Wellenbasierte Verfahren zur Strukturüberwachung von Seilstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Lothar Gaul (†)
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 55662097

• Erstellungsjahr: 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ultraschallwellen werden in vielen Bereichen der Strukturüberwachung eingesetzt. Zum Beispiel regt ein an der Überleitung angebrachter Ultraschallwandler im zu überwachenden Kabel eine Welle an, die sich ausbreitet. Trifft die angeregte Welle auf eine Fehlstelle, so wird sie teilweise reflektiert. Jegliche Reflexion wird von dem Sensor aufgenommen. Ein Schadensdetektionsalgorithmus wertet die empfangenen Sigale aus und meldet das etwaige Vorhandensein eines Risses. Die Waveguide-FE-Methode bietet viele Möglichkeiten, um verschiedene Fragestellungen zu Wellenausbreitungsvorgängen anzugehen. Im Fokus stehen dabei Eigenschaften der ausbreitenden Moden (Wellenzahl, Gruppen-, Phasengeschwindigkeit, Modenform), Berücksichtigung von Dämpfung, Anregbarkeit und Detektierbarkeit, Reflexion, Transmission und Dissipation an Unstetigkeiten, Wellenleiter mit komplexen Geometrien (z.B. Platten und Rohre mit Versteifungen, gekrümmte Wellenleiter). Der Einsatz wellenbasierter Prüfverfahren von Kabelsträngen ist in vielen ingenieurswissenschaftlichen Anwendungsgebieten denkbar. Kabelstränge finden u.a. in Seilbrücken, Fahrstühlen und Überlandleitungen Verwendung.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Wave-based defect detection and interwire friction modeling for overhead transmission lines. Archive of Applied Mechanics, Special Issue, 79 (6-7), S. 517-528, 2009
  Haag, Thomas; Beadle, Brad M.; Sprenger, Helge; Gaul, Lothar
  
• Design of ultrasonic transducers for guided waves using non-reflecting boundary conditions. ECCM 2010 - Paris. Paris, Frankreich, 16.-21. Mai 2010
  Sprenger, Helge; Raman S. R.; Gaul, Lothar
  
• Numerical and experimental investigation of wave propagation in rod-systems with cracks. Engineering Fracture Mechanics, Elsevier. 2010
  Gaul, Lothar; Bischoff, Stefan; Sprenger, Helge; Haag, Thomas
  
• Reflexion und Transmission von Körperschall an Unstetigkeiten in Zylinderstrukturen. DAGA 2010 - Berlin. Berlin, Deutschland, 15.-18. März 2010
  Sprenger, Helge; Bischoff, Stefan; Gaul, Lothar
  
• Modeling, Simulation and Experimental Analysis of Ultrasonic Wave Propagation in Cables with Cracked Wires. Universität Stuttgart, Dissertation. 2011
  Sprenger, Helge
  
• Qualitätsbewertung von Modellen mittels Unsicherheitsanalysen für die wellegestützte Strukturüberwachung. DAGA 2011 - Düsseldorf. Düsseldorf, Deutschland, 21.-24. März 2011
  Schaal, Christoph; Hanss, Michael
  
• Quantifizierung der Modenwandlung an Rissen in Seilstrukturen mittels Ultraschallwellen. DAGA 2011 - Düsseldorf. Düsseldorf, Deutschland, 21.-24. März 2011
  Bischoff, Stefan; Gaul, Lothar
  
• Inter-wire Coupling Model Development for Health Monitoring of Cable Structures. GAMM 2012 - Darmstadt. Darmstadt, Deutschland, 26.-30. März 2012
  Higgins, Natalie; Schaal, Christoph