Numerische und experimentelle Untersuchung der Wellenausbreitungsvorgänge in periodischen Wellenleitern
Final Report Abstract
Ultraschall-basierte Prüfverfahren werden in vielen Bereichen der Strukturüberwachung eingesetzt. Angeregt durch piezoelektrische Aktuatoren breiten sich Ultraschallwellen im zu überwachenden Kabel aus und interagieren sensitiv mit verschiedenen Schadenstypen. Die Auswertung der reflektierten Wellen ermöglicht neben der reinen Detektion auch eine Lokalisierung und Identifizierung des Schadens. Mithilfe der Ausbreitungsgeschwindigkeiten kann die Position des Defekts bestimmt werden. Rückschlüsse auf die Schadensgeometrie werden durch Abgleich der Wellenamplituden mit numerischen Simulationsdaten gewonnen. Als Beispiel dient ein Messaufbau zur Analyse der Wellenausbreitung in Kabeln. Messungen werden mit Hilfe eines Laser-Doppler-Vibrometers (LDV) durchgeführt. Ein Schadenserkennungsalgorithmus identifiziert zwei Wellenpakete als die angeregte Longitudinal- bzw. Biegewelle. Bei zwei weiteren Wellenpaketen handelt es sich um reflektierte Wellenpakete infolge eines Risses. In Zukunft gilt es, weitere Schritte in Richtung realer Anwendungsbeispiele zu unternehmen. So müssen die Aktuatoren für reale, mehradrige Kabel an der Oberfläche der Litzen in der äußeren Lage angebracht werden. Ferner sollten Möglichkeiten untersucht werden, die die Anregung unerwünschter Biegewellen reduziert. Im Falle von Überlandleitungen sorgt der elektrische Widerstand der Kabel zu einer Erwärmung der Leitung. Auf die Auswirkung von Temperaturschwankungen hinsichtlich der Wellenausbreitung und der Kopplungsmechanismen in mehradrigen Kabeln sollte daher näher eingegangen werden. Der Einsatz wellenbasierter Prüfverfahren von Kabelsträngen ist in vielen ingenieurwissenschaftlichen Anwendungsgebieten denkbar. Kabelstränge finden u.a. in Seilbrücken, Fahrstühlen und Überlandleitungen Verwendung.
Publications
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