Ο στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι διττός: η ανάπτυξη και η εφαρμογή αριθμητικών τεχνικών για την επίλυση προβλημάτων που εμπίπτουν στην περιοχή του Μη-Καταστροφικού Ελέγχου. Συγκεκριμένα αναπτύχθηκαν η Μέθοδος των Συνοριακών Στοιχείων (ΜΣΣ) και η Μέθοδος των Τοπικών Ολοκληρωτικών Εξισώσεων χωρίς Διακριτοποίηση για την αριθμητική ανάλυση στατικών και μεταβατικών προβλημάτων στο πεδίο της ελαστικότητας και της αλληλεπίδρασης ελαστικού με ακουστικό μέσο στις δύο διαστάσεις. Σημαντικό μέρος της διδακτορικής διατριβής αποτέλεσε η ανάπτυξη προγράμματος ηλεκτρονικού υπολογιστή, το οποίο επιλύει τα προβλήματα στα οποία πραγματεύεται το παρόν σύγγραμμα. Η διδακτορική διατριβή αποτελείται από τρεις ενότητες. Στην πρώτη ενότητα γίνεται πλήρης περιγραφή της απαραίτητης θεωρίας για την κάλυψη και κατανόηση των αριθμητικών ΜΣΣ αλλά και των Τοπικών Μεθόδων χωρίς Διακριτοποίηση (ΤΜχΔ). Στη δεύτερη ενότητα εφαρμόζονται οι προαναφερθείσες αριθμητικές μέθοδοι για την επίλυση στατικών και δυναμικών (στο πεδίο συχνοτήτων) διδιάστατων προβλημάτων, ώστε να πιστοποιηθεί η ακρίβεια και η αξιοπιστία των εν λόγω μεθοδολογιών. Τέλος, στην τρίτη ενότητα οι αριθμητικές ΜΣΣ και ΤΜχΔ εφαρμόζονται για την επίλυση προβλημάτων κυματικής διάδοσης που εμπίπτουν στο πεδίο του Μη-Καταστροφικού Ελέγχου. Πιο συγκεκριμένα μελετήθηκε η κυματική διάδοση σε ελεύθερες επίπεδες πλάκες και σε κυλινδρικές δεξαμενές αποθήκευσης υγρών καυσίμων. / The aim of this doctoral thesis is twofold: the development and implementation of numerical techniques for solving wave propagation problems in Non-Destructive Testing applications. Particularly, the Boundary Element Method (BEM) and the Local Boyndary Integral Equation Method are developed, so as to numerically solve static and transient problems on the field of elasticity and fluid-structure interaction in two dimensions. A major part of the present research is the construction of a computer program for solving such kind of problems. This textbook consists of three sections. In the first section, a thorough description on the theory of the BEM and the Local Meshless Methods (LMM) is done. The second section is dedicated for the numerical implementation of the BEM and LMM for solving steady state and time-harmonic two dimensional elastic and acoustic problems, in order to verify the accuracy and the ability of the proposed methodologies to solve the above-mentioned problems. Finally in the third section, the wave propagation problems of traction-free plates and cylindrical fuel storage tanks is studied, from the perspective of Non-Destructive Testing. The numerical methods of BEM and LMM are implemented, as well as spectral methods are utilized, for drawing useful conclusions on the wave propagation phenomena.

The aim of this work was to model a four-port waveguide as a simple circuit,by first starting with a two-port then a three-port waveguide. Duethat the work was based on Nathan Marcuvitz book Waveguide handbook,an analytical solution for the circuit parameters was desired. In order toobtain an analytical solution three methods were studied; the Variationalmethod, the Integral equation method and the Static method. Out of thesethree methods the latter was chosen, because its strength of simplifying theboundary conditions. The goal to model a four-port and a three-portedwaveguide was too complicated. This led to that the goal was changed totrying to get a higher accuracy on the existing circuit model for a two-portwaveguide, by solving an extension to the circuit parameter. This was donebecause Marcuvitz only treated the first two modes correctly and it was notclear if the circuit model was stable for the higher orders of Taylor series. Inthe end a circuit model for a waveguide with an iris that treats the first 16modes correctly was solved. By looking at the dispersive properties of thecircuit a comparison with simulation software CST Microwave Studio couldbe done, which resulted in that the circuit model gave good results up to2b/ < 1. It was also showed that the accuracy was about the same as thecircuit model found in Waveguide handbook, but it can be mentioned thatthe accuracy is minimally better for the circuit model that was developed inthis work. Something that was discovered in this work is that the restrictionmentioned in Waveguide handbook for the case when the window is centeredis unreliable, it should be 2b/ < 1. It also appeared that the circuit modelremained stable for higher orders of the Taylor series, in this case up to the16:th order. / M°alet med detta arbete var att modellera en fyr-portars v°agledare somen simpel elektrisk krets, genom att f¨orst b¨orja med en tv°a-portars sedantre-portars -v°agledare. Detta arbete var baserat p°a Nathan Marcuvitz bokWaveguide handbook, d¨arav s¨oktes det en analytisk l¨osning f¨or kretsparametrarna.F¨or att kunna f°a en analytisk l¨osning, studerades tre metoder;Variationsmetoden, Integralsekvationsmetoden samt den Statiskametoden.Av dessa tre metoder valdes den sistn¨amnda, p°a grund av dess styrka medatt f¨orenkla randvillkoren. M°alet att modellera en fyr-portars samt en treportarsv°agledare var alldeles f¨or komplicerat. Detta ledde till att m°alet¨andrades till att f¨ors¨oka f°a en h¨ogre precision p°a den befintliga kretsmodellenf¨or en tv°a portars v°agledare, genom att l¨osa ut flera termer till kretsparametern.Detta gjordes d°a Marcuvitz endast hanterade de tv°a f¨orstamoderna korrekt, samt att det inte framgick ifall kretsmodellen ¨ar stabil f¨orh¨ogre ordningar av Taylor serier. I slut¨andan l¨ostes en kretsmodel f¨or env°agledare med en iris som hanterar de f¨orsta 16 moderna korrekt. Genomatt kolla p°a de dispersiva egenskaperna f¨or kretsen, kunde en j¨amf¨orelse medsimuleringsprogrammet CST Microwave Studio ske, d¨ar slutsatsen blev attkretsmodellen gav goda resultat upp till 2b/ < 1. Det visade ¨aven sig attprecisionen var ungef¨ar densamma som den kretsmodell som°aterfinns i Waveguidehandbook, men det kan n¨amnas att precisionen ¨ar minimalt b¨attref¨or den kretsmodell som togs fram i detta arbete. En sak som uppt¨acktes underdetta arbete var att restriktionen som n¨amns i Waveguide handbook f¨orfallet n¨ar gapet f¨or irisen ¨ar centrerad st¨ammer inte, den b¨or vara 2b/ < 1.Dessutom visade det sig att kretsmodellen fortfarande var stabil f¨or h¨ogreordningar av Taylorserier, i detta fall upp till den 16:e ordningen.