بررسی عوامل موثر بر تشخیص عیب ناشی از خوردگی در پایش سلامتی تیر یکسرگیردار به روش امپدانس الکترومکانیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری ساخت و تولید دانشگاه شهید رجایی

چکیده

‌پایش سلامتی سازه بر اساس امپدانس الکترومکانیکی یکی از روش های پایش وضعیت و تشخیصِ بلادرنگ آسیب سازه می‌باشد که از خواصِ کوپل مواد پیزوالکتریک بهره می‌برد. هنگام قرارگیری یک سازه در معرض خوردگی، یک فرآیند الکتروشیمیایی آغاز شده و با گذشت زمان عیوبی در سطحِ سازه ایجاد می‌گردد. در سازه در معرض خوردگی، با این‌که کاهش جرم ناچیزی در سازه ایجاد می‌گردد ولی باعث کاهشی چشمگیر در استحکام مکانیکی، یکپارچگی و عمرخستگی آن می‌شود. بنابراین پایش دقیق سلامتی سازه بمنظور تشخیص عیوب سطحیِ ناشی از خوردگی و پیش بینی اثر خوردگی بر روی خواص مکانیکی و پیوستگی یک سازه حائز اهمیت می‌باشد. در این مقاله از روش امپدانس الکترومکانیکی برای بررسی عیب خوردگی در پایش سلامتی تیر یکسرگیردار استفاده‌شده و تشخیص و بررسی عوامل موثر بر معیار آسیبِ ناشی از خوردگی صورت گرفته است. بدین منظور آزمایش‌هایی جهت اندازه‌گیری طیف‌های امپدانس بر روی یک تیر آلومینیومی انجام گرفته و خوردگی مد نظر نیز توسط اسید بصورت کنترل شده بر روی تیر تحمیل گشته‌است. جهت تشخیص کمی عیب، از معیار آسیب اسکالر استفاده‌ شده‌است. نتایج تجربی حاصل از آزمایش‌ها انجام گرفته بر روی تیر یکسرگیردار نشان می‌دهد عوامل شدت عیب، مکان تکیه‌گاه و فاصله آسیبِ تا محل تکیه‌گاه بر معیار آسیب ناشی از خوردگی موثر می‌باشند. بررسی نتایج، بیانگر وجود رابطه بین مکان تکیه‌گاه و محل عیب با معیار آسیب می‌باشد. همچنین مشاهده می‌شود که مقدار معیار آسیب به‌کار رفته بصورت جذر میانگین مجموع مربعات شکل امپدانس با شدت خوردگی رابطه‌ای مستقیم دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Diagnosis and evaluation of factors affecting corrosion damage detection in health monitoring of cantilever beam by electromechanical impedance method

نویسندگان [English]

  • Seyed Reza Hamzeloo 1
  • Behnam Akhoundi 2
  • Morteza Fatehi 3
1 Mechanical Engineering, Assistant Professor, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehan, Iran
2 Mechanical Engineering Department, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3 Manufacturing Engineering PhD student of Shahid Rajaee University
چکیده [English]

Structural health monitoring based on electromechanical impedance is one of the methods for real-time monitoring and detection of structural damage using the coupling properties of piezoelectric materials. When a structure is exposed to corrosion, an electrochemical process is initiated and defects occur over the surface of the structure. In corrosion-prone structures, although a slight decrease in the mass is produced, it results in a significant decrease in its mechanical strength, integrity and fatigue life span. Therefore, the precise monitoring of structural health is important for detecting corrosion-induced surface defects and predicting the effect of corrosion on the mechanical properties and integrity of a structure. In this paper, the electromechanical impedance method is used to investigate the corrosion defect in the health monitoring of a cantilever beam and to identify and determine the factors affecting the damage index of corrosion. Experiments carried out to measure the impedance spectra on an aluminum beam, and a controlled acid corrosion has been imposed on the beam. The scalar damage index was used to quantify the defect. Empirical results obtained from experiments on cantilever beam show that factors like damage intensity, support positions and damage distance to the support location are effective on damage index caused by corrosion. The results show that there is a relationship between the support location and the damage location with the damage index. Also, it is observed that applied damage index as root-mean-square deviation of impedance has a direct relationship with the intensity of corrosion damage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • structural health monitoring
  • corrosion
  • Electromechanical Impedance
  • Damage index
  • cantilever beam