elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Imprint | Privacy Policy | Contact | Deutsch
Fontsize: [-] Text [+]

Lokalisierung der Interaktionsorte von Lambwellen in komplexen Faserverbundstrukturen

Raddatz, Florian (2016) Lokalisierung der Interaktionsorte von Lambwellen in komplexen Faserverbundstrukturen. Dissertation, Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik.

[img] PDF - Registered users only
14MB

Abstract

Die vorliegende Arbeit ist thematisch in das wissenschaftliche Umfeld der zerstörungsfreien Prüfung und Strukturüberwachung von Faserverbundstrukturen einzuordnen. Nach gegenwärtigem Stand der Forschung existieren vielfältige Ansätze zur kontinuierlichen Strukturüberwachung. Diesen ist jedoch gemein, dass sie nur bedingt in der Lage sind, Schäden in komplexen Strukturen präzise zu lokalisieren. In dieser Arbeit wird die Anregung und Erfassung von Lambwellen genutzt, um anhand deren Ausbreitung auf Orte in der Struktur zu schließen, an denen diese Wellen mit Steifigkeitsübergängen interagieren. Das Ausbreitungsverhalten von Lambwellen ist in komplexen Faserverbundstrukturen orts- und richtungsabhängig. Der Kern dieser Arbeit besteht in der Hypothese, dass es die Kombination aus einer örtlich verteilten Erfassung der Wellenausbreitung, einer Signalverarbeitung, einer Laufzeitberechnung unter Berücksichtigung der orts- und richtungsabhängigen Ausbreitungsgeschwindigkeiten und eines darauf basierenden Rekonstruktionsansatzes ermöglicht, auch in komplexen Strukturen Interaktionsorte der Wellen abzubilden. Basierend auf dieser Hypothese wird zunächst ein Laservibrometriesystem entwickelt, mit dem sich die Wellenausbreitung mit hoher räumlicher Auflösung schnell und berührungsfrei erfassen lässt. Zur Validierung der räumlichen Erfassung der Probenauslenkung wird ein Referenzsystem entwickelt, welches durch Piezoaktuatoren definierte Auslenkungen im relevanten Frequenzbereich erzeugt und Messungen aus einer Vielzahl von Einfallswinkeln ermöglicht. Ein sog. Matching Pursuit Algorithmus wird aufbauend auf Literaturangaben derart weiterentwickelt und optimiert, dass er es ermöglicht, in gemessenen Signalen einzelne Wellenpakete zu identifizieren und diese mit wenigen Parametern in guter Näherung abzubilden. Mit den gewonnenen Informationen lassen sich einzelne Wellenpakete durch kürzere Pulse ersetzen, was eine höhere räumliche Auflösung der nachfolgenden Lokalisierung von Interaktionsorten ermöglicht. Die Lokalisierung der Orte, an denen Lambwellen mit der Struktur interagieren, basiert auf einem Rekonstruktionsansatz, welcher in ähnlicher Form auch in der konventionellen Ultraschallprüfung zur Anwendung kommt. Anhand der per Laservibrometer erfassten Signale wird für definierte Rekonstruktionsorte auf der Struktur eine Art Wahrscheinlichkeit dafür ermittelt, dass an diesen Orten Interaktionen stattfinden. Dies erfolgt durch Überlagerung und Projektion zeitlich verschobener Signale. Die Rekonstruktion wird zunächst anhand einfacher Strukturen entwickelt und validiert und es werden einzelne Aspekte zur Optimierung des Rekonstruktionsergebnisses näher betrachtet. Die Übertragung der Rekonstruktion auf komplexe Strukturen erfordert vor allem eine Laufzeitberechnung, welche orts- und richtungsabhängige Geschwindigkeiten berücksichtigen kann. Es wird ein Algorithmus entwickelt, welcher hierzu in der Lage ist. Dieser wird näher charakterisiert und experimentell validiert. Abschließend werden die zuvor weitgehend isoliert betrachteten Teilaspekte kombiniert und ihre Anwendung an einer CFK-Platte demonstriert. Die Platte besteht aus zwei Teilbereichen mit jeweils unterschiedlichen Laminataufbauten, welche durch eine Rampe voneinander getrennt sind. Das abschließende Beispiel validiert die Forschungshypothese im Rahmen der in dieser Arbeit betrachteten Parameter und Beispiele.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/107823/
Document Type:Thesis (Dissertation)
Title:Lokalisierung der Interaktionsorte von Lambwellen in komplexen Faserverbundstrukturen
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Raddatz, FlorianFlorian.Raddatz (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:2016
Journal or Publication Title:DLR Forschungsbericht
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:271
Status:Published
Keywords:Lambwellen, SHM, Ultraschall, Vibrometrie, Rekonstruktion
Institution:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
Department:Multifunktionswerkstoffe
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:fixed-wing aircraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Structures and Materials
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Composite Structures and Adaptive Systems > Multifunctional Materials
Deposited By: Raddatz, Dr.-Ing. Florian
Deposited On:19 Dec 2016 07:43
Last Modified:19 Dec 2016 07:43

Repository Staff Only: item control page

Browse
Search
Help & Contact
Information
electronic library is running on EPrints 3.3.12
Copyright © 2008-2017 German Aerospace Center (DLR). All rights reserved.