Análisis numérico de las principales características de propagación de ondas en un laminado de acero-CFRP que incluye reducción de orden del modelo
Autores: Mikhaylenko, Andrey; Rauter, Natalie; Bellam Muralidhar, Nanda Kishore; Barth, Tilmann; Lorenz, Dirk A.; Lammering, Rolf
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis numérico de las principales características de propagación de ondas en un laminado de acero-CFRP que incluye reducción de orden del modelo
Categoría
Artes
Subcategoría
Música
Palabras clave
Ondas ultrasónicas
Monitoreo de salud estructural
Propagación de ondas
Diagramas de dispersión
Campos de desplazamiento
Reducción de orden del modelo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Las ondas ultrasónicas guiadas son adecuadas para su uso en el contexto del monitoreo de la salud estructural de estructuras delgadas y similares a placas. Por lo tanto, observar la propagación de las ondas en las placas puede proporcionar una indicación de si ha ocurrido daño en la estructura. En este trabajo, se estudia la propagación de ondas en un laminado de metal y fibra que consiste en delgadas láminas de acero y capas de polímero reforzado con fibra de carbono, centrándose en las principales características de propagación como los diagramas de dispersión y los campos de desplazamiento. Para este propósito, primero se determinan y comparan los diagramas de dispersión derivados del marco analítico y de simulaciones numéricas. A continuación, se calculan los campos de desplazamiento utilizando el método de matriz global para dos frecuencias de excitación. Los resultados derivados del marco analítico se utilizan para validar los campos de desplazamiento determinados numéricamente basados en un enfoque de modelado 2D y 3D. Para ambas investigaciones, los resultados del tratamiento analítico y la simulación numérica muestran una buena concordancia. Además, el campo de desplazamiento revela las características típicas y bien conocidas de la propagación de ondas guiadas en estructuras delgadas. Dado que el uso de modelos 3D completos implica un costo computacional muy alto, este trabajo también investiga con éxito la posibilidad de reducción del orden del modelo para disminuir el tiempo y los costos computacionales de la simulación sin pérdida de precisión.
Descripción
Las ondas ultrasónicas guiadas son adecuadas para su uso en el contexto del monitoreo de la salud estructural de estructuras delgadas y similares a placas. Por lo tanto, observar la propagación de las ondas en las placas puede proporcionar una indicación de si ha ocurrido daño en la estructura. En este trabajo, se estudia la propagación de ondas en un laminado de metal y fibra que consiste en delgadas láminas de acero y capas de polímero reforzado con fibra de carbono, centrándose en las principales características de propagación como los diagramas de dispersión y los campos de desplazamiento. Para este propósito, primero se determinan y comparan los diagramas de dispersión derivados del marco analítico y de simulaciones numéricas. A continuación, se calculan los campos de desplazamiento utilizando el método de matriz global para dos frecuencias de excitación. Los resultados derivados del marco analítico se utilizan para validar los campos de desplazamiento determinados numéricamente basados en un enfoque de modelado 2D y 3D. Para ambas investigaciones, los resultados del tratamiento analítico y la simulación numérica muestran una buena concordancia. Además, el campo de desplazamiento revela las características típicas y bien conocidas de la propagación de ondas guiadas en estructuras delgadas. Dado que el uso de modelos 3D completos implica un costo computacional muy alto, este trabajo también investiga con éxito la posibilidad de reducción del orden del modelo para disminuir el tiempo y los costos computacionales de la simulación sin pérdida de precisión.