Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Yapısal Sağlık İzlemede Kullanılan Piezoelektrik Sensörlerin Değişen Sıcaklıklarda Davranışının İncelenmesi

Yıl 2019, Cilt: 22 Sayı: 3, 597 - 606, 01.09.2019
https://doi.org/10.2339/politeknik.513956

Öz

Yapısal sağlık izleme (SHM),
yapıdaki hasarın yeri ve boyutunu, yapının ömrünü tespit etmek için kullanılan
izleme yöntemidir. Bu çalışmada, serbest bir piezoelektrik sensörün davranışı
değişen çevre koşullarına maruz kalmış yapılar göz önüne alınarak elektromekanik
empedans metodu (EMI)  kullanılarak
deneysel olarak test edilmiştir ve ANSYS sonlu elemanlar programı kullanılarak
simülasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmada; oda
sıcaklığında piezoelektrik sensörün empedans ölçümleri tamamlandıktan
sonra,  -10 °C ve -45 °C arasındaki
empedans ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Sıcaklık düştükçe frekans ve genlik
artmıştır. Simülasyon çalışmalarında ise, deneysel çalışmada kullanılan
piezoelektrik sensörün ANSYS sonlu elemanlar programı yardımıyla harmonik
analiz sonuçları elde edilmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlarda
olduğu gibi, sıcaklık düştükçe frekans ve genlik artmıştır. Deneysel
çalışmalardan ve simülasyon çalışmalarından elde edilen sonuçların birbirine
yakın olduğu görülmüştür.

Kaynakça

  • [1] Shankar R., “An integrated approach for structural health monitoring”, PhD thesis, Indian Institute of Technology Delhi, (2009).
  • [2] Aktan A. E., Helmicki A. J. and Hunt V. J., “Issues in health monitoring for intelligent infrastructure”, Smart Materials and Structures, 7(5): 674-692, (1998).
  • [3] Doebling S. W., Farrar C. R. and Prime, M. B., “A summary review of vibration-based damage identification methods”, The Shock and Vibration Digest, 30(2): 91-105, (1998).
  • [4] Hooker, M. W., “Properties of PZT-based Piezoelectric Ceramics between -150 and 250 °C”, Technical Report, (1998).
  • [5] Sherrit S., Yang G., Wiederick H. D. and Mukherjee B. K., “Temperature dependence of the dielectric, elastic and piezoelectric material constants of lead zirconate titanate ceramics”, In Proceedings of the international conference on smart materials, structures and systems, 121-126, (1999).
  • [6] Baptista F. G., Budoya D. E., De Almeida V. A. and Ulson J. A., “An experimental study on the effect of temperature on piezoelectric sensors for impedance-based structural health monitoring”, Sensors (Basel), 14(1): 1208-1227, (2014).
  • [7] Wandowski T., Malinowski P. H. and Ostachowicz W. M., 2016, “Delamination detection in CFRP panels using EMI method with temperature compensation, Composite Structures, 151: 99-107, (2016).
  • [8] Xu G., Xu B., Xu C. and Luo Y., “Temperature effects in the analysis of electromechanical impedance by using spectral element method”, Multidiscipline Modeling in Materials and Structures, 12(1): 119-132, (2016).
  • [9] Haider M. F., Giurgiutiu V., Lin B. and Yu L., “Irreversibility effects in piezoelectric wafer active sensors after exposure to high temperature”, Smart Materials and Structures, 26(9): 095019, (2017).
  • [10] https://www.piceramic.com/en/products/piezoceramic-materials/#c15162
  • [11] http://ansys.net/ansys/tips/Week13 TNT Conversion of Piezoelectric Material Data. pdf
  • [12] Türker Ö., “PZT/Polimer Esaslı Aktif Titreşim Kontrolüne Uygun Akıllı Kiriş Tasarımı ve İmalatı”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimeri Enstitüsü, (2009).
  • [13] Ajitsaria J.K., “Modelling and analysis of PZT Micropower Generator”, PhD Thesis, Auburn University, (2008).
  • [14] http://www.americampiezo.com
  • [15] http://www.piezo.com/catalog8.pdf
  • [16] Giurgiutiu V., “Structural health monitoring with piezoelectric wafer active sensors”, Second Edition, Elsevier, U.S.A., (2014).

Investigation of the Behavior of Piezoelectric Sensors Used in Structural Health Monitoring at Different Temperatures

Yıl 2019, Cilt: 22 Sayı: 3, 597 - 606, 01.09.2019
https://doi.org/10.2339/politeknik.513956

Öz

Structural health monitoring (SHM); is the tracking
method used to determine the location and size of the damage to the structure
and the life of the structure. In this study, the behavior of a free
piezoelectric sensor was experimentally tested using the electromechanical
impedance method (EMI), taking into account the structures exposed to varying
environmental conditions, and simulation studies were performed using the ANSYS
finite element program. In the experimental study; impedance measurements were
performed between -10 °C and -45 °C after impedance measurements of the
piezoelectric sensor were completed at room temperature. The frequency and
amplitude have increased with decreasing temperature. In the simulation
studies, harmonic analysis results were obtained by using the ANSYS finite element
program of the piezoelectric sensor used in the experimental study. The
frequency and amplitude increased as the temperature decreased, as in the
results obtained from the experimental studies. The results obtained from
experimental and simulation studies were found to be close to each other.

Kaynakça

  • [1] Shankar R., “An integrated approach for structural health monitoring”, PhD thesis, Indian Institute of Technology Delhi, (2009).
  • [2] Aktan A. E., Helmicki A. J. and Hunt V. J., “Issues in health monitoring for intelligent infrastructure”, Smart Materials and Structures, 7(5): 674-692, (1998).
  • [3] Doebling S. W., Farrar C. R. and Prime, M. B., “A summary review of vibration-based damage identification methods”, The Shock and Vibration Digest, 30(2): 91-105, (1998).
  • [4] Hooker, M. W., “Properties of PZT-based Piezoelectric Ceramics between -150 and 250 °C”, Technical Report, (1998).
  • [5] Sherrit S., Yang G., Wiederick H. D. and Mukherjee B. K., “Temperature dependence of the dielectric, elastic and piezoelectric material constants of lead zirconate titanate ceramics”, In Proceedings of the international conference on smart materials, structures and systems, 121-126, (1999).
  • [6] Baptista F. G., Budoya D. E., De Almeida V. A. and Ulson J. A., “An experimental study on the effect of temperature on piezoelectric sensors for impedance-based structural health monitoring”, Sensors (Basel), 14(1): 1208-1227, (2014).
  • [7] Wandowski T., Malinowski P. H. and Ostachowicz W. M., 2016, “Delamination detection in CFRP panels using EMI method with temperature compensation, Composite Structures, 151: 99-107, (2016).
  • [8] Xu G., Xu B., Xu C. and Luo Y., “Temperature effects in the analysis of electromechanical impedance by using spectral element method”, Multidiscipline Modeling in Materials and Structures, 12(1): 119-132, (2016).
  • [9] Haider M. F., Giurgiutiu V., Lin B. and Yu L., “Irreversibility effects in piezoelectric wafer active sensors after exposure to high temperature”, Smart Materials and Structures, 26(9): 095019, (2017).
  • [10] https://www.piceramic.com/en/products/piezoceramic-materials/#c15162
  • [11] http://ansys.net/ansys/tips/Week13 TNT Conversion of Piezoelectric Material Data. pdf
  • [12] Türker Ö., “PZT/Polimer Esaslı Aktif Titreşim Kontrolüne Uygun Akıllı Kiriş Tasarımı ve İmalatı”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimeri Enstitüsü, (2009).
  • [13] Ajitsaria J.K., “Modelling and analysis of PZT Micropower Generator”, PhD Thesis, Auburn University, (2008).
  • [14] http://www.americampiezo.com
  • [15] http://www.piezo.com/catalog8.pdf
  • [16] Giurgiutiu V., “Structural health monitoring with piezoelectric wafer active sensors”, Second Edition, Elsevier, U.S.A., (2014).
Toplam 16 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Bölüm Araştırma Makalesi
Yazarlar

Mesut Tekkalmaz Bu kişi benim 0000-0003-3781-0384

Gökhan Haydarlar 0000-0001-7430-8145

M. Alper Sofuoğlu Bu kişi benim 0000-0003-4681-6390

Yayımlanma Tarihi 1 Eylül 2019
Gönderilme Tarihi 13 Mart 2018
Yayımlandığı Sayı Yıl 2019 Cilt: 22 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA Tekkalmaz, M., Haydarlar, G., & Sofuoğlu, M. A. (2019). Yapısal Sağlık İzlemede Kullanılan Piezoelektrik Sensörlerin Değişen Sıcaklıklarda Davranışının İncelenmesi. Politeknik Dergisi, 22(3), 597-606. https://doi.org/10.2339/politeknik.513956
AMA Tekkalmaz M, Haydarlar G, Sofuoğlu MA. Yapısal Sağlık İzlemede Kullanılan Piezoelektrik Sensörlerin Değişen Sıcaklıklarda Davranışının İncelenmesi. Politeknik Dergisi. Eylül 2019;22(3):597-606. doi:10.2339/politeknik.513956
Chicago Tekkalmaz, Mesut, Gökhan Haydarlar, ve M. Alper Sofuoğlu. “Yapısal Sağlık İzlemede Kullanılan Piezoelektrik Sensörlerin Değişen Sıcaklıklarda Davranışının İncelenmesi”. Politeknik Dergisi 22, sy. 3 (Eylül 2019): 597-606. https://doi.org/10.2339/politeknik.513956.
EndNote Tekkalmaz M, Haydarlar G, Sofuoğlu MA (01 Eylül 2019) Yapısal Sağlık İzlemede Kullanılan Piezoelektrik Sensörlerin Değişen Sıcaklıklarda Davranışının İncelenmesi. Politeknik Dergisi 22 3 597–606.
IEEE M. Tekkalmaz, G. Haydarlar, ve M. A. Sofuoğlu, “Yapısal Sağlık İzlemede Kullanılan Piezoelektrik Sensörlerin Değişen Sıcaklıklarda Davranışının İncelenmesi”, Politeknik Dergisi, c. 22, sy. 3, ss. 597–606, 2019, doi: 10.2339/politeknik.513956.
ISNAD Tekkalmaz, Mesut vd. “Yapısal Sağlık İzlemede Kullanılan Piezoelektrik Sensörlerin Değişen Sıcaklıklarda Davranışının İncelenmesi”. Politeknik Dergisi 22/3 (Eylül 2019), 597-606. https://doi.org/10.2339/politeknik.513956.
JAMA Tekkalmaz M, Haydarlar G, Sofuoğlu MA. Yapısal Sağlık İzlemede Kullanılan Piezoelektrik Sensörlerin Değişen Sıcaklıklarda Davranışının İncelenmesi. Politeknik Dergisi. 2019;22:597–606.
MLA Tekkalmaz, Mesut vd. “Yapısal Sağlık İzlemede Kullanılan Piezoelektrik Sensörlerin Değişen Sıcaklıklarda Davranışının İncelenmesi”. Politeknik Dergisi, c. 22, sy. 3, 2019, ss. 597-06, doi:10.2339/politeknik.513956.
Vancouver Tekkalmaz M, Haydarlar G, Sofuoğlu MA. Yapısal Sağlık İzlemede Kullanılan Piezoelektrik Sensörlerin Değişen Sıcaklıklarda Davranışının İncelenmesi. Politeknik Dergisi. 2019;22(3):597-606.
 
TARANDIĞIMIZ DİZİNLER (ABSTRACTING / INDEXING)
181341319013191 13189 13187 13188 18016 

download Bu eser Creative Commons Atıf-AynıLisanslaPaylaş 4.0 Uluslararası ile lisanslanmıştır.