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Schwingungsgestützte Identifikation von Delaminationen

Schwingungsgestützte Identifikation von Delaminationen
Ansprechpartner:Dr.-Ing. Ingolf Müller
Prof. Dr.-Ing. Peter Vielsack
Dr.-Ing. Hans Schmieg
Förderung:Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • Detektion und Lokalisation von Delaminationen anhand des Schwingungsverhaltens
  • experimentelle Untersuchungen und numerische Simulation delaminierter Strukturen

Projektbeschreibung

Sandwich- und Laminatstrukturen werden vor allem aufgrund ihrer hohen spezifischen Steifigkeit und Festigkeit in zunehmendem Maße in technischen Anwendungen eingesetzt. Das Auftreten von Delaminationen zwischen den einzelnen Lamellen kann eine beträchtlichen Herabsetzung der mechanischen Eigenschaften bewirken, welche insbesondere bei Strukturen des Leichtbaus zu erheblichen Konsequenzen führen kann. Diese Tatsache begründet die Notwendigkeit zur Entwicklung von Verfahren zur zerstörungsfreien Identifikation von Schädigungen. Im Rahmen dieses Projektes wird hierbei die Identifikation von delaminierten Bereichen anhand des Schwingungsverhaltens der betreffenden Struktur untersucht und durch geeignete mechanische Modelle unterstützt. Im Mittelpunkt steht dabei die Erfassung des Verhaltens der geschädigten Struktur, welches sich durch Nichtlinearitäten infolge von unilateralem Kontakt und dissipativen Stoßvorgängen entlang der Schädigungszone auszeichnet. Dabei kann mit zunehmender Erregungsintensität eine starkes Anwachsen der Nichtlinearitäten beobachtet werden.
Die numerische Beschreibung der entstehenden Bewegungen führen durch die genannten nichtlinearen Phänomene zum Problemkreis der nicht-glatten Dynamik. Hierbei ist insbesondere eine geeignete Formulierung des dissipativen Kontaktes von großer Bedeutung und bedarf umfangreicher Untersuchungen.
 


 

 

 Bild 1: delaminierter Balken

 

 

 

Bild 2: Anwachsen der Nichtlinearität der Systemantwort bei Zunahme der Erregungsintensität anhand eines harmonisch angeregten, delaminierten Balkens

 

 

 

 

Bild 3: experimentelle Identifikation einer Delamination anhand des Klirrfaktors der Systemantwort als Schädigungsindikator

 

 

 

 

 

Bild 4: Phasenportrait der Relativbewegung von delaminierter Schicht und Restquerschnitt