Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
مطالعه پراکندگی امواج لمب از یک سوراخ استوانهای با استفاده از روش اجزاء محدود و آزمون تجربی
Study of Lamb wave scattering from a cylindrical hole by using finite element modeling and experimental measurements
امواج لمب یا امواج ورقی دستهای از امواج فراصوتی هستند که در سازههای ورقی شکل انتشار مییابند. این امواج عمدتاً برای بازرسی سازههای بزرگ استفاده میشوند. با توجه به انعطاف پذیری بالای روش اجزاء محدود در مدلسازی سازههای پیچیده، این روش مدلسازی در مطالعه امواج لمب بسیار پرکاربرد است. نتایج حاصل از پراکندگی امواج لمب بسیار پیچیده است و روش اجزاء محدود میتواند کمک شایانی به تفسیر این نتایج نماید. در این مقاله، با بررسی رویکردهای مختلف در مدلسازی با روش اجزاء محدود، روشی با بهترین دقت و کمترین زمان انتخاب و با استفاده از آن پراکندگی ناشی از یک سوراخ استوانهای راهبهدر در یک ورق فلزی مدلسازی میشود. مطالعه پراکندگی حاصل از عیوب میتواند برای مواردی همچون پایش سلامتی سازه و تعیین ابعاد عیوب مورد استفاده قرار گیرد. نتایج مطالعات انجام شده حاکی از آن است که مدل اجزاء محدود دوبعدی دارای کمترین زمان محاسبه است و میتواند انتشار امواج لمب را با دقتی بالاتر از 95% شبیهسازی کند. به منظور ارزیابی نتایج شبیهسازی، آزمایشات تجربی نیز بر روی یک ورق آلومینیومی با سوراخ راهبهدر انجام شد که نتایج حاصل از مدل دوبعدی اجزاء محدود مطابقت خوبی با نتایج تجربی داشته است. بر اساس نتایج بدست آمده، با استفاده از اطلاعات حاصل از پروفیل زاویهای پراکندگی، شناسایی مشخصات و موقعیت عیوب در ورق به آسانی امکانپذیر است.
Lamb waves are certain type of ultrasonic waves that can propagate in thin plates. Lamb waves are particularly useful in testing large plate-shaped structures. Moreover, due to extensive flexibility in modeling sophisticated structures, finite element modeling (FEM) has been used in numerous Lamb wave studies. Due to the complexity of the scattering problem, interpretation of results is not easy. FEM helps us to better understand the complex issues that are associated with the scattering phenomenon. In this paper, we first consider a number of different finite-element modeling approaches that can be used for modeling Lamb waves and among them, we choose the best model that can provide both good accuracy and high computational speed. We then use this approach for modelling the scattering of Lamb waves from a through-thickness cylindrical hole in a large plate. This study has applications in structural health monitoring and defect sizing in plates. It is found that a 2D planar finite element model has the lowest computational cost and an accuracy of better that 95%. To verify the FEM results, experimental measurements are also conducted on an aluminum plate in which a through-thickness cylindrical hole is machined. The FEM results agree very well with those obtained from the experiments. It is concluded that by using this model, the position and properties of defects could be easily determined in plate structures.
امواج لمب,روش اجزاء محدود,عیب استوانهای,پراکندگی
Lamb waves,finite element method,cylindrical hole,scattering
395
404
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-2234&slc_lang=fa&sid=15
Farhang
Honarvar
فرهنگ
هنرور
100319475328460065553
100319475328460065553
Yes
Faculty of Mechanical Engineering - K. N. Toosi University of Technology
استاد دانشکده مهندسی مکانیک
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
Adel
Sedaghati
عادل
صداقتی
100319475328460065552
100319475328460065552
No
K. N. Toosi University of Technology
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
Anthony N.
Sinclair
آنتونی
سینکلر
100319475328460065551
100319475328460065551
No
University of Toronto
دانشگاه تورنتو