Generación de curvas de dispersión de ondas guiadas basado en elementos finitos de frontera escalada para placas y tuberías

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dc.contributor.advisorQuiroga Méndez, Jabid Eduardo
dc.contributor.advisorPeña Ballesteros, Darío Yesid
dc.contributor.authorGalán Pinilla, Carlos Andrés
dc.contributor.evaluatorBalvantín García, Antonio de Jesús
dc.contributor.evaluatorRojas Molano, Héctor Fernando
dc.contributor.evaluatorPineda Triana, Yaneth
dc.contributor.evaluatorPérez Ceballos, Ana María
dc.contributor.evaluatorPinto Hernández, William
dc.date.accessioned2023-11-14T15:10:42Z
dc.date.available2023-11-14T15:10:42Z
dc.date.created2023-11-10
dc.date.embargoEnd2028-11-10
dc.date.issued2023-11-10
dc.description.abstractEn esta tesis se presenta un modelo semi-analítico para generar las curvas de dispersión de las ondas guiadas ultrasónicas utilizadas en el contexto del monitoreo de la salud estructural y la inspección no destructiva de materiales. El reto de este trabajo fue desarrollar un algoritmo para implementar el método de elementos finitos de frontera escalada, para guías de onda tipo placa y tubería, que incluye el efecto de los recubrimientos viscoelásticos sobre la propagación de diferentes modos de onda como alternativa eficiente de solución. La implementación se basó en dos enfoques de mallado de la sección transversal de la guía de onda, realizando una comparación entre ellas. En el primer enfoque se utilizaron elementos finitos isoparamétricos unidimensionales y en el segundo elementos finitos espectrales en el cual se ubican los nodos bajo la formulación particular Gauss-Lobatto-Legendre; de esta manera se implementó el algoritmo con dos formas de solución. Se obtuvieron las curvas de dispersión de velocidad de grupo de forma experimental con diferentes técnicas de adquisición de ondas guiadas Lamb en placas, con el fin de realizar una validación de los resultados obtenidos con el algoritmo desarrollado. En este sentido, las ondas Lamb se generaron mediante incidencia angular con las técnicas de acoplamiento por contacto y proponiendo una forma alternativa de acoplamiento localizado por agua, en placas de acero en buen estado y con defectos artificiales. Los resultados revelan que el método propuesto tiene concordancia con las referencias utilizadas, generando las curvas de dispersión con o sin el efecto del recubrimiento viscoelástico para el rango de frecuencia seleccionado, con bajo costo computacional. Finalmente, de las observaciones a los resultados obtenidos se propone un procedimiento para seleccionar posibles condiciones de generación de ondas guiadas que logren mayor alcance de barrido para aplicaciones futuras de la técnica.
dc.description.abstractenglishIn this thesis, a semi-analytical model is presented to generate the dispersion curves of ultrasonic-guided waves used in the context of structural health monitoring and non-destructive inspection of materials. The challenge of this work was to develop an algorithm that implements the Scaled Boundary Finite Element Method for plate and pipe waveguides, which could include the effect of viscoelastic coatings on the propagation of different wave modes as an efficient alternative solution. The implementation was based on two waveguide cross-section meshing approaches, making a comparison between them. In the first approach one-dimensional Isoparametric Finite Elements were used and in the second Spectral Finite Elements were used in which the nodes are located under the particular formulation Gauss-Lobatto-Legendre; in this way, the algorithm was implemented with two forms of solution. Group velocity dispersion curves were obtained experimentally with different Lamb-guided wave generation techniques on plates to validate the results obtained from the developed algorithm. In this sense, Lamb waves were generated by angular incidence with contact coupling techniques and proposing an alternative form of water-localized coupling in steel plates in good condition and with artificial defects. The results reveal that the proposed method is in agreement with the references used, generating the dispersion curves with or without the effect of the viscoelastic coating for the selected frequency range, with low computational cost. Finally, from the observations to the results obtained, a procedure is proposed to select possible inspection conditions for the generation of guided waves that provide the longest range for future applications of the technique.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001593380
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería de Materiales
dc.description.googlescholarhttps://scholar.google.com/citations?user=XrgSzUEAAAAJ&hl=es
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9930-4976
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/15304
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería de Materiales
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_f1cf
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectEnsayos no destructivos
dc.subjectCurvas de dispersión
dc.subjectOndas guiadas ultrasónicas
dc.subjectElementos espectrales de alto orden
dc.subjectIncidencia angular
dc.subjectPerfil de desplazamiento
dc.subject.keywordNon Destructive Testing
dc.subject.keywordUltrasonic Guided Waves
dc.subject.keywordDispersion Curves
dc.subject.keywordHigh Order Spectral Elements
dc.subject.keywordAngular Incidence
dc.subject.keywordWave Structure
dc.titleGeneración de curvas de dispersión de ondas guiadas basado en elementos finitos de frontera escalada para placas y tuberías
dc.title.englishGeneration of Guided Wave Dispersion Curves Based on Scaled Boundary Finite Element for Plates and Pipes
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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