Monitorování životnosti konstrukcí z uhlíkového kompozitu pomocí elektrické odporové tomografie

Abstract

Monitorování životnosti konstrukcí z uhlíkového kompozitu je důležitá oblast pro stanovování životnosti těchto konstrukcí v rámci přístupu damage tolerance, a to zejména v oblasti letectví. Tato dizertační práce studuje možnosti využití elektrické odporové tomografie pro účely monitorování životnosti konstrukcí z uhlíkového kompozitu. Elektrická odporová tomografie je metoda pro zobrazení prostorového rozložení elektrické vodivosti na základě měření okrajových napětí při buzení objektu elektrickým proudem. Tento inverzní problém je špatně určený a výsledné prostorové rozlišení elektrické vodivosti vymezuje použitelnost tomografie pouze pro určité aplikace. Pozornost je zaměřena především na detekovatelnost sotva viditelných impaktů, které jsou jednou z nejsledovanějších vad. Dále je také věnována pozornost detekovatelnosti praskliny. Vedle experimentálního hodnocení detekovatelnosti je v rámci práce vyvinuto úsilí aplikovat nástroje pro zlepšení obrazové rekonstrukce, konkrétně aplikace anizotropního Gaussova filtru v případě rekonstrukce praskliny, nebo obecně optimalizace rozložení a velikosti elektrod.

Structural health monitoring of carbon composite structures is an important area for determining the lifetime of these structures within the damage-tolerant approach, especially in the aerospace domain. This thesis studies the possibilities of using electrical resistance tomography for the purposes of monitoring the lifetime of carbon composite structures. Electrical resistance tomography is a method for imagining the spatial distribution of electrical conductivity based on the measurement of boundary voltages when an object is excited by an electric current. This inverse problem is ill-posed, and the resulting spatial resolution of electrical conductivity limits the applicability of tomography to only specific applications. Attention is mainly focused on the detectability of barely visible impacts, one of the most monitored defects. Attention is also paid to the detectability of the crack. In addition to the experimental evaluation of detectability, efforts are made within the work to apply tools to improve image reconstruction, specifically the application of an anisotropic Gaussian filter in the case of crack reconstruction or, in general, the optimization of the distribution and size of the electrodes.