Moll, Jochen: Strukturdiagnose mit Ultraschallwellen durch Verwendung von piezoelektrischen Sensoren und Aktoren. 2010
Inhalt
- Titelseite
- Vorwort
- Inhaltsverzeichnis
- Symbolverzeichnis
- Kurzfassung
- 1 Einleitung
- 2 Theoretische Grundlagen
- 2.1 Wellen in isotropen elastischen Kontinua
- 2.2 Wellen in anisotropen elastischen Kontinua
- 2.3 Anregbarkeit von Lambwellen durch piezoelektrische Aktoren
- 2.3.1 Grundlagen piezoelektrischer Aktoren
- 2.3.2 Modell der Anregbarkeit von Lambwellen durch piezoelektrische Aktoren
- 2.4 Einfluss der Temperatur auf die Wellenausbreitung
- 2.5 Grundbegriffe der Strukturüberwachung mit geführten Wellen
- 3 Entwicklung eines autonomen Überwachungskonzepts für isotrope und anisotrope Strukturenbei veränderlichen Umgebungstemperaturen
- 3.1 Erläuterung des Überwachungskonzepts
- 3.2 Vollautomatische Datenerfassung für die Langzeitüberwachung
- 3.3 Schadensdetektion bei veränderlichen Umgebungstemperaturen
- 3.3.1 Effiziente Schadensdetektion durch die Kombination der optimalen Referenzdatenauswahltechnik mit dem Dehnungsverfahren
- 3.3.2 Definition statistischer Schwellwerte als Grundlage für die autonome Schadensdetektion
- 3.4 Herleitung der mathematischen Beziehungen zur Identifikation der Schadensposition in isotropen und anisotropen Strukturen
- 4 Signalverarbeitungsverfahren zur Verbesserung der Schadenslokalisation
- 4.1 Entwicklung eines zeitveränderlichen inversen Filters für die Entfaltung nicht-stationärer schmalbandiger Ultraschallsignale
- 4.1.1 Mathematische Grundlagen des Wiener Filters
- 4.1.2 Einfluss von Messrauschen und relativen Phasenverschiebungen in den Wellenpaketen auf das Wiener Filter
- 4.1.3 Signalrekonstruktionsalgorithmus
- 4.1.4 Formulierung des zeitveränderlichen inversen Filters
- 4.2 Statistische Versuchsplanung für die systematische Bestimmung von Stützstellen im Rahmen der Schadensvisualisierung
- 5 Anwendungsbeispiele und Ergebnisse
- 5.1 Systematische Untersuchung mehrerer runder piezoelektrischer Aktoren für die Anregbarkeit geführter Wellen
- 5.2 Autonome Schadensdiagnose in isotropen und anisotropen Platten
- 5.2.1 Detektion eines rissförmigen Schadens in einer Aluminiumstruktur bei veränderlicher Umgebungstemperatur
- 5.2.2 Quantitative Analyse der Detektierbarkeit bei verschiedenen Aktor-Sensorkombinationen
- 5.2.3 Studie zur Lokalisierbarkeit eines Schadens bei Temperaturschwankungen
- 5.2.4 Automatische Detektion eines Impaktschadens in einer unidirektionalen Faserverbundstruktur bei veränderlichen Umgebungstemperaturen
- 5.2.5 Experimentelle Analyse des Abstrahlverhaltens der Ultraschallwellen an einem rissförmigen Schaden mittels Laser-Doppler-Vibrometrie
- 5.3 Schadenslokalisation in anisotropen Faserverbundstrukturen
- 5.3.1 Simulation der Wellenausbreitung mit Hilfe der Spektralelementemethode in einer unidirektionalen Faserverbundstruktur
- 5.3.2 Gleichzeitige Bestimmung mehrerer Schäden durch das stützstellenfreie Lokalisationsverfahren
- 5.3.3 Auswirkungen der Isotropieannahme für die stützstellenfreie Schadenslokalisation
- 5.3.4 Nachweis über die Anwendbarkeit der stützstellenlosen Schadenslokalisation bei isotropen Werkstoffen
- 5.3.5 Stützstellenbasierte Schadenslokalisation bei einer anisotropen Faserverbundstruktur
- 5.3.6 Experimentelle Restriktionen
- 5.4 Entfaltung nicht-stationärer schmalbandiger Ultraschallsignale mit Hilfe des zeitveränderlichen inversen Filters
- 5.4.1 Anwendung des zeitveränderlichen inversen Filters auf Messsignale von einer Aluminiumplatte
- 5.4.2 Verbesserung der Schadensvisualisierung
- 5.5 Effiziente Berechnung der Schadenskarten durch die optimale Schätzung von Stützstellen mit Hilfe statistischer Versuchsplanung
- 6 Zusammenfassung und Diskussion
- 7 Literaturverzeichnis
- Anhang