Využití elektromagnetické a akustické emise pro diagnostiku moderních kompozitních materiálů

Application of electromagnetic and acoustic emission for the diagnostics of advanced composite materials

Ph.D. thesis principal points

Czech

Tématem disertační práce je teoretické a experimentální studium elektromagnetické a akustické emise generované při tvorbě trhlin v elektricky nevodivých pevných látkách. Teoretická část práce je zaměřena na metodu elektromagnetické emise, se kterou souvisí řada dosud nevyřešených problémů jak v oblasti měření generovaných emisních signálů, tak i v oblasti správné interpretace získaných experimentálních dat. Postupně zde byla řešena problematika detekce emisních signálů kapacitním snímačem a transformace primárních parametrů trhliny na měřené veličiny v rámci sestaveného přenosového systému. Výsledkem bylo rozšíření metody elektromagnetické emise na kompozitní materiály (zejména vláknové polymerní kompozity se skelnou výztuží), včetně identifikace významných emisních zdrojů v těchto moderních materiálech, ale také vytvoření metodiky pro vyhodnocování primárních parametrů trhliny na základě měřených průběhů emisních signálů v časové a frekvenční oblasti. V experimentální části byla navržena komplexní metodika pro kontinuální záznam obou emisních signálů a údajů z dodatečných senzorů, průběžné zpracování a vyhodnocování měřených dat a monitorování odezvy namáhaného materiálu na aplikovanou mechanickou zátěž v reálném čase. Do této metodiky byly postupně integrovány dílčí výsledky z různých oblastí prováděného výzkumu, především se jednalo o detekci emisních signálů, realizaci vhodné měřicí aparatury, analýzu měřených signálů v časové i frekvenční oblasti a pokročilé metody zpracování a vyhodnocování získaných dat.

The subject of this dissertation is a theoretical and experimental study of electromagnetic and acoustic emission generated in the course of crack formation in solid dielectric materials. Theoretical part of this work is focused on the electromagnetic emission method, because it is related to a number of unsolved problems in the field of generated emission signals measurement, as well as in the field of the correct interpretation of obtained experimental data. Consequently, issues of emission signals detection by capacitance sensors and the transformation of crack primary parameters on the measured variables within the proposed transfer system have been dealt with. The results in this area were an extension of application range of the electromagnetic emission method on composite materials (especially on fiber reinforced polymer composites), identification and evaluation of the most significant emission sources in investigated composites and developing a methodology for evaluating of the crack primary parameters based on the measured emission signals waveforms in time and frequency domain. The experimental part of this dissertation was focused on a complex methodology for emission signals (including data from additional sensors) continual recording, processing and evaluation and for monitoring the response of stressed material to an applied mechanical load in real-time. Partial results from different research areas were also implemented into this methodology. This included the detection of emission signals, design and implementation of the appropriate measuring apparatus, analysis of measured signals in the time and frequency domain and advanced methods for processing and evaluation of measured data.

Elektromagnetická emise; akustická emise; trhlina; elektrický dipólový moment; diagnostika; mechanické zatěžování; moderní kompozitní materiály.

Electromagnetic emission; acoustic emission; crack; electric dipole moment; diagnostics; mechanical stress; advanced composite materials.

TRČKA, T.

18. 9. 2014

1

27

27