Beton boruların darbe vuruş testi ile tahribatsız muayenesinin sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada beton boruların darbe vuruş tekniği ile tahribatsız kalite kontrolünün mekaniği sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Bu amaçla önce basit tek serbestlik dereceli model ele alınmış ve vuruşta temas katılığı azaldıkça yapıya iletilen darbe kuvvetinin yüksek frekanslı bileşenlerinin azaldığı görülmüştür. Değişik ebat ve malzeme özelliklerine sahip borular ele alınmıştır. Darbe noktasında bulunan statik yük altındaki statik yerdeğiştirme sonlu elemanlar programı ile hesaplanmış ve temas katılığı, kuvvetin yerdeğiştirmeye oranından bulunmuştur. Tek serbestlik dereceli modelden darbenin kuvvet-zaman ilişkisi bulunmuştur. Borularda üretim esnasında oluşabilecek boşluk ve malzeme hatasının darbe cevabına etkisi incelenmiştir. Boruların değişik noktalarında inceleme yapılarak ivmenin zamana göre değişimi sonlu elemanlar programı ile hesaplanmış ve sonuçlar bir Fourier transformasyon algoritması kullanılarak frekans domain'inde incelenmiştir. R boyutsuz büyüklüğü, ivmelerin genlik spektrumlarında 8-15 kHz frekans bandındaki alanın 0-15 kHz bandındaki alana oranı olarak ele alınmıştır. Bağıl genlik seviyesi R'nin değeri boşluğun derinliği arttıkça artmakta ve sağlam borunun R değerine yaklaşmaktadır. Bu yüzden yüzeye daha yakın ve büyük boyuttaki boşlukların tespit edilmesi daha kolay olmaktadır. Çalışma beton boruların sonlu elemanlar yöntemiyle analizi yoluyla tahribatsız muayenesinin yapılabileceğini göstermiştir.

In this study, the non-destructive testing of concrete pipes is analysed by using the Coin-Tap technique by finite element method. To reach this aim a simple one degree of freedom model is considered at first and it is observed that, the high frequency components of impact force is transmitted to the structure decrease as the contact stiffness characteristics decreases. Pipes having different dimensions and material properties are considered in this study. The static displacement under the static load which is at the point of impact is calculated by the finite element program and the contact stiffness is found from the force over to displacement ratio. From the one degree of freedom model the force versus time relationship of the impact is determined. The effect of possible cavity formation in the pipe structure during the production and material defects on the impact response is analysed. On the arbitrary points of pipes, analysis are performed and the change of acceleration with respect to time is determined by the finite element program. The results are analysed in the frequency domain by using a Fourier transformation algorithm. The nondimensional ratio R is considered as the ratio of the area under the 8-15 kHz frequency band to the area under the 0-15 kHz frequency band in the amplitude of spectrums of accelerations. As the cavity deepens, the relative amplitude level R increases and closes to the value of a perfect pipe. So it's easier to discover the cavities of larger dimension and closer to the pipe surface. This study shows that, it's possible to perform the non-destructive testing of concrete pipes by using finite element method.