Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2017Includes bibliographical references (leaves: 65-68)Text in English; Abstract: Turkish and EnglishUltrasonic guided waves are frequently employed for Non-destructive tests
(NDT), and Structural Health Monitoring (SHM) applications in the industry. Several
analytical and numerical approaches have been developed in order to investigate guided
wave behavior on multilayered structures.
In this thesis, guided waves were investigated using the Semi-Analytical Finite
Element (SAFE) approach on planar (plate like) structures. The guided wave theory and
dispersive behavior in bounded structure were presented for Lamb waves for isotropic
elastic plate model first. The numerical method to solve the SAFE problem was
developed using the Matlab 2014b in order to obtain dispersion curves. The curves were
compared with the Disperse Software, which utilizes global matrix approach for
analytical solution of the same problem. Good agreement was achieved on obtained
dispersion curves.
As a second part of this study, dispersion analysis was carried out in a multilayer
plate model consisting of elastic and viscoelastic materials. The semi-analytical
finite element method was solved by adapting the hysteretic damping model so that it
can also be applied in a damped plate model. Phase velocity and attenuation dispersion
curves were illustrated and the effect of the viscoelastic layer thickness is also
discussed. The obtained attenuation dispersion curves in this damped plate
configuration are examined for wave modes with low-attenuation. The dispersion curve
results obtained using the SAFE method was also compared with the results of studies
available in literature.Ultrasonik yönlendirilmiş dalgalar, endüstrideki Tahribatsız Muayene (NDT) ve
Yapısal Sağlık İzleme (SHM) uygulamaları için sıklıkla kullanılır.Çok katmanlı
yapılarda yönlendirilmiş dalga davranışını araştırmak için çeşitli analitik ve sayısal
yaklaşımlar geliştirilmiştir.
Bu tez çalışmasında, plaka benzeri yapılar üzerinde Yarı-Analitik Sonlu
Elemanlar yaklaşımıyla yönlendirilmiş dalgalar araştırılmıştır.Öncelikle, sınırlı
yapılarda ki yönlendirilmiş dalga teorisi ve dispersiyon (bozunma) davranışı, izotropik
elastik plaka modeli üzerinde Lamb dalgaları göz önüne alınarak sunulmuştur.
Dispersiyon eğrileri elde etmek için, SAFE probleminin sayısal çözümleri Matlab
2014b programı kullanılarak geliştirilmiştir.Dispersiyon eğrileri, aynı sorunun analitik
çözümü için global matris yaklaşımını kullanan Disperse programı ile
karşılaştırılmıştır.Bu karşılaştırma sonucunda, dispersiyon eğrileri üzerinde elde edilen
değerlerde iyi bir mutabakat sağlandığı görülmüştür.
Bu çalışmanın ikinci bir parçası olarak, elastik ve viskoelastik malzemelerden
oluşan çok katmanlı plaka modelinde dispersiyon analizi yapılmıştır.Yarı-Analitik
Sonlu elemanlar metodu, sönümlü plaka modelinde uygulanabilmesi için Histeretik
sönümleme modeli adapte edilerek çözülmüştür.Faz hızı ve zayıflama dispersiyon
eğrileri olarak gösterilmiş ve viskoelastik yapının etkileri tartışılmıştır.Bu sönümlü
plaka konfigürasyonundan elde edilen zayıflama dispersiyon eğrileri düşük zayıflamaya
sahip dalga modu seçimi için incelenmiştir. SAFE yöntemi kullanılarak elde edilen
dispersiyon eğrisi sonuçları, literatürde mevcut olan çalışmaların sonuçları ile de
karşılaştırılmıştır
