wave propagation is examined - using LISA approach. Further, a detail analysis of piezoceramic patches and adhesive layers, subjected to thermal oscillation, is investigated. At the beginning, a shear and normal strain (and/or stress) components of an actuator are examined. Subsequently, a three-dimensional, numerical model of a plate host structure, instrumented with piezoceramics attached permanently via adhesive layers is examined. Entire model is assumed to have temperature-dependent physical properties. Numerical results are compared with the results gathered experimentally, and Lamb wave responses are analysed.
Finally, an approach for damage localisation, based on Lamb waves and Micro Fiber Composite (MFC) rosettes is proposed and experimentally validated. The approach is tested for wave source and damage location estimation under thermal oscillation. This technique is temperature insensitive, since no wave velocity information is required. The highly directional response of MFC patches is utilized.
