A novel blind parametrization algorithm for damage detection in CFRP plates

Abstract

A novel blind damage parametrization algorithm is presented for selecting the most plausible parametrization to identify damage in ultrasonic measurements obtained from a damaged carbon fiber reinforced polymer plate. This parametrization is selected among all possible ones, extracting those whose plausibilities are higher, so the ultrasonic signals can be well fitted. The algorithm performance is validated with a set of synthetically damaged signals. The results show that the algorithm is able to detect the right damage positions and amounts, even if the added level of white Gaussian noise less than a signal-to-noise ratio of 25 dB. In addition, some experimental signals obtained from a post-impact fatigued CFRP plate were evaluated with our algorithm under two different damage configurations. The first one, which entails stiffness degradation of the layers, results as more plausible than the second one, which entails stiffness degradation and attenuation increase. The obtained damage patterns were compared to classic observational techniques such as micrography.

Un novedoso algoritmo de parametrización de daño se presenta para seleccionar la parametrización más plausible que pueda identificar daño en medidas ultrasónicas obtenidas de un laminado de fibra de carbono. Esta parametrización se elige de entre todas las posibles, extrayendo aquellas cuyas plausibilidades son mayores, de tal manera que las señales ultrasónicas puedan ser mejor ajustadas. La validación del algoritmo se presenta con un set de señales sintéticamente dañadas. Los resultados muestran que el algoritmo es capaz de detectar correctamente la posición y cantidad de daño, incluso si el nivel de ruido blanco Gaussiano añadido a la señal llega hasta un ratio de señal-ruido de 25 dB. Además, algunas señales experimentales escogidas del especimen dañado con fatigua post-impacto fueron introducidas en nuestro algoritmo con dos configuraciones diferentes. La primera, que implica una degradación de la rigidez de las capas, se mostró como más plausible que la segunda, la cual implica una degradación de la rigidez además de un incremento de la atenuación. Los patrones de daño obtenidos fueron comparados con las técnicas observacionales clásicas como la micrografía.