Charakterisierung Des Strukturdynamischen Verhaltens Von Faser-Metall-Laminaten Unter Anregung Geführter Ultraschallwellen

Das Ziel dieses Buches ist die Charakterisierung und Beschreibung des Ausbreitungsverhaltens gefrter Ultraschallwellen (GUW) in Faserverbund-Metall-Laminaten (FML). Sie gliedert sich in drei experimentelle Untersuchungen. Im ersten Experiment wird das Phasenverh鄟tnis der Schwingungen an Strukturober - und -unterseite als Ma f die 櫬nlichkeit zu den f isotrope Materialien hergeleiteten Lamb-Wellen untersucht. Dazu erfolgt die Entwicklung eines Verfahrens zum Phasenwinkelvergleich, welches auf der Continuous Wavelet Transformation sowie der Short-Time Fourier-Transformation beruht. Damit kann anhand simulierter Zeitsignalverl酳fe in verschiedenen Strukturen gezeigt werden, dass sich auch in FML die gefrten Wellen wie klassische Lamb-Wellen ausbilden. Auch in einer experimentellen Untersuchung an einem FML kann die Beobachtungen f gleichphasige Schwingungen best酹igt und f Schwingungen mit Phasenversatz geschlussfolgert werden. Im anschlie enden Experiment wird die Frage adressiert, wie sich das Wellenausbreitungsverhalten im Inneren von FML verh鄟t. Dazu werden auf piezoelektrischem Polyvinylidenfluorid (PVDF)-basierende Foliensensoren gew鄣lt, die sich aufgrund ihrer geringen Abma e und ihrer geringen akustischen Impedanz gut f die m鐷lichst rkwirkungsarme Integration in flache Strukturen aus Faserverbundkunststoff (FVK) eignen. Die erwartete Wirkweise der PVDF-Foliensensoren unter GUW-Erfassung wird erkl酺t. Anschlie end erfolgt die experimentelle Untersuchung des FML, in deren Rahmen die Wellenmoden identifiziert werden sowie eine Absch酹zung des Verschiebungsfeldverlaufes entlang der Strukturh鐬e gegeben wird. Die Ergebnisse liefern einen experimentellen Hinweis auf die Modenkopplung im gew鄣lten Laminataufbau. Das dritte und letzte Experiment liefert den konkreten Anwendungsfall der Schadensdetektion und -charakterisierung in FML. Dazu werden im Rahmen einer Parameterstudie ein Referenzlaminat sowie zwei Laminate mit kstlichen Delaminationen bei ansonsten ereinstimmendem Laminataufbau gefertigt. Ziel ist zum einen die Untersuchung, inwiefern sich eine unterschiedliche relative H鐬enlage eines Schadens im Wellenfeld der FML zeigt. Zum anderen soll geprt werden, inwiefern sich Schadensinformationen er einen integrierten Sensor erfassen lassen. Fl踄hige Vergleichsmessungen an den Plattenoberfl踄hen er ein Laser-Doppler-Vibrometer dienen der Absch酹zung der er die integrierten PVDF-Foliensensoren und unterstzen die Auswertung. Es kann gezeigt werden, dass anhand des horizontalen Scherwellenmoden zus酹zliche Schadensinformation er den integrierten Sensor gewonnen werden kann. 鈁er Wellenausbreitungsszenarien gelingt es das Auftreten einiger Wellenpakete in den Sensorzeitsignalen er Modenkonversion zu erkl酺en. Es erfolgt eine Zusammenfassung der Ergebnisse sowie ein Ausblick auf m鐷liche Folgearbeiten zu jedem Experiment.