شناسايي عيوب سطحي و زير سطحي سازه بر اساس انتشار امواج لم

Identification Surface/Subsurface Structural Damages Based on Lamb Wave Propagation

در اين مقاله امواج لم ايجاد شده با تحريك لايه پيزوالكتريك متصل به سازه براي شناسايي عيوب سطحي و زيرسطحي استفاده مي‌شود. لايه پيزوالكتريك در لحظه اوليه به صورت محرك عمل مي‌كند تا امواج لم را در سازه ايجاد كند و سپس اين لايه پيزوالكتريك به عنوان حسگري عمل مي‌كند تا انعكاس امواج لم از سطوح مختلف سازه را شناسايي كند. مدل اجزاي محدودي براي تحليل پاسخ لايه پيزوالكتريك و سازه تحت اثر سيگنال تحريك ارايه مي‌شود و انتشار دو دسته امواج لم متقارن و پادمتقارن در سازه شبيه‌سازي مي‌شود كه با سرعت‌هاي مختلف نسبت به يكديگر منتشر مي‌شوند. انعكاس امواج لم در اثر برخورد با سطوح خارجي سازه يا سطوح عيوب داخلي آن با استفاده از مدل ارايه ‌شده شناسايي مي‌شود. عملكرد اين روش براي سازه با يك يا دو شيار عرضي بررسي مي‌شود كه پهناي شيارها در مقايسه با ابعاد سازه بسيار كوچك است تا ترك عرضي در سازه را شبيه‌سازي كند. نتايج اين تحليل نشان مي‌دهد كه امواج لم ايجاد شده نسبت به اين شيارهاي عرضي بسيار حساس بوده و از انعكاس‌هاي آن مي‌توان با دقت مناسبي موقعيت عيوب سطحي و داخلي سازه را شناسايي كرد.

The paper concerns with the identification of the surface and subsurface defects based on Lamb wave generation and propagation in a structure with piezoelectric wafer active sensor. The piezoelectric wafer acts as an actuator at the initial instant for Lamb wave generation and then as sensor to monitor Lamb waves reflected from different surfaces of the structure. A finite element model is developed to analyze the response of the structure and piezoelectric wafer subjected to initial activation signal. The model simulates the generation of Lamb waves which are divided into symmetric and anti-symmetric waves propagating with different velocities. The reflection of Lamb waves from exterior surfaces of the structure or the surfaces of the defects are identified using the present model. The performance of the damage identification procedure is evaluated for a plate structure with single or multiple transverse grooves whose dimensions are very small compared to structural dimensions in order to simulate the transverse cracks in the structure. The results have shown that Lamb waves are very sensitive to transverse grooves and determine the location of transverse damages with a reasonable accuracy.