title: Μη καταστροφική αξιολόγηση κατασκευών με την εφαρμογή της δονητικής - ακουστικής μεθόδου 
title: Non-destructive assessment of constructions with the application of the vibro - acoustic modulation technique
Creators: name: Φιωτακης Χαραλαμπος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2018

description: Η Δονητική ακουστική μέθοδος είναι μία τεχνική για τον έλεγχο δομικής ακεραιότητας υλικών και κατασκευών. Βασίζεται στη καταγραφή και μελέτη κυμάτων λόγω της ανάκλασης τους από αστοχίες ή άλλες αιτίες. Οι κυματικές αυτές διεγέρσεις καταγράφονται από αισθητήρες και μετατρέπονται σε ηλεκτρικές κυματομορφές που παρέχουν την πληροφορία για τις ιδιότητες και την δομική κατάσταση του υλικού ή της κατασκευής. Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει την αρχή λειτουργίας της μεθόδου, τις πρόσφατες τάσεις και εφαρμογές της, τον εξοπλισμό, καθώς και την διαδικασία πειραματικού έλεγχου η όποια επιχειρείται στο εργαστήριο και επιβεβαιώνει την βιβλιογραφία για την μεθοδολογία της τεχνικής με σκοπό την  αναγνώριση σφαλμάτων σε  κατασκευές. 
Η εργασία ξεκινά με την καταγραφή και παρατήρηση των κυματομορφών μέσα από το πεδίο του φάσματος των συχνοτήτων για τον εντοπισμό και την αναγνώριση των ιδιομορφικών χαρακτηριστικών του δοκιμίου. Η τεχνική βασίζεται στην παρατήρηση των θεμελιωδών κορυφών του φάσματος των συχνοτήτων, θεωρώντας ότι η κορυφή γύρω από την οποία συμβαίνει η ακραία τιμή του φάσματος αντιπροσωπεύει ένα ιδιομορφικό χαρακτηριστικό του υπό εξέταση υλικού. 
Για την διερεύνηση της τεχνικής της δονητικής ακουστικής μεθόδου, γίνεται εφαρμογή  της μεθοδολογίας σε δοκίμιο που κατασκευάσθηκε στο εργαστήριο, (το όποιο αποτελείται από την ένωση τριών κύβων σκυροδέματος). Αρχικά πραγματοποιείται έλεγχος των θεμελιωδών συχνοτήτων που προκύπτουν στο πεδίο του φάσματος,  από μια διέγερση μιας χαμηλής συχνότητας κύματος μεγέθυνσης, και στην πορεία από μια διέγερση μιας υψηλότερης συχνότητας κύματος διεισδυτικής ανίχνευσης. Ο έλεγχος αυτός συμβάλει στην επιλογή των τιμών των συχνοτήτων για την διασταύρωση των δονητικό ακουστικών δοκιμών στο υγιές υλικό.
 Υπό την εφαρμογή των ταυτόχρονων διεγέρσεων η απόκριση του δομικού συστήματος στο πεδίο του φάσματος μας δείχνει την επαλληλία των κυμάτων χωρίς την εμφάνιση πλευρικών συχνοτήτων ως συνιστώσες των συχνοτήτων του κύματος μεγέθυνσης και διεισδυτικής ανίχνευσης. 
 Η πειραματική διαδικασία επαναλαμβάνεται αφού χαλαρώσουμε τους δεσμούς συνάφειας στο δοκίμιο. Σε αυτήν την περίπτωση διαπιστώνουμε την ανάπτυξη πλευρικών συχνοτήτων γύρω από την θεμελιώδη συχνότητα του κύματος διεισδυτικής ανίχνευσης, καθώς και στην περιοχή των συχνοτήτων που αναπτύσσονται λόγω του κύματος μεγέθυνσης. Η ανάπτυξη αυτών των επιπλέον συνιστωσών είναι αποτέλεσμα της μη γραμμικής συμπεριφοράς του υλικού λόγω ύπαρξης αστοχίας . 
Η τεκμηρίωση της μεθόδου γίνεται με τον έλεγχο ενός κύβου σκυροδέματος και ενός φέροντος οργανισμού από λιθοδομή. Ο κύβος ελέγχεται για δυο περιπτώσεις του κύματος μεγέθυνσης, μια χαμηλή και μια πιο υψηλή. Για τις παραπάνω περιπτώσεις σε συνδυασμό με την ταυτόχρονη διέγερση του κύματος διεισδυτικής ανίχνευσης παρείχθησαν σημαντικές πληροφορίες για την δομική κατάσταση του υλικού. 
Στην περίπτωση της χαμηλής τιμής του κύματος μεγέθυνσης διαπιστώθηκε η εμφάνιση πλευρικών συχνοτήτων γύρω από την θεμελιώδη συχνότητα του φάσματος του κύματος μεγέθυνσης, σαν αποτέλεσμα της αστοχίας στην δομή του υλικού. Σε αντίθεση με τα παραπάνω, για την υψηλότερη τιμή του κύματος μεγέθυνσης, η απόκριση του δομικού συστήματος απάντησε στο πεδίο του φάσματος με την ανάπτυξη μιας θεμελιώδους συχνότητας στο πεδίο των τιμών του κύματος ανίχνευσης με εμφανή ίχνη πλευρικών συχνοτήτων των οποίων οι μέγιστες τιμές υποδηλώνουν το εύρος του σφάλματος στο δομικό υλικό. 
Η εφαρμογή της μεθόδου συνεχίστηκε σε δοκίμιο με φέροντα οργανισμό από λιθοδομή με σκοπό: 
Α) να επαληθεύσουμε την μη γραμμική συμπεριφορά της κατασκευής λόγω ανομοιογένειας και διάκενων στην δομής της
Β) να διερευνήσουμε ένα δομικό υλικό της φερούσης κατασκευής προκειμένου να επιβεβαιώνουμε την γραμμική συμπεριφορά στην περίπτωση μιας συμπαγούς δομής. 
description: The Vibrο - Acoustic Modulation Method (VAM) is a technique for controlling the
structural health of materials and structures. It is based on the recording and study of waves due to their reflection of faults or other causes. These signals are recorded by sensors and converted into electrical waveforms that provide information about the properties and structural condition of the materials or constructions. This diploma thesis presents the principle of operation of the method, its recent trends and applications, the equipment, as well as the
experimental control procedure that is attempted in the laboratory and confirms the bibliography for the methodology of the technique in order to identify errors in constructions.
The experiment method initially started by recording and observing waveforms in the field of the frequency spectrum, in order to identify specimen's specific characteristics. The technique is based on the observation of the fundamental peaks of the frequencies, considering that the peak around which the extreme value occurs represents a specific feature of the material under consideration.
In order to investigate the technique of the Vibrο - Acoustic Modulation Method , the methodology is applied to a specimen (consisting of the union of three concrete cubes).
Τhe observation of the fundamental frequencies occurring in the field of the spectrum due to the excitation of specific waves was initially made. These frequencies occur by an excitation of a low pumping wave frequency, and by an excitation of a higher probing wave frequency.
The observation and study of the fundamental frequencies of pumping and probing waves helps to select the frequency values for the intersection of the vibro acoustic tests into healthy material. Under the application of concurrent excitations, the response of the material in the field of the spectrum shows the successiveness of the waveforms without the occurrence of side bands frequencies as components of the pumping and probing wave frequencies.
The experimental process is repeated after loosening the affinity bonds of the
specimen. In this case, we see the development of side bands frequencies around the fundamental frequency of the probing wave, as well as in the field of frequencies of the pumping wave. The development of these additional components is the result of the non-linear behavior of the material due to an error.
The documentation of the method was made by checking a cube of concrete and a construction wall of masonry. The cube is checked for two cases of the pumping wave, one low and one higher value of frequency. For the above cases, in conjunction with the simultaneous excitation of the probing wave, important information was provided for the structural condition of the material.
 In the case of the low value of the pumping wave, the occurrence of side bands
frequencies around the fundamental frequency of the pumping wave was as a result of the error in the structure of the material. In contrast to the above, for the highest value, the building system responded to the field of the spectrum by developing a fundamental probing waveform 11 with visible traces of side bands frequencies whose maximum values indicate the error range in the building material.
The research of the method was continued in a test to a masonry structure in order to:
A) to verify the non-linear behavior of the masonry due to heterogeneity and gaps in its
structure
B) to investigate a material of the masonry wall in order to confirm the linear behavior
in the case of a compact structure.