Σύγχρονες μέθοδοι στο μη καταστροφικό έλεγχο (MKE) και την παρακολούθηση της δομικής ακεραιότητας των κατασκευών

Transcript

1 Πολυτεχνείο Κρήτης Σχολή Αρχιτεκτόνων Μηχανικών Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Μηχανικής Ερευνητικές διαλέξεις ΠΜΣ-ΜΗΠΕΡ Απρίλιος 2016 Σύγχρονες μέθοδοι στο μη καταστροφικό έλεγχο (MKE) και την παρακολούθηση της δομικής ακεραιότητας των κατασκευών Λιαράκος Βαγγέλης Δρ. Μηχανικός Ορυκτών Πόρων w:

2 Επισκόπηση 1. Παρακολούθηση της μηχανικής συμπεριφοράς των κατασκευών 2. Μη-Καταστροφικός Έλεγχος (ΜΚΕ) δομικών υλικών και κατασκευών 3. ΜΚΕ σκυροδέματος με βάση την ανάλυση δυναμικής απόκρισης των δομικών στοιχείων 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) 2/42

3 1. Παρακολούθηση της μηχανικής συμπεριφοράς των κατασκευών Επιθεώρηση της δομικής ακεραιότητας μιας κατασκευής. Δομική ακεραιότητα. Η ικανότητα μιας κατασκευής να παραλαμβάνει με ασφάλεια τα μηχανικά φορτία για τα οποία σχεδιάστηκε. Ασφαλής συμπεριφορά. Για συγκεκριμένη μηχανική καταπόνηση (π.χ. σεισμός, ίδιο βάρος, κ.α.), οι εμφανιζόμενες παραμορφώσεις είναι απαραίτητο να βρίσκονται εντός των ορίων που θέτουν οι κανονισμοί σχεδιασμού (π.χ. Ευρωκώδικες 1-8). Ασφαλής λειτουργία Υπέρβαση επιτρεπόμενων παραμορφώσεων Πιθανές βλάβες 3/42

4 Μηχανική Τάση Πολυτεχνείο Κρήτης Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Μηχανικής 1. Παρακολούθηση της μηχανικής συμπεριφοράς των κατασκευών Παράμετροι δομικής ακεραιότητας Δομικά Χαρακτηριστικά Αντοχές των δομικών υλικών (θλίψη, διάτμηση, εφελκυσμός κ.α.) Μηχανικές ιδιότητες δομικών υλικών (Δυσκαμψία, μέτρο διάτμησης κ.α.) Γεωμετρία δομικών στοιχείων και συνολικής κατασκευής Ευστάθεια θεμελίωση Μηχανική Αντοχή Δυσκαμψία Καταστροφική δοκιμή Σκυροδέματος Παραμόρφωση 4/42

5 1. Παρακολούθηση της μηχανικής συμπεριφοράς των κατασκευών Έγκαιρος εντοπισμός μηχανικών βλαβών. Μηχανικές Βλάβες. Κάθε μη προβλεπόμενη μεταβολή των δομικών χαρακτηριστικών μίας κατασκευής. Ρηγμάτωση. Ακανόνιστη μεταβολή της εσωτερικής γεωμετρίας δομικών στοιχείων από ψαθυρά υλικά (σκυρόδεμα, πετρώματα, κεραμικά). Μόνιμες πλαστικές παραμόρφωσεις. Μεταλλικές κατασκευές. Απομείωση της μηχανικής αντοχής των δομικών υλικών λόγω φθοράς ή κόπωσης. Διάρρηξη συνέχειας κατασκευής. Αστοχία κόμβων σύνδεσης δομικών στοιχείων. 5/42

6 Καμπτόμενο τοιχίο πρόβολος Πολυτεχνείο Κρήτης Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Μηχανικής 1. Παρακολούθηση της μηχανικής συμπεριφοράς των κατασκευών Μηχανικές Βλάβες. Άμεσες και έμμεσες συνέπειες Η εκδήλωση μιας μηχανικής βλάβης, ανάλογα με τη σοβαρότητα της, δεν συνεπάγεται την ολική απώλεια λειτουργικότητας μιας κατασκευής (Στάδιο Β εμφάνιση ρωγμής), αλλά ο μη έγκαιρος εντοπισμός και αποκατάσταση της, επιδεινώνει τη δομική ακεραιότητα και σταδιακά οδηγεί σε ολική απώλεια αντοχής του δομικού συστήματος (Στάδιο Γ επέκταση ρωγμής). max Α) Καμία βλάβη Β) Έναρξη Ρωγμής Γ) Επέκταση ρωγμής min Κατανομή ισοδύναμης τάσης σ eq 6/42

7 2. Μη-Καταστροφικός Έλεγχος (ΜΚΕ) δομικών υλικών και κατασκευών Πλεονεκτήματα - Δυνατότητες Εκτίμηση των δομικών χαρακτηριστικών στο χώρο της κατασκευής (insitu) και συνήθως σε σύντομο χρόνο. Αποφυγή λήψης δοκιμίων υλικού. Περιορισμένη και μη καταστροφική επέμβαση στα δομικά στοιχεία (πυρήνες δοκίμια) Μείωση λειτουργικού κόστους Σχεδιασμός «ευφυών» συστημάτων συνεχούς παρακολούθησης της δομικής ακεραιότητας κατασκευών μεγάλης κλίμακας. Μείωση κόστους αισθητήρων Δυνατότητα μόνιμης εγκατάστασης Ψηφιακή τεχνολογία Βάσεις δεδομένων μετρήσεων / Απομακρυσμένη πρόσβαση Ασύρματη τεχνολογία Δίκτυα παρακολούθησης 7/42

8 2. Μη-Καταστροφικός Έλεγχος (ΜΚΕ) δομικών υλικών και κατασκευών Βασική Ιδέα Αρχές Εφαρμογής Μέτρηση μια φυσικής ποσότητας (Μέγεθος Παρατήρησης) α) Θεωρητική προσέγγιση, ή/και Μαθηματικό μοντέλο β) Εμπειρικές εξισώσεις Προσέγγιση μηχανικής ή φυσικής ιδιότητας (Εκτίμηση) Π.χ. Υπέρηχοι. Μεγέθη παρατήρησης: ταχύτητα κύματος V p, Πυκνότητα ρ. Εκτιμώμενη ιδιότητα υλικού : Μέτρο ελαστικότητας Ε p. a E f p v : Λόγος a V 2 p v, 1, 1.2 Pissn 8/42

9 2. Μη-Καταστροφικός Έλεγχος (ΜΚΕ) δομικών υλικών και κατασκευών Στάδια αξιολόγησης δομικής ακεραιότητας Διαπίστωση ύπαρξης μηχανικής βλάβης Εντοπισμός θέσης βλάβης Εκτίμηση αιτίου βλάβης Εκτίμηση σοβαρότητας της βλάβης Βαθμός επίδρασης στην συνολική συμπεριφορά της κατασκευής. Εκτίμηση διαθέσιμου χρόνου αναμονής για αποκατάσταση και μετά την επιδιόρθωση της βλάβης, αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της επέμβασης αποκατάστασης. 9/42

10 3. ΜΚΕ σκυροδέματος με βάση την ανάλυση δυναμικής απόκρισης των δομικών στοιχείων Στόχοι ΜΚΕ σκυροδέματος Προσδιορισμός της δυσκαμψίας των δομικών στοιχείων Προσδιορισμός του μέτρου ελαστικότητας του υλικού Προσδιορισμός του πάχους των στοιχείων Παρακολούθηση της διαδικασίας ωρίμανσης και ανάπτυξης της αντοχής του σκυροδέματος τις πρώτες 28 ημέρες μετά την παρασκευή του. Ανίχνευση μεταβολών της δυσκαμψίας και των ελαστικών ιδιοτήτων οι οποίες συνδέονται με την ύπαρξη μηχανικών βλαβών (ρηγματώσεις). Έλεγχος συνάφειας σκυροδέματος-οπλισμών. 10/42

11 3. ΜΚΕ σκυροδέματος με βάση την ανάλυση δυναμικής απόκρισης των δομικών στοιχείων ΜΚΕ και δυναμική απόκριση κατασκευής Ο τρόπος ταλάντωσης των κατασκευών είναι άμεσα συνδεδεμένος με τα δομικά χαρακτηριστικά τους. Όπως ακριβώς η περίοδος ταλάντωσης ενός φυσικού εκκρεμούς είναι άμεσα συνδεμένη με το μήκος του νήματος και την ταλαντευόμενη μάζα. Η παρατήρηση μιας ταλάντωσης στηρίζεται στην καταγραφή της χρονικής μεταβολής (χρονοϊστορία) συνήθως της επιταχνσης ή της ταχύτητας και σπανιότερα της μετατόπισης, σε συγεκριμένα σημεία της κατασκευής, τα σημεία ελέγχου. Οι χρονοϊστορίες των μεγεθών παρακολούθησης συλλέγονται με τη τοποθέτηση στα σημεία ελέγχου κατάλληλων αισθητήρων. 11/42

12 3. ΜΚΕ σκυροδέματος με βάση την ανάλυση δυναμικής απόκρισης των δομικών στοιχείων ΜΚΕ και δυναμική απόκριση κατασκευής Με βάση τις χρονοϊστορίες απόκρισης υπολογίζονται τα φάσματα απόκρισης στο πεδίο των συχνοτήτων. Τα φάσματα είναι μοναδικά για κάθε κατασκευή και για κάθε σημείο, αποτελώντας την δυναμική ταυτότητα του συστήματος. Κατασκευή υπό παρακολούθηση Χρονοϊστορία επιτάχυνσης Σημεία ελέγχου 12/42

13 3. ΜΚΕ σκυροδέματος με βάση την ανάλυση δυναμικής απόκρισης των δομικών στοιχείων ΜΚΕ και δυναμική απόκριση κατασκευής Δυναμικά χαρακτηριστικά. Συχνότητες και Πλάτη συντονισμού, μορφή κορυφών (peaks) φασμάτων απόκρισης. Τα δυναμικά χαρακτηριστικά της κατασκευής είναι άμεσα συσχετισμένα με τη δυσκαμψία, την απόσβεση και τη μάζα της. Χρονοϊστορία επιτάχυνσης Διακριτός Μετασχηματισμός Furier (DFT) Φάσμα Απόκρισης Κορυφές και συχνότητες συντονισμού 13/42

14 3. ΜΚΕ σκυροδέματος με βάση την ανάλυση δυναμικής απόκρισης των δομικών στοιχείων Η μέθοδος κρούσης-απόκρισης (Impact-Ech) Προσδιορισμός της δυσκαμψίας και του μέτρου ελαστικότητας (Ε) του σκυροδέματος με βάση την ταχύτητα των διαμήκων κυμάτων (V p ). Σφυρί αισθητήρας δύναμης Δοκός x Σκυροδέματος Απόκριση Κρούσης Απόκριση επιτάχυνσης Διαμήκες κρουστικό κύμα Επιταχυνσιογράφος E f 2 v V p V p x t p Δt p P-waves 14/42

15 3. ΜΚΕ σκυροδέματος με βάση την ανάλυση δυναμικής απόκρισης των δομικών στοιχείων Η μέθοδος κρούσης-απόκρισης (Impact-Ech) Ανίχνευση τεχνητής βλάβης με τη χρήση του πρότυπου πιεζοηλεκτρικού αισθητήρα TBS [1]. [1]. Prvidakis C.P. and Liaraks E.V., T-WiEYE: An early-age cncrete strength develpment mnitring and miniaturized wireless impedance sensing system. Engineering Prcedia 2011, 10, /42

16 3. ΜΚΕ σκυροδέματος με βάση την ανάλυση δυναμικής απόκρισης των δομικών στοιχείων Η μέθοδος κρούσης-απόκρισης (Impact-Ech) Αξιολόγηση της επίδρασης μιας διατμητικής ρωγμής στη δυναμική συμπεριφορά δοκού σκυροδέματος. Διαδοχικά σημεία κρούσης Ψηφιακός παλμογράφος Επιταχυνσιόμετρο. Σταθερό σημείο παρακολούθησης Σφυρί- Αισθητήρας δύναμης Διατμητικές ρωγμές 16/42

17 3. ΜΚΕ σκυροδέματος με βάση την ανάλυση δυναμικής απόκρισης των δομικών στοιχείων Η μέθοδος κρούσης-απόκρισης (Impact-Ech) Αξιολόγηση της επίδρασης μιας διατμητικής ρωγμής στη δυναμική συμπεριφορά δοκού σκυροδέματος. Η ρωγμή παρεμβάλλεται στη διαδρομή του κύματος μεταξύ σημείου κρούσης και επιταχυνσιόμετρου. Σημαντική μείωση πλάτους Σοβαρή απώλεια στιβαρότητας/δυσκαμψίας της δοκού. 17/42

18 3. ΜΚΕ σκυροδέματος με βάση την ανάλυση δυναμικής απόκρισης των δομικών στοιχείων Η μέθοδος κρούσης-απόκρισης (Impact-Ech) Χαρτογράφηση με δισδιάστατη παλινδρόμηση του φάσματος απόκρισης Furier στη ρηγματωμένη δοκό. Το πλάτος του φάσματος παρουσιάζει απότομη μείωση στις περιοχές αριστερά της ρωγμής (x > 32 cm). Αξιόπιστος εντοπισμός βλάβης. Πλάτος φάσματος 18/42

19 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) Πιεζοηλεκτρικά υλικά Πολυτεχνείο Κρήτης Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Μηχανικής Τα πιεζοηλεκτρικά υλικά επιδεικνύουν το χαρακτηριστικό της εμφάνισης διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού (V) σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση όταν εφαρμόζεται σε αυτά ένα μηχανικό φορτίο (F) (Ευθύ πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο). Αντιστρόφως παραμορφώνονται (u) σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση, όταν βρίσκονται υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου (V) (Αντίστροφο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο). u u F F Ευθύ V + - V + - Αντίστροφο 19/42

20 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) Ηλεκτρο-Μηχναική Εμπέδηση Στις διαδικασίες ΜΚΕ πιεζοηλεκτρικά επιθέματα τύπου PZT (Lead Zircnate Titanate) προσαρμόζονται στην υπό παρακολούθηση κατασκευή λειτουργώντας ως διεγέρτες (actuatr) ή/και αισθητήρες (sensrs) μηχανικών ταλαντώσεων. Η μέθοδος ΗΜΕ αποτελεί την πιο διαδεδομένη διαδικασία ΜΚΕ κατασκευών με τη χρήση επιθεμάτων PZT [2]. Τα επιθέματα PZT προσαρμόζονται στην Κ/Φ και διεγείρονται από μια αρμονική ηλεκτρική τάση, η οποία εξωθεί το δομικό σύστημα σε μηχανική ταλάντωση. Το μέγεθος παρατήρησης είναι το φάσμα απόκρισης της Ηλεκτρικής Εμπέδησης του PZT σε ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων. [2]. Διάγνωση βλαβών σε κατασκευές σκυροδέματος με τη χρήση "ευφυών" πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων σαν αδρανή σκυροδέματος. Διδακτορική Διατριβή, Σχολή Αρχιτεκτόνων Μηχανικών, /42

21 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) Ηλεκτρο-Μηχανική Εμπέδηση Στη μέθοδο ΗΜΕ τα πιεζοηλεκτρικά επιθέματα λειτουργούν τόσο ως αισθητήρες μηχανικών κυμάτων όσο και ως διεγέρτες μηχανικών ταλαντώσεων. 21/42

22 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) Ηλεκτρο-Μηχανική Εμπέδηση ΜΚΕ Στον ΜΚΕ συνήθως αξιοποιείται το πραγματικό μέρος της ΗΜΕ, η αντίσταση R (Ohm), καθώς έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι είναι αρκετά ευαίσθητη στις δομικές μεταβολές μιας κατασκευής. Οποιαδήποτε μεταβολή στα μηχανικά χαρακτηριστικά της κατασκευής λόγω μηχανικής βλάβης θα επιδρά άμεσα στη μορφή της ηλεκτρομηχανικής υπογραφής του συζευγμένου ηλεκτρομηχανικού συστήματος PZT-κατασκευή. 22/42

23 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) Ολοκληρωμένο σύστημα παρακολούθησης T-WiEYE [3]. Μόνιμη εγκατάσταση στο χώρο του υπό παρακολούθηση δομικού συστήματος. Ενσωμάτωση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων μέτρησης της ΗΜΕ, χαμηλού κόστους (AD5933) σε σχέση με τα κλασικά συστήματα (RLC meters). Ενσωμάτωση της ασύρματης τεχνολογίας. Δυνατότητα αυτόματης καταγραφής και αποθήκευσης των μετρήσεων ΗΜΕ σε βάση δεδομένων (MySQL). Δυνατότητα απομακρυσμένης πρόσβασης στα δεδομένα των μετρήσεων για μετά-επεξεργασία και αξιολόγηση. [3]. Prvidakis CP and Liaraks EV, Web-based cncrete strengthening mnitring using an innvative electrmechanical impedance telemetric system and extreme values statistics. Struct. Cntrl Health Mnit., vl 21: di: /stc /42

24 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) Διάγραμμα λειτουργιών T-WiEYE 24/42

25 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) T-WiEYE Εργαστηριακό Πρότυπο 25/42

26 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) Αισθητήρας TBSA (Tefln Based Sensr/Actuatr) Θήκη Tefln Καλωδίωση Επίθεμα PZT Σχεδιασμός και κατασκευή κατάλληλα διαμορφωμένου κελύφους από Tefln. Προσαρμογή επιθέματος PZT, διαστάσεων 10x10x0.2mm, στο εσωτερικό του κελύφους. Καλωδίωση του επιθέματος για τη διασύνδεση του με το AD5933 και τη εφαρμογή ηλεκτρικής τάσης στους ακροδέκτες του. 26/42

27 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) Ανίχνευση μηχανικών βλαβών σε δοκό σκυροδέματος Δοκιμή κάμψης τριών σημείων δοκού σκυροδέματος, η οποία φέρει εμφυτευμένους αισθητήρες TBSA, είναι οπλισμένη έναντι εφελκυσμού και έχει διαστάσεις 150x150x750mm Εμφυτευμένοι Αισθητήρες Μηχανή Κάμψης τριών σημείων Δοκός Σκυροδέματος Εμφύτευση Α/Δ PZT κατά τη σκυροδέτηση με συνδυασμένη πρόσδεση στους οπλισμούς 27/42

28 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) Ανίχνευση μηχανικών βλαβών σε δοκό σκυροδέματος Σταδιακή εξώθηση της δοκού σε πλήρη αστοχία με την εφαρμογή διαδοχικών κύκλων εγκάρσιας φόρτισης P, αυξανόμενου πλάτους (0-60kN). Καταγραφή φασμάτων ΗΜΕ για κάθε κύκλο φόρτισης σε εύρος συχνοτήτων kHz. 28/42

29 4. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και η Μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ) Ανίχνευση μηχανικών βλαβών σε δοκό σκυροδέματος Διατμητικές Ρωγμές Κύκλοι Φόρτισης (LC) LC0 LC1-20kΝ LC2-60kN Οπτική Εποπτεία Δομικού Στοιχείου Δομικά Άρτιο Στοιχείο Καμία Βλάβη Καμία Επιφανειακή Βλάβη Πιθανές εσωτερικές Μικρορωγμές Γενικευμένη Αστοχία και απώλεια λειτουργικότητας, Εκτεταμένες Διατμητικές Ρωγμές 29/42

30 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Ανέπαφος Μη Καταστροφικός Έλεγχος Σε αρκετές περιπτώσεις είναι αναγκαίο ο ΜΚΕ να υλοποιηθεί χωρίς επαφή με το υπό μελέτη δομικό σύστημα. Αδυναμίας πρόσβασης (Γέφυρες, Φράγματα, Υψηλές τοιχοποιίες) Υψηλός κίνδυνος τραυματισμού ή καταστροφής εξοπλισμού (Κινητά μέρη μηχανών, Βιομηχανικές εγκατάστασης υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας κ.α.) Εξαιρετική ευαισθησία του υπό μελέτη συστήματος (Έργα Τέχνης, Τοιχογραφίες, Ηλεκτρικά Κυκλώματα κ.α.) Γενική απαγόρευση οποιασδήποτε επαφής. Συνήθως ιστορικές κατασκευές, αγάλματα, μνημεία.. 30/42

31 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Μέθοδος LSV - Δυνατότητες Καταγραφή της ταχύτητας ταλάντωσης μιας κατασκευής σε ένα πλέγμα σημείων, με την αξιοποίηση του οπτικού φαινομένου Dppler μια δέσμης Laser. Ανέπαφη και απομακρυσμένη καταγραφή των χρονοϊστοριών της ταχύτητας ταλάντωσης. Σάρωση της μικρο-γεωμετρίας στην περιοχή καταγραφής των ταλαντώσεων. Εξαγωγή των δυναμικών χαρακτηριστικών της κατασκευής (Συχνότητες συντονισμού, Ιδιομορφές ταλάντωσης ) με βάση την ανάλυση Furier του σήματος της ταχύτητας. 31/42

32 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Μέθοδος LSV - Δυνατότητες 32/42

33 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Μέθοδος LSV Αρχή Λειτουργίας Μέτρηση της διαφοράς φάσης λόγω φαινομένου Dppler (Δf), μεταξύ εκπεμπόμενης (f 0 ) και επιστρέφουσας (f 2 ) δέσμης Laser. 33/42

34 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Μέθοδος LSV Αρχή Λειτουργίας Ανάλυση Furier χρονοϊστορίας ταχύτητας Υπολογισμός δυναμικών χαρακτηριστικών κατασκευής. V t Δf t 2 λ λ: Μήκος κύματος Laser 34/42

35 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Δονησιόμετρο Σάρωσης με Laser PSV-500H Ολοκληρωμένο σύστημα καταγραφής ταλαντώσεων Μεταφερόμενη κεφαλή Laser και μονάδα επεξεργασίας Καταγραφή ταλαντώσεων στη διεύθυνση της δέσμης Laser Ενσωματωμένη κάρτα καταγραφής δεδομένων (DAQ) Εύρος συχνοτήτων σάρωσης: 0 Hz-100 khz. Εύρος πλάτους ταχύτητας: 1 mm/s 10 m/s. 35/42

36 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Αξιολόγηση αστοχίας κυβικού δοκιμίου σκυροδέματος Δοκίμιο δοκιμής ανεμπόδιστης θλίψης (150x150x150mm) Εξώθηση σε σταδιακή αστοχία μέσω τριών κύκλων φόρτισηςαποφόρτισης (LC): 250kN, 500kN, 568kN. Επιταχυνσιόμετρο PCB για έλεγχο της αξιοπιστίας των μετρήσεων Προβολή Laser PCB Επιταχυνσιόμετρο 36/42

37 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Αξιολόγηση αστοχίας κυβικού δοκιμίου σκυροδέματος Καταγραφή της ταχύτητας ταλάντωσης σε ένα δίκτυο σημείων τα οποία ορίζουν ένα τριγωνικό πλέγμα παρακολούθησης. Συχνότητες σάρωσης: Hz. Αρχικό δοκίμιο χωρίς βλάβες Μετά τον κύκλο φόρτισης LC: 568 kn. Πλήρης Αστοχία 37/42

38 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Αξιολόγηση αστοχίας κυβικού δοκιμίου σκυροδέματος Διέγερση κατασκευής από το φυσικό θόρυβο. Δονήσεις του κινητήρα της μηχανής θλίψης. Φάσματα απόκρισης για κάθε κύκλο φόρτισης. Εύρος: Hz Εύρος: Hz Πλήρες Φάσμα 38/42

39 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Αξιολόγηση αστοχίας κυβικού δοκιμίου σκυροδέματος Χρωματικοί χάρτες κατανομής πλάτους ταχύτητας ταλάντωσης στη συχνότητα σάρωσης 100 Hz. Ζώνη θλιπτικής αστοχίας Undamaged LC 250kN LC 568 kn Κλίμακα πλάτους ταχύτητας 39/42

40 5. Δονησιομετρία Σάρωσης με Laser - LSV (Laser Scanning Vibrmetry) Αξιολόγηση αστοχίας κυβικού δοκιμίου σκυροδέματος Ge-Laser. Απομακρυσμένη σάρωση της μίκρο-τοπογραφίας του δοκιμίου πριν και μετά την αστοχία. Ανάκτηση αρχείου γεωμετρίας πλέγματος σάρωσης για μετα-επεξεργασία και αριθμητική ανάλυση με πεπερασμένα στοιχεία. x z Ζώνη κατάρρευσης δοκιμίου x z y y y z x Επιφάνεια δοκιμίου πριντην αστοχία Specimen face after cllapse z 40/42

41 Σύνοψη Παρακολούθηση δομικής ακεραιότητας. Αξιολόγηση ποιότητας δομικών υλικών Έγκαιρος εντοπισμός μηχανικών βλαβών Μη Καταστροφικός Έλεγχος (ΜΚΕ) Επιτόπου αξιολόγηση μιας κατασκευής Μη-επεμβατικές / Αποφυγή λήψης δοκιμίων ΜΚΕ και δυναμική ανάλυση Αξιόπιστος έλεγχος δομικής ακεραιότητας με βάση τα δυναμικά χαρακτηριστικά της κατασκευής. Συχνότητες και πλάτη συντονισμού. Ακριβής εντοπισμός βλάβης 41/42

42 Σύνοψη ΜΚΕ και πιεζοηλεκτρικά υλικά Πολύ-λειτουργικοί αισθητήρες δυναμικής κίνησης. Χαμηλό κόστος Μόνιμη εγκατάσταση. Ανάπτυξη ολοκληρωμένων συστημάτων ασύρματης και απομακρυσμένης παρακολούθησης. Δονησιομέτρια σάρωσης με LASER Καινοτόμος τεχνολογία οπτικής καταγραφής ταλαντώσεων Μεγάλος εύρος ανίχνευσης δυναμικής κίνησης (nm/s m/s) Τεχνολογία ανέπαφου και απομακρυσμένου ΜΚΕ Σάρωση μεγάλων επιφανειών σε μικρό χρόνο Σάρωση μικρο-τοπογραφίας 42/42

43 Ευχαριστώ για την προσοχή σας