Detection of fatigue cracks at an early stage of their development is important in structural health monitoring. The breathing of cracks in a structure generates higher harmonic components of the exciting frequency in the frequency spectrum. Previously, the residual operational deflection shape (R-ODS) method was successfully applied to beams with a single crack. The method is based on the ODSs at the exciting frequency and its higher harmonic components which consider both amplitude and phase information of responses to map the deflection pattern of structures. Although the R-ODS method shows the location of a single crack clearly, its identification for the location of multiple cracks in a structure is not always obvious. Therefore, an improvement to the R-ODS method is presented here to make the identification process distinct for the beams with multiple cracks. Numerical and experimental examples are utilised to investigate the effectiveness of the improved method.
The presence of crack-like defects in mechanical and structural elements produces failures during their service life that in some cases can be catastrophic. So, the early detection of the fatigue cracks is particularly important because they grow rapidly, with a propagation velocity that increases exponentially, and may lead to long out-of-service periods, heavy damages of machines and severe economic consequences. In this work, a non-destructive method for the detection and identification of elliptical cracks in shafts based on stress wave propagation is proposed. The propagation of a stress wave in a cracked shaft has been numerically analyzed and numerical results have been used to detect and identify the crack through the genetic algorithm optimization method. The results obtained in this work allow the development of an on-line method for damage detection and identification for cracked shaft-like components using an easy and portable dynamic testing device.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.27
no.1
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pp.38-47
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2007
The initiation of fatigue cracks in a simulated aircraft structure with a series of rivet holes was detected by acoustic emission(AE), then the crack length was determined by surface acoustic wave(SAW) technique. With the initiation and growth of fatigue cracks, AE events increased intermittently to form a stepwise incremental curve of cumulative AE events whereas the crack length increased more or less monotonically. With the SAW technique employed, the crack sizing for 13 different cracks including some short cracks was performed. With the reference to the measurement by traveling microscope, cracks in the range of $1{\sim}8mm$ long were reliably sized by the SAW technique. Although it was impossible to size the short fatigue cracks in the range shorter than 1 mm, the SAW technique still appeared practically useful for a range of crack lengths often found in aircraft structures.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.6
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pp.600-606
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2012
Upon investigation of the damaged wheels for high speed train it was determined that the damage was caused by rolling contact fatigue during operation of train. The major problems that railway vehicle system using wheel-rail has to face during operation of railway vehicle are rolling contact fatigue, cracks in wheels, cracks in rails and wheel-rail profile wear. If these deficiencies are not controlled at early stages the huge economical problems due to unexpected maintenance cost in railway vehicle can be happened. Also, If the accurate knowledge of contact conditions between wheel and rail can be evaluated, the damage of wheel can be prevented and the maintenance operation can save money. This paper presents the applicability of electro-magnetic technique to the detection and sizing of defects in wheel. Under the condition of continuous rolling contact fatigue the damage of wheel has continuously monitored using the applied sensor. It was shown that the usefulness of the applied sensor was verified by twin disc test and the measured damaged sizes showed good agreement with the damaged sizes estimated by electro-magnetic technique.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.23
no.3
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pp.246-253
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2003
The initiation and growth of short fatigue cracks in the simulated aircraft structure with a series of rivet holes was detected by acoustic emission (AE). The location and the size of short tracks were determined by AE source location techniques and the measurement with traveling microscope. AE events increased intermittently with the initiation and growth of short cracks to form a stepwise increment curve of cumulative AE events. For the precise determination of AE source locations, a region-of-interest (ROI) was set around the rivet holes based on the plastic zone size in fracture mechanics. Since the signal-to-noise ratio (SNR) was very low at this early stage of fatigue cracks, the accuracy of source location was also enhanced by the wavelet transform do-noising. In practice, the majority of AE signals detected within the ROI appeared to be noise from various origins. The results showed that the effort of structural geometry and SNR should be closely taken into consideration for the accurate evaluation of fatigue damage in the structure.
Structural health monitoring results obtained with the electro-mechanical (E/M) impedance techniqueand Lamb wave transmission methods during fatigue crack propagation of an Arcan specimen instrumented with piezoelectric wafer active sensors (PWAS) are presented. The specimen was subjected in mixed-mode fatigue loading and a crack was propagated in stages. At each stage, an image of the crack and the location of the crack tip were recorded and the PWAS readings were taken. Hence, the crack-growth in the specimen could be correlated with the PWAS readings. The E/M impedance signature was recorded in the 100 - 500 kHz frequency range. The Lamb-wave transmission method used the pitch-catch approach with a 3-count sine tone burst of 474 kHz transmitted and received between various PWAS pairs. Fatigue loading was applied to initiate and propagate the crack damage of controlled magnitude. As damage progressed, the E/M impedance signatures and the waveforms received by receivers were recorded at predetermined intervals and compared. Data analysis indicated that both the E/M impedance signatures and the Lamb-wave transmission signatures are modified by the crack progression. Damage index values were observed to increase as the crack damage increases. These experiments demonstrated that the use of PWAS in conjunction with the E/M impedance and the Lamb-wave transmission is a potentially powerful tool for crack damage detection and monitoring in structural elements.
Individual mental fatigue not only reduces cognitive ability and work performance, but also becomes a major factor in large and small accidents occurring in daily life. In this paper, a CNN model for EEG-based mental fatigue discrimination was proposed. To this end, EEG in the resting state and task state were collected and applied to the proposed CNN model, and then the model performance was analyzed. All subjects who participated in the experiment were right-handed male students attending university, with and average age of 25.5 years. Spectral analysis was performed on the measured EEG in each state, and the performance of the CNN model was compared and analyzed using the raw EEG, absolute power, and relative power as input data of the CNN model. As a result, the relative power of the occipital lobe position in the alpha band showed the best performance. The model accuracy is 85.6% for training data, 78.5% for validation, and 95.7% for test data. The proposed model can be applied to the development of an automated system for mental fatigue detection.
Minimization of visual fatigue is important for production of high quality stereoscopic 3D contents. Vertical disparity of stereo images occurred during contents production is considered as the main factor of visual fatigue. To ensure correct stereoscopy vertical disparity needs to be eliminated. In this paper, a method for automated image alignment was proposed for Stereoscopic 3D contents generation and post-processing steps. The proposed method consists of two parts: rectification for image alignment and camera motion detection. The proposed method showed that its rectification performance was the most superior among the existing methods tested and that camera motion detection had a success rate of 98.35%. Through these evaluations, we confirmed that the proposed method can be effectively applied to 3D contents production.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.2
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pp.258-266
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2012
Recently, Acoustic Emission (AE) technique is widely applied to develop the early fault detection system, and the problem about a signal processing method for AE signal is mainly focused on. In the signal processing method, envelope analysis is a useful method to evaluate the rolling element bearing problems and Wavelet transform is a powerful method to detect faults occurred on gearboxes. However, exact method for AE signal is not developed yet. Therefore, in this paper, two methods, which is Hilbert transforms (HT) and Hilbert-Huang transforms (HHT), will be compared for development a signal processing method for early fault detection system by using AE. AE signals were measured through a fatigue test. HHT has better advantages than HT because HHT can show the time-frequency domain result. But, HHT needs long time to process a signal, which has a lot of data, and has a disadvantage in de-noising filter.
Arifin, A.;Jusoh, W.Z.W.;Abdullah, S.;Jamaluddin, N.;Ariffin, A.K.
Steel and Composite Structures
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v.19
no.3
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pp.601-614
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2015
The Metal Magnetic Memory (MMM) method is a non-destructive testing method based on an analysis of the self-magnetic leakage field distribution on the surface of a component. It is used for determining the stress concentration zones or any irregularities on the surface or inside the components fabricated from ferrous-based materials. Thus, this paper presents the MMM signal behaviour due to the application of fatigue loading. A series of MMM data measurements were performed to obtain the magnetic leakage signal characteristics at the elastic, pre-crack and crack propagation regions that might be caused by residual stresses when cyclic loadings were applied onto the A283 Grade C steel specimens. It was found that the MMM method was able to detect the defects that occurred in the specimens. In addition, a justification of the Self Magnetic Flux Leakage patterns is discussed for demonstrating the effectiveness of this method in assessing the A283 Grade C steel under cyclic loadings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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