TY - JOUR A1 - Mustapha, S. A1 - Yilmaz, Bengisu A1 - Heimann, Jan A1 - Brence, Blaz A1 - Prager, Jens T1 - Guided Waves Propagation in Composite Overwrapped Pressure Vessel N2 - The application of composite overwrapped pressure vessels (COPV) to store hydrogen and other compressed gases, especially when operating at high pressures, imposed the need for an innovative and reliable approach to ensure the safe operation of the system. Continuous structural health monitoring (SHM) based on ultrasonic guided waves (GWs) is a promising approach due to the ability of the wave to propagate for long distances and go around complex structures, moreover the high sensitivity to various failure modes such as delamination, matrix cracking and debonding. In this study, we scrutinize the behavior of (GWs) within the COPV using a network of PZT elements that are used for excitation and sensing. A laser doppler vibrometer (LDV) was also used to scan the surface of the vessel in various directions. L(0,1) and L(0,2) were observed in the captured signal. The L(0, 2) appeared to be a dominant mode in the COPV and was capable of propagating along the entire length and maintaining a good signal-to-noise ratio. The L(0,2) mode maintained the same phase velocity when it is captured at various excitation angles (0, 45, and 90 degrees). The reduced effect of the orthotropy of the materials on the propagating waves is an important result as it will reduce the complexity in data processing when performing damage identification. T2 - 13th. European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT) CY - Lisbon, Portugal DA - 03.07.2023 KW - Composite Overwrapped Pressure Vessels KW - Guided Waves KW - Laser Doppler Vibrometer KW - Structural Health Monitoring KW - Sensors Placement PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-591081 DO - https://doi.org/10.58286/28068 SN - 2941-4989 VL - 1 IS - 1 SP - 1 EP - 6 PB - NDT.net CY - Mayen AN - OPUS4-59108 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Yilmaz, Bengisu A1 - Heimann, Jan A1 - Mustapha, S. A1 - Charmi, Amir A1 - Prager, Jens T1 - Guided wave ultrasonic feature determination in Type IV composite overwrapped pressure vessels towards the digital twin N2 - The digitalization of quality control processes and the underlying data infrastructures for safety relevant components, such as hydrogen pressure vessels, plays a significant role in the transition towards Industry 4.0. In the current safety regulations for hydrogen pressure vessels, there is no established concept for structural health monitoring. The development of a reliable structural health monitoring methodology for monitoring the structural integrity of pressure vessels enables a fast-forward transition from personnel- and costintensive recurring inspections, a.k.a. periodic maintenance, to predictive maintenance. In the work presented; we investigated the application of ultrasonic guided wave propagation to monitor and assess the condition of Type IV composite overwrapped pressure vessel (COPV). A sensor network of fifteen piezo-electric wafers is placed on the carbon fibre reinforced composite cylinder. Five different artificial damage configurations are created by gluing two different weight blocks on three different locations. The database containing measured guided wave data sets is enriched by two different boundary conditions. We utilized an open-source software, openBIS labnotebook, to store and analyse experimental datasets. The guided wave ultrasonic signals were investigated and analysed by using commonly used ultrasonic features (e.g., amplitude, frequency, time of flight) as well as non-traditional time-series features (kurtosis, skewness, variance). The features were used to calculate damage index and the detection performance for the results has been evaluated. The results suggest that both traditional and non-traditional features assume significant importance in artificial damage detection. The future works will additionally involve the impacts of operational conditions, such as periodic pressure variations temperature loadings as well as material degradations. T2 - 13th European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT) CY - Lisbon, Portugal DA - 03.07.2023 KW - Industry 4.0 KW - Composite overwrapped pressure vessels KW - Structural health monitoring KW - Ultrasonic guided waves KW - Predictive maintenance PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-591094 DO - https://doi.org/10.58286/28072 SN - 2941-4989 VL - 1 IS - 1 SP - 1 EP - 6 PB - NDT.net CY - Mayen AN - OPUS4-59109 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heimann, Jan A1 - Mustapha, S. A1 - Yilmaz, Bengisu A1 - Charmi, Amir A1 - Brence, Blaž A1 - Prager, Jens T1 - Untersuchung der Ausbreitung von geführten Ultraschallwellen in Wasserstoffdruckbehältern zur Zustandsüberwachung N2 - Die zunehmende Bedeutung von Wasserstoff als emissionsfreier Energieträger der Zukunft lässt die Anforderungen an eine technisch einwandfreie und sichere Wasserstoffspeicherung steigen. Im Mobilitätssektor kommen dabei vorwiegend Kohlefaserverbundbehälter zur Speicherung von gasförmigem Wasserstoff im Hochdruckbereich zum Einsatz, die sich durch ihre Leichtbauweise bei gleichzeitig hoher Speicherkapazität auszeichnen. Materialfehler oder -ermüdung können jedoch zum Ausfall bis hin zum kritischen Versagensfall führen. Ein sicherer Betrieb der Behälter erfordert daher ein innovatives und zuverlässiges Konzept, um deren Integrität zu gewährleisten und folgenschwere Zwischenfälle zu vermeiden. Die Strukturüberwachung mittels geführter Ultraschallwellen ist dafür einer der prominentesten Ansätze, da sich die Wellen über große Entfernungen in der Struktur ausbreiten können und zudem sehr empfindlich auf kleinste Materialdefekte reagieren. In diesem Beitrag wird der Aufbau eines Sensornetzwerks zur Schadenserkennung und -lokalisierung vorgestellt, das auf den Prinzipien der Ausbreitung geführter Ultraschallwellen in Druckbehältern aus Verbundwerkstoffen basiert. Dazu werden in einem ersten Schritt das dispersive und multimodale Ausbreitungsverhalten analysiert und dominante Wellenmoden identifiziert. Basierend auf der Analyse werden Dämpfungsverhalten und Empfindlichkeit gegenüber künstlichen Defekten bestimmt. Unter Verwendung der ermittelten Informationen wird ein Sensornetzwerk bestehend aus piezoelektrischen Flächenwandlern entworfen, welches den zu untersuchenden Bereich vollständig abdecken soll. Das Ergebnis wird anschließend durch Aufbringen künstlicher Defekte experimentell evaluiert und präsentiert. T2 - DAGA 2023 CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - Geführte Ultraschallwellen KW - Zustandsüberwachung KW - Wasserstoffdruckbehälter KW - Sensornetzwerk KW - Structural Health Monitoring PY - 2023 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2023 SN - 978-3-939296-21-8 SP - 1598 EP - 1601 CY - Berlin AN - OPUS4-58022 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -