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Beskrivelse
Das Ziel dieses Buches ist die Charakterisierung und Beschreibung des Ausbreitungsverhaltens gef?hrter Ultraschallwellen (GUW) in Faserverbund-Metall-Laminaten (FML). Sie gliedert sich in drei experimentelle Untersuchungen. Im ersten Experiment wird das Phasenverh?ltnis der Schwingungen an Strukturober - und -unterseite als Ma f?r die ?hnlichkeit zu den f?r 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?ufe in verschiedenen Strukturen gezeigt werden, dass sich auch in FML die gef?hrten Wellen wie klassische Lamb-Wellen ausbilden. Auch in einer experimentellen Untersuchung an einem FML kann die Beobachtungen f?r gleichphasige Schwingungen best?tigt und f?r Schwingungen mit Phasenversatz geschlussfolgert werden. Im anschlie enden Experiment wird die Frage adressiert, wie sich das Wellenausbreitungsverhalten im Inneren von FML verh?lt. Dazu werden auf piezoelektrischem Polyvinylidenfluorid (PVDF)-basierende Foliensensoren gew?hlt, die sich aufgrund ihrer geringen Abma e und ihrer geringen akustischen Impedanz gut f?r die m?glichst r?ckwirkungsarme Integration in flache Strukturen aus Faserverbundkunststoff (FVK) eignen. Die erwartete Wirkweise der PVDF-Foliensensoren unter GUW-Erfassung wird erkl?rt. Anschlie end erfolgt die experimentelle Untersuchung des FML, in deren Rahmen die Wellenmoden identifiziert werden sowie eine Absch?tzung des Verschiebungsfeldverlaufes entlang der Strukturh?he gegeben wird. Die Ergebnisse liefern einen experimentellen Hinweis auf die Modenkopplung im gew?hlten 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?nstlichen Delaminationen bei ansonsten ?bereinstimmendem Laminataufbau gefertigt. Ziel ist zum einen die Untersuchung, inwiefern sich eine unterschiedliche relative H?henlage eines Schadens im Wellenfeld der FML zeigt. Zum anderen soll gepr?ft werden, inwiefern sich Schadensinformationen ?ber einen integrierten Sensor erfassen lassen. Fl?chige Vergleichsmessungen an den Plattenoberfl?chen ?ber ein Laser-Doppler-Vibrometer dienen der Absch?tzung der ?ber die integrierten PVDF-Foliensensoren und unterst?tzen die Auswertung. Es kann gezeigt werden, dass anhand des horizontalen Scherwellenmoden zus?tzliche Schadensinformation ?ber den integrierten Sensor gewonnen werden kann. ?ber Wellenausbreitungsszenarien gelingt es das Auftreten einiger Wellenpakete in den Sensorzeitsignalen ?ber Modenkonversion zu erkl?ren. Es erfolgt eine Zusammenfassung der Ergebnisse sowie ein Ausblick auf m?gliche Folgearbeiten zu jedem Experiment.
