Development of non-destructive detection system of breathing cracks using dynamic response

动态响应呼吸裂纹无损检测系统的研制

基本信息

批准号：
17560206
负责人：
KAMIYA Keisuke
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17560206/
关键词：
Breathing crack Dynamic response Non-destructive detection Finite element method Mixed variational principle Beam Frame structure

项目摘要

In this project, first, we developed a method for vibration analysis of a beam with breathing cracks. In the developed method, the governing equations are formulated using the finite element method based on the mixed variational principle. Then, the governing equation is solved using the incremental harmonic balance method. We confirmed that the developed method can analyze steady-state vibrations of a beam with breathing cracks with high accuracy and efficiency. Next, we developed a detection technique of breathing cracks in a beam using dynamic response based on the developed analysis method. We confirmed via numerical simulation that the developed detection technique can detect breathing cracks accurately. Next, in order to check further the applicability of the developed detection technique, we conducted experiment. In the experiment we used a steel beam with a breathing crack. The breathing crack was simulated by a thin saw-cut to which the thin steel plate with the same thickness as the width of the saw-cut was inserted. We used measured data from the experiment to detect the crack. The accurate detection result was observed. Thus we confirmed the applicability of the developed detection technique for a beam. Finally, we extended the detection technique for a beam to a technique for a frame structure whose typical is a piping system. The developed analysis method based on the mixed variational principle has feature that it can be applied to such a frame structure without large modification. Thus the procedure of the detection technique for a frame structure is very similar to that for a beam. The applicability of the extended detection technique was confirmed by numerical simulation.

在这个项目中，我们首先开发了一种对带有呼吸裂纹的梁进行振动分析的方法。在所开发的方法中，使用基于混合变分原理的有限元方法来制定控制方程。然后，使用增量谐波平衡法求解控制方程。我们证实，所开发的方法可以高精度、高效地分析具有呼吸裂纹的梁的稳态振动。接下来，我们基于所开发的分析方法，开发了一种使用动态响应来检测梁中呼吸裂纹的技术。我们通过数值模拟证实，所开发的检测技术可以准确地检测呼吸裂纹。接下来，为了进一步检验所开发的检测技术的适用性，我们进行了实验。在实验中我们使用了带有呼吸裂纹的钢梁。通过在薄锯切处插入与锯切宽度相同厚度的薄钢板来模拟呼吸裂纹。我们使用实验中的测量数据来检测裂缝。观察到准确的检测结果。因此，我们证实了所开发的光束检测技术的适用性。最后，我们将梁的检测技术扩展到以管道系统为代表的框架结构的技术。所开发的基于混合变分原理的分析方法的特点是无需进行较大修改即可应用于此类框架结构。因此，框架结构的检测技术的过程与梁的检测技术的过程非常相似。通过数值模拟证实了扩展检测技术的适用性。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Nonlinear Vibration Analysis of a Beam with Breathing Cracks (Finite Element Analysis Based on the Mixed Variational Principle)

带有呼吸裂纹的梁的非线性振动分析（基于混合变分原理的有限元分析）

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proceedings of Dynamics and Design Conference 2006 Paper No.157(CDROM)
影响因子：
0
作者：
Keisuke Kamiya;Terumitsu Yoshinaga
通讯作者：
Terumitsu Yoshinaga

Detection o Breathing Cracks in a Beam Using Dynamical Response

使用动态响应检测梁中的呼吸裂纹

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proceedings of the 12th International Congress on Sound and Vibration Paper No.753(CDROM)
影响因子：
0
作者：
Keisuke Kamiya;Kimihiko Yasuda
通讯作者：
Kimihiko Yasuda

Detection of Breathing Cracks in a Frane Structure Using Dynamic Response

使用动态响应检测框架结构中的呼吸裂纹

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proceedings of 13^<th> International Congress on Sound and Vibration (CDROM)
影响因子：
0
作者：
Keisuke Kamiya;Kimihiko Yasuda
通讯作者：
Kimihiko Yasuda

ブリージングクラックをもつはりの非線形振動解析(混合型変分原理に基づく有限要素解析)

含呼吸裂纹梁的非线性振动分析（基于混合变分原理的有限元分析）

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Dynamics ＆ Design Conference 2006 講演論文集 (CDROM)
影响因子：
0
作者：
神谷恵輔;吉永輝光
通讯作者：
吉永輝光

Detection of Breathing Cracks in a Beam Using Dynamical Response

使用动态响应检测梁中的呼吸裂纹

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proceedings of the 12th International Congress on Sound and Vibration (CDROM)
影响因子：
0
作者：
Keisuke Kamiya;Kimihiko Yasuda
通讯作者：
Kimihiko Yasuda