Flynn, Eric B.;Swartz, R.Andrew;Backman, Daniel E.;Park, Gyu-Hae;Farrar, Charles R.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.29
no.4
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pp.269-282
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2009
This paper presents a novel approach for Lamb wave based structural health monitoring(SHM) in honeycomb aluminum panels. In this study, a suite of three signal processing algorithms are employed to improve the damage detection capability. The signal processing algorithms used include wavelet attenuation, correlation coefficients of power density spectra, and triangulation of reflected waves. Piezoelectric transducers are utilized as both sensors and actuators for Lamb wave propagation. These SHM algorithms are built into a MatLab interface that integrates and automates the hardware and software operations and displays the results for each algorithm to the analyst for side by side comparison. The effectiveness of each of these signal processing algorithms for SHM in honeycomb aluminum panels under a variety of damage conditions is then demonstrated.
The article presents the methodology for finding material damping capacity at higher frequency and at relatively lower amplitudes. The Lamb wave dispersion theory and loss less finite element model is used to find the damping capacity of composite materials. The research has been focused on high frequency applications materials. The method was implemented on carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and glass fiber reinforced polymer (GFRP) plates. The Lamb waves were generated using ultrasonic pulse generator setup. The hybrid method has been explored in this article and the results have been compared with bandwidth methods available in the literature.
In this paper, damage detection method by using the time reversal is developed to detect damage on composit structures. The time reversal was investigated for direct root between PZT and PZT, but in case of a circular PZT, lamb wave moves not only along the direct root but also another roots. The center frequency of lamb wave is kept when the lamb waves are reflected from damage. This paper presents experimental and theoretical results for the new structural health monitoring method by above features of lamb wave, and we can increase accuracy of the new structural health monitoring method by using STFT(Short Time Fourier Transform).
Chung, Yoonjae;Yang, Seung Soo;Yu, Minjae;Kim, Young H.
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.37
no.4
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pp.174-180
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2018
In this study, the propagation characteristics of Lamb waves in anisotropic silicon wafers of (100) and (111) direction were investigated by PVDF (Polyvinylidene Fluoride) line-focused transducer. The modified V(f,z) method was used because the Lamb waves are dispersive. For confirming the anisotropy, a line-focused transducer was used and the silicon wafer was rotated 180 degrees at intervals of 1 degree. As a result, $A_0$ and $S_0$ modes were observed. The speed of $S_0$ mode according to propagation direction showed anisotropy which is associated with the crystal structure, and the speed of $A_0$ mode was isotropic. The result is consistent with the crystal structure of silicon and the mechanism of vibration of each Lamb wave modes.
This paper proposes a baseline-free SHM technique in which the time-reversal process of Lamb waves and the imaging method are used. The proposed SHM technique has three distinct features when compared with the authors' previously proposed one: (1) It use the reconstructed signal for damage diagnosis, without need to extract the damage signal as the difference between reconstructed signal and initial input signal; (2) It use the imaging method based on the time-offlight information from the reconstructed signal, instead of using a pattern comparison method; (3) In order to make the damage image more clear, the modified mathematical definition of damage image in a pixel is used. The proposed SHM technique is evaluated through the damage detection experiment for an aluminum plate with damage at different locations.
The paper studies the dispersion and attenuation of propagating waves in the "plate+compressible viscous fluid layer" system in the case where the fluid layer flow is restricted with a rigid wall, and in the case where the fluid layer has a free face. The motion of the plate is described by the exact equations of elastodynamics and the flow of the fluid by the linearized Navier-Stokes equations for compressible barotropic Newtonian viscous fluids. Analytical expressions are obtained for the amplitudes of the sought values, and the dispersion equation is derived using the corresponding boundary and compatibility conditions. To find the complex roots of the dispersion equation, an algorithm based on equating the modulus of the dispersion determinant to zero is developed. Numerical results on the dispersion and attenuation curves for various pairs of plate and fluid materials under different fluid layer face conditions are presented and discussed. Corresponding conclusions on the influence of the problem parameters on the dispersion and attenuation curves are made and, in particular, it is established that the change of the free face boundary condition with the impermeability condition can influence the dispersion and attenuation curves not only in the quantitative, but also in the qualitative sense.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.28
no.6
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pp.512-518
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2008
Guided wave technology is advantageous for fast inspection of pipe wall thinning since the guided wave propagates long distance. In this investigation, the method to evaluate gradual wall thinning in a pipe based on the arrival time delay with magnetostrictive patch transducers is presented. Low frequency A0 Lamb waves were generated and measured by the present transducer and it was applied to arrival time delay measurement experiments on a test pipe having gradual wall thinnings artificially manufactured. From experiments, consistent results that wall thinning increases the arrival time delay of A0 waves were obtained. Consequently, the feasibility of the magnetostrictive patch transducers to evaluate wall thinning was verified.
In this paper a damage imaging technique using pre-stack migration is developed using Lamb (guided) wave propagation in composite structures for imaging multi damages by both numerical simulations and experimental studies. In particular, the paper focuses on the experimental study using a finite number of sensors for future practical applications. A composite laminate with a surface-mounted linear piezoelectric ceramic (PZT) disk array is illustrated as an example. Two types of damages, one straight-crack damage and two simulated circular-shaped delamination damage, have been studied. First, Mindlin plate theory is used to model Lamb waves propagating in laminates. The group velocities of flexural waves in the composite laminate are also derived from dispersion relations and validated by experiments. Then the pre-stack migration technique is performed by using a two-dimensional explicit finite difference algorithm to back-propagate the scattered energy to the damages and damages are imaged together with the excitation-time imaging conditions. Stacking these images together deduces the resulting image of damages. Both simulations and experimental results show that the pre-stack migration method is a promising method for damage identification in composite structures.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.30
no.3
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pp.261-270
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2010
This paper presents an analytical investigation for a baseline-free imaging of a defect in plate-like structures using the time-reversal of Lamb waves. We first consider the flexural wave (A0 mode) propagation in a plate containing a defect, and reception and time reversal process of the output signal at the receiver. The received output signal is then composed of two parts: a directly propagated wave and a scattered wave from the defect. The time reversal of these waves recovers the original input signal, and produces two additional side bands that contain the time-of-flight information on the defect location. One of the side band signals is then extracted as a pure defect signal. A defect localization image is then constructed from a beamforming technique based on the time-frequency analysis of the side band signal for each transducer pair in a network of sensors. The simulation results show that the proposed scheme enables the accurate, baseline-free detection of a defect, so that experimental studies are needed to verify the proposed method and to be applied to real structure.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2013.04a
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pp.694-695
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2013
An experimental study has been made with the use of time reversal concepts to recover the input waveform in a long range propagation of dispersive Lamb waves. Three techniques have been tested: Regular TR, 1 bit TR and Inverse filter (IF). The IF approach was found to completely recover the original input signal. Moreover, the IF technique significantly increases the contrast, i.e., the ratio of the recovered signal and the sideband signal.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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