Еstimation of integrated characteristics of materials of rail concrete structures by the method of surface wave
The basis of the method for evaluating the integral characteristics of materials of building structures is the parameters of the surface wave of the acoustic frequency range when vibrations in the construction are excited by the impulse load. Surface wave method is the complicated method for theoret...
Збережено в:
| Видавець: | Kyiv National University of Construction and Architecture |
|---|---|
| Дата: | 2018 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Kyiv National University of Construction and Architecture
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://es-journal.in.ua/article/view/155962 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Репозиторії
Environmental safety and natural resources| id |
es-journalinua-article-155962 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Environmental safety and natural resources |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
non-destructive testing Rayleigh waves Lamb waves dispersion curve integral characteristics неруйнівні методи хвилі Релея хвилі Лемба дисперсійна крива інтегральні характеристики |
| spellingShingle |
non-destructive testing Rayleigh waves Lamb waves dispersion curve integral characteristics неруйнівні методи хвилі Релея хвилі Лемба дисперсійна крива інтегральні характеристики Vusatiuk, A.Ye. Fareniuk, G.G. Еstimation of integrated characteristics of materials of rail concrete structures by the method of surface wave |
| topic_facet |
non-destructive testing Rayleigh waves Lamb waves dispersion curve integral characteristics неруйнівні методи хвилі Релея хвилі Лемба дисперсійна крива інтегральні характеристики |
| format |
Article |
| author |
Vusatiuk, A.Ye. Fareniuk, G.G. |
| author_facet |
Vusatiuk, A.Ye. Fareniuk, G.G. |
| author_sort |
Vusatiuk, A.Ye. |
| title |
Еstimation of integrated characteristics of materials of rail concrete structures by the method of surface wave |
| title_short |
Еstimation of integrated characteristics of materials of rail concrete structures by the method of surface wave |
| title_full |
Еstimation of integrated characteristics of materials of rail concrete structures by the method of surface wave |
| title_fullStr |
Еstimation of integrated characteristics of materials of rail concrete structures by the method of surface wave |
| title_full_unstemmed |
Еstimation of integrated characteristics of materials of rail concrete structures by the method of surface wave |
| title_sort |
еstimation of integrated characteristics of materials of rail concrete structures by the method of surface wave |
| title_alt |
Оцінка інтегральних характеристик матеріалів залізобетонних конструкцій методом поверхневої хвилі |
| description |
The basis of the method for evaluating the integral characteristics of materials of building structures is the parameters of the surface wave of the acoustic frequency range when vibrations in the construction are excited by the impulse load. Surface wave method is the complicated method for theoretical solutions, technology of measurements, methods of information procession and their further interpretation. But this complexity is justified by the advantages in obtaining integral characteristics of materials of building constructions. The integral acoustic characteristic of a planar construction (plate) is the velocity of surface wave (Rayleigh wave). The analysis and comparison of theoretical and experimental dispersion curves forms allows us to estimate the uniformity of the thickness of construction, as well as to determine this thickness. For the practical construction of experimental dispersion curves, the efficient method for measuring the phase velocity of bending waves in building constructions excited by the impulse load was developed. The problem of propagation of planar harmonic Rayleigh waves on the boundary of a rigid isotropic ideal-elastic half-space with a vacuum that can be used for determination of mechanical properties of materials of reinforced concrete plates is analyzed. The wave number, calculated voltages and displacements in the Lamb waves in each point of plate are determined. To construct the dispersion curves, the mathematical package Mathcad 13 was used. The construction of the dispersion curves takes place in three stages. The velocity of the Rayleigh surface wave is determined from the bicubic equation for the given values of the velocities of the longitudinal and transverse wave. A sequence of values of the variable x is chosen, for which the corresponding equations are solved in accordance to the phase velocity с. The dispersion curve based on the values of the phase velocity с is constructed. It is shown that the value of Rayleigh wave velocities has a nonlinear relationship with the mechanical properties of plate materials. At the rate of decline of the dispersion curves it is possible to estimate the thickness of the reinforced concrete plates. The Poisson coefficient and the density of concrete practically do not affect the character of the dispersion curves. If some of input parameters are unknown during the numerical simulation of the real plate, you can consider them to be equal to their average statistical values. In this case the maximal deviation of both the velocity of the Rayleigh waves and other points of the dispersion curve does not exceed 4%. |
| publisher |
Kyiv National University of Construction and Architecture |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://es-journal.in.ua/article/view/155962 |
| work_keys_str_mv |
AT vusatiukaye estimationofintegratedcharacteristicsofmaterialsofrailconcretestructuresbythemethodofsurfacewave AT fareniukgg estimationofintegratedcharacteristicsofmaterialsofrailconcretestructuresbythemethodofsurfacewave AT vusatiukaye ocínkaíntegralʹnihharakteristikmateríalívzalízobetonnihkonstrukcíjmetodompoverhnevoíhvilí AT fareniukgg ocínkaíntegralʹnihharakteristikmateríalívzalízobetonnihkonstrukcíjmetodompoverhnevoíhvilí |
| first_indexed |
2024-04-21T19:46:15Z |
| last_indexed |
2024-04-21T19:46:15Z |
| _version_ |
1796974864779706368 |
| spelling |
es-journalinua-article-1559622019-03-12T13:31:00Z Еstimation of integrated characteristics of materials of rail concrete structures by the method of surface wave Оцінка інтегральних характеристик матеріалів залізобетонних конструкцій методом поверхневої хвилі Vusatiuk, A.Ye. Fareniuk, G.G. non-destructive testing Rayleigh waves Lamb waves dispersion curve integral characteristics неруйнівні методи хвилі Релея хвилі Лемба дисперсійна крива інтегральні характеристики The basis of the method for evaluating the integral characteristics of materials of building structures is the parameters of the surface wave of the acoustic frequency range when vibrations in the construction are excited by the impulse load. Surface wave method is the complicated method for theoretical solutions, technology of measurements, methods of information procession and their further interpretation. But this complexity is justified by the advantages in obtaining integral characteristics of materials of building constructions. The integral acoustic characteristic of a planar construction (plate) is the velocity of surface wave (Rayleigh wave). The analysis and comparison of theoretical and experimental dispersion curves forms allows us to estimate the uniformity of the thickness of construction, as well as to determine this thickness. For the practical construction of experimental dispersion curves, the efficient method for measuring the phase velocity of bending waves in building constructions excited by the impulse load was developed. The problem of propagation of planar harmonic Rayleigh waves on the boundary of a rigid isotropic ideal-elastic half-space with a vacuum that can be used for determination of mechanical properties of materials of reinforced concrete plates is analyzed. The wave number, calculated voltages and displacements in the Lamb waves in each point of plate are determined. To construct the dispersion curves, the mathematical package Mathcad 13 was used. The construction of the dispersion curves takes place in three stages. The velocity of the Rayleigh surface wave is determined from the bicubic equation for the given values of the velocities of the longitudinal and transverse wave. A sequence of values of the variable x is chosen, for which the corresponding equations are solved in accordance to the phase velocity с. The dispersion curve based on the values of the phase velocity с is constructed. It is shown that the value of Rayleigh wave velocities has a nonlinear relationship with the mechanical properties of plate materials. At the rate of decline of the dispersion curves it is possible to estimate the thickness of the reinforced concrete plates. The Poisson coefficient and the density of concrete practically do not affect the character of the dispersion curves. If some of input parameters are unknown during the numerical simulation of the real plate, you can consider them to be equal to their average statistical values. In this case the maximal deviation of both the velocity of the Rayleigh waves and other points of the dispersion curve does not exceed 4%. Основою методу оцінки інтегральних характеристик матеріалів будівельних конструкцій є параметри поверхневої хвилі акустичного діапазону частот при збудженні коливань в конструкції імпульсним навантаженням. Метод поверхневої хвилі є складним методом за теоретичними рішеннями, технікою вимірювань, способами обробки інформації, подальшою її інтерпретацією. Але така складність виправдана перевагами в отриманні інтегральних характеристик матеріалів будівельних конструкцій. Інтегральною акустичною характеристикою пласкої конструкції (плити) є швидкість поверхневої хвилі (хвилі Релея). Аналіз та порівняння форм теоретичних і експериментальних дисперсійних кривих дозволяє оцінити однорідність будівельної конструкції по товщині, а також визначити цю товщину. Для практичної побудови експериментальних дисперсійних кривих розроблений ефективний метод вимірювань фазової швидкості при імпульсному збудженні згинальних хвиль у будівельних конструкціях. Проаналізовано задачу розповсюдження пласкої гармонічної хвилі Релея на границі твердого ізотропного ідеально пружного півпростору з вакуумом, що може бути використана для визначення механічних властивостей матеріалів залізобетонних плит. Визначено хвильове число і розраховані напруження і зміщення у хвилях Лемба в будь-якій точці плити. Для побудови дисперсійних кривих був використаний математичний пакет Mathcad 13. Побудова дисперсійних кривих проходить у три етапи: для заданих значень швидкості повздовжніх і поперечних хвиль з бікубічного рівняння визначається швидкість поверхневої хвилі Релея; обирається послідовність значень змінної x, для яких відносно фазової швидкості с розв’язуються відповідні рівняння; за отриманими при виконанні попереднього етапу значеннями фазової швидкості с будується дисперсійна крива. Показано, що значення швидкості хвиль Релея має нелінійний зв’язок з механічними властивостями матеріалів плит. За швидкістю спадання дисперсійних кривих можна оцінювати величину товщини залізобетонних плит. Коефіцієнт Пуассона та щільність бетону практично не впливають на характер дисперсійних кривих. Якщо при чисельному моделюванні реальної плити деякі вхідні параметри невідомі, можна приймати їх рівними їхньому середньостатистичному значенню. Максимальне відхилення як швидкості хвиль Релея, так і інших точок дисперсійної кривої в такому разі не перевищує 4%. Kyiv National University of Construction and Architecture 2018-12-19 Article Article application/pdf https://es-journal.in.ua/article/view/155962 10.32347/2411-4049.2018.4.133-143 Environmental safety and natural resources; Vol. 28 No. 4 (2018): Environmental safety and natural resources; 133-143 Екологічна безпека та природокористування; Том 28 № 4 (2018): Екологічна безпека та природокористування; 133-143 2616-2121 2411-4049 10.32347/2411-4049.2018.4 uk https://es-journal.in.ua/article/view/155962/155405 Авторське право (c) 2019 A.Ye. Vusatiuk, G.G. Fareniuk https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |