TY - CONF A1 - Nicolai, Marcel A1 - Zeipert, H. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens A1 - Henning, B. A1 - Lozano Duarte, Daniel Hernando T1 - Charakterisierung von Haftfestigkeiten mittels geführter Ultraschallwellen N2 - Klebeverbindungen sind aus vielen Anwendungen wie dem Leichtbau nicht mehr wegzudenken. Durch die Verklebung gleicher oder ungleicher Materialien entstehen viele Vorteile gegenüber konservativen Fügeverfahren. Jedoch stellen schwache Haftfestigkeiten eine sehr unbeliebte Fehlerart dar, die schlecht zu detektieren sind und zu einem frühzeitigen Versagen der Verklebung bei vergleichsweise geringen Belastungen führen können. Aufgrund hoher Sicherheits- und Qualitätsansprüche wird die Haftfestigkeit dieser Verbindungen jedoch noch immer zerstörend geprüft. Zufriedenstellende zerstörungsfreie Verfahren, um Haftfestigkeiten zu prüfen, sind nicht vorhanden und Thema gegenwärtiger Forschung. Ein Ansatz, der in diesem Projekt verfolgt wird, liegt in der Verwendung geführter Ultraschallwellen. Hierzu wird anhand von Simulationen mittels der Scaled Boundary Finite Element Methode gezeigt, dass die gezielte Auswertung bestimmter Bereiche des Dispersionsdiagrams, den sogenannten vermiedenen Kreuzungen (engl. mode repulsion regions), eine Charakterisierung der Haftfestigkeiten zulassen könnten. Dies liegt darin begründet, dass die mittleren mechanischen Belastungen der Kleberschicht in diesen Bereichen ein lokales Maximum aufweisen und daher eine erhöhte Sensitivität auf Materialänderungen haben. Es wird gezeigt, wie sensitiv diese Bereiche auf Materialänderungen in der Klebergrenzschicht sind und welche potenziellen Fehlergrößen existieren. T2 - Schall 23 CY - Wetzlar, Germany DA - 20.03.2023 KW - Adhesive Bonding KW - Kissing Bonds KW - NDT KW - Ultrasonic Guided Waves KW - SBFEM PY - 2023 AN - OPUS4-57379 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nicolai, Marcel A1 - Zeipert, H. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Johannesmann, S. A1 - Prager, Jens A1 - Henning, B. ED - Nicolai, Marcel T1 - Characterization of adhesion strength using guided ultrasonic waves T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2023 N2 - Klebeverbindungen sind aus vielen Anwendungen wie dem Leichtbau nicht mehr wegzudenken. Durch die Verklebung gleicher oder ungleicher Materialien entstehen viele Vorteile gegenüber konservativen Fügeverfahren. Jedoch stellen schwache Haftfestigkeiten eine sehr unbeliebte Fehlerart dar, die schlecht zu detektieren sind und zu einem frühzeitigen Versagen der Verklebung bei vergleichsweise geringen Belastungen führen können. Aufgrund hoher Sicherheits- und Qualitätsansprüche wird die Haftfestigkeit dieser Verbindungen jedoch noch immer zerstörend geprüft. Zufriedenstellende zerstörungsfreie Verfahren, um Haftfestigkeiten zu prüfen, sind nicht vorhanden und Thema gegenwärtiger Forschung. Ein Ansatz, der in diesem Projekt verfolgt wird, liegt in der Verwendung geführter Ultraschallwellen. Hierzu wird anhand von Simulationen mittels der Scaled Boundary Finite Element Methode gezeigt, dass die gezielte Auswertung bestimmter Bereiche des Dispersionsdiagrams, den sogenannten vermiedenen Kreuzungen (engl. mode repulsion regions), eine Charakterisierung der Haftfestigkeiten zulassen könnten. Dies liegt darin begründet, dass die mittleren mechanischen Belastungen der Kleberschicht in diesen Bereichen ein lokales Maximum aufweisen und daher eine erhöhte Sensitivität auf Materialänderungen haben. Es wird gezeigt, wie sensitiv diese Bereiche auf Materialänderungen in der Klebergrenzschicht sind und welche potenziellen Fehlergrößen existieren. T2 - DAGA 2023 CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - SBFEM KW - Adhesive Bonding KW - Kissing Bonds KW - NDT KW - Ultrasonic Guided Waves PY - 2023 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2023 SN - 978-3-939296-21-8 SP - 823 EP - 826 PB - Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. CY - Berlin AN - OPUS4-57378 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Zeipert, H. A1 - Johannesmann, S. A1 - Nicolai, Marcel A1 - Prager, Jens A1 - Henning, B. T1 - К определению прочности клеевого соединения в многослойных материалах путем исследования областей расталкивания бегущих упругих волн T1 - Towards the determination of adhesive bonding strength of multi-layered materials by investigating guided wave mode repulsion T2 - Сборник тезисов XXX Всероссийской школы-конференции МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУКАХ N2 - Бегущие упругие волны часто используются в области неразрушающего контроля для определения механических характеристик материалов. Поскольку склеивание различных материалов является широко используемым методом в автомобильной и авиационной промышленности, необходима надежная система измерения для определения качества таких клеевых соединений. Дисперсионные кривые для многослойных волноводов при наличии клеевых прослоек характеризуются появлением эффекта расталкивания нормальных мод в тех областях, где соответствующие моды для отдельных материалов пересекались бы. Таким образом, в зависимости от качества клеевого соединения расстояние между этими модами изменяется. Используя комбинацию экспериментальных и численных данных, в настоящей работе представлен подход к определению параметра, указывающего на качество клеевого соединения. T2 - XXX Всероссийская школа-конференция МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУКАХ CY - Online meeting DA - 06.10.2021 KW - многослойный волновод KW - волны лэмбовского типа KW - контроль качества клеевого соединения PY - 2021 SP - 1 EP - 3 AN - OPUS4-53769 LA - rus AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zeipert, H. A1 - Johannesmann, S. A1 - Nicolai, Marcel A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Prager, Jens A1 - Henning, B. T1 - Quantifying the coupling strength of adhesively bonded materials by investigating mode repulsion regions T2 - Tagungsband DAGA 2021 - 47. Jahrestagung für Akustik N2 - In the field of non-destructive testing, Lamb waves are often used for material characterisation. The increasing computational capabilities further enable complex and detailed simulations to predict the material behaviour in reality. Since adhesive bonding of different materials is a widely used method in modern applications, a reliable measurement system to determine the quality of these adhesive bonds is needed. Investigations of the dispersive behaviour of acoustic waves in adhesively bonded multi-layered waveguides show mode repulsions in the dispersion diagrams in regions where the modes of the single materials would otherwise intersect. In previous works, changes of the distance between those modes with respect to the bonding quality are observed. The experimental data for this investigation is generated using pulsed laser radiation to excite broadband acoustic waves in plate like specimens which are detected by a piezoelectric ultrasonic transducer. Numerical data is generated using simulations via a semi-analytical finite element method. Using a combination of experimental and numerical data, the present work introduces an approach to determine a parameter which indicates the bonding quality in relation to an ideal material coupling. T2 - DAGA 2021 CY - Vienna, Austria DA - 15.08.2021 KW - Ultrasonic guided waves KW - Multi-layered structures KW - Laser excited ultrasonic waves PY - 2021 SP - 1532 EP - 1535 AN - OPUS4-53581 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zeipert, H. A1 - Claes, L. A1 - Johannesmann, S. A1 - Webersen, M. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Prager, Jens A1 - Henning, B. T1 - Measurement and simulation of Lamb waves in adhesive-bonded multilayer systems T2 - SMSI 2021 - Measurement Science N2 - Lamb waves are a common tool in the field of non-destructive testing and are widely used for materialcharacterisation. Further, the increasing computational capability of modern systems enables the Simulation of complex and detailed material models. This work demonstrates the possibility of simulating an adhesive-bonded multilayer system by characterising each layer individually, and introduces an Approach for determining the dispersive behaviour of acoustic waves in a multilayer system via real measurements. T2 - SMSI 2021 Conference – Sensor and Measurement Science International CY - Online meeting DA - 03.05.2021 KW - Adhesive bonds KW - Lamb waves KW - Elastic constants KW - Non-Destructive Testing KW - Ultrasound PY - 2021 DO - https://doi.org/10.5162/SMSI2021/A8.2 SP - 91 EP - 92 AN - OPUS4-52634 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Johannesmann, S. A1 - Henning, B. A1 - Prager, Jens T1 - Analysis of Lamb wave mode repulsion and its implications to the characterisation of adhesive bonding strength T2 - Proceedings of International Congress on Ultrasonics N2 - Lamb waves are widely used for non-destructive evaluation of material parameters as well as for detection of defects. Another application of Lamb waves is quality control of adhesive joints. Researchers are currently investigating shear horizontal and zero-group velocity modes for characterisation of the adhesive bonding strength. In a new approach, Lamb wave mode repulsion is used to obtain the coupling strength between different layers to characterise the adhesive bonding strength. The modes of the individual layers become coupled in the multilayered systems forming particular regions, the so-called mode repulsion regions. This study investigates these modes and their interaction in two-layered plate-like structures with varying coupling strength both numerically, with the Scaled Boundary FEM, and experimentally T2 - International Congress on Ultrasonics CY - Bruges, Belgium DA - 03.09.2019 KW - Lamb waves KW - Multi-layered system KW - Adhesive joint KW - Mechanical strength KW - Scaled Boundary FEM PY - 2019 SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-48911 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gravenkamp, Hauke A1 - Bause, F. A1 - Rautenberg, J. A1 - Henning, B. ED - Declercq, N. F. T1 - Model Based Sensitivity Analysis in the Determination of Viscoelastic Material Properties Using Transmission Measurements through Circular Waveguides T2 - Physics Procedia N2 - Several ultrasonic approaches for material determination are formulated in terms of an (nonlinear) inverse problem, e.g. immersion technique (Castaings et al. (2000)) or plate-waveguide techniques (Marzani et al. (2012)). In this contribution we focus on cylindrical waveguides for ultrasonic material determination and especially on the sensitivity of recorded transmission signals to the material properties. We utilize composite scaled sensitivities to determine the information content that can be achieved by the setup to certain parameters and discuss the limitations of the approach. T2 - ICU International Congress on Ultrasonics 2015 CY - Georgia Tech Lorraine, Metz, France DA - 10.05.2015 KW - Ultrasonic material determination KW - Sensitivity KW - Inverse problem PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-372551 DO - https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.08.127 SN - 1875-3892 VL - 70 SP - 204 EP - 207 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam, Netherlands AN - OPUS4-37255 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bause, F. A1 - Gravenkamp, Hauke A1 - Rautenberg, J. A1 - Henning, B. T1 - Transient modeling of ultrasonic guided waves in circular viscoelastic waveguides for inverse material characterization JF - Measurement science and technology N2 - In this contribution, we present an efficient approach for the transient and time-causal modeling of guided waves in viscoelastic cylindrical waveguides in the context of ultrasonic material characterization. We use the scaled boundary finite element method (SBFEM) for efficient computation of the phase velocity dispersion. Regarding the viscoelastic behavior of the materials under consideration, we propose a decomposition approach that considers the real-valued frequency dependence of the (visco-)elastic moduli and, separately, of their attenuation. The modal expansion approach is utilized to take the transmitting and receiving transducers into account and to propagate the excited waveguide modes through a waveguide of finite length. The effectiveness of the proposed simulation model is shown by comparison with a standard transient FEM simulation as well as simulation results based on the exact solution of the complex-valued viscoelastic guided wave problem. Two material models are discussed, namely the fractional Zener model and the anti-Zener model; we re-interpret the latter in terms of the Rayleigh damping model. Measurements are taken on a polypropylene sample and the proposed transient simulation model is used for inverse material characterization. The extracted material properties may then be used in computer-aided design of ultrasonic systems. KW - Viscoelasticity KW - Ultrasonics KW - Guided waves KW - Inverse problem KW - Scaled boundary finite KW - Element method PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1088/0957-0233/26/9/095602 SN - 0957-0233 SN - 1361-6501 VL - 26 IS - 9 SP - 095602-1 EP - 095602-17 PB - IOP Publ. Ltd. CY - Bristol AN - OPUS4-33830 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bause, F. A1 - Schröder, A. A1 - Rautenberg, J. A1 - Henning, B. A1 - Gravenkamp, Hauke T1 - Time-causal material modeling in the simulation of guided waves in circular viscoelastic waveguides T2 - IUS 2014 - IEEE International ultrasonics symposium (Proceedings) N2 - For the description of linear viscoelasticity, the fractional Zener model may be used. Based on the spectral decomposition of the elasticity matrix as proposed by Theocaris, we generalize the one-dimensional analysis of the material model into three dimensions and discuss appropriate simplifications to reduce the amount of unknowns for the material description. Then, a decomposition approach that considers the real valued frequency dependence of the viscoelastic moduli and the real valued frequency dependence of their attenuation separately is proposed. The Scaled Boundary Finite Element Method is used for the efficient computation of the phase velocity dispersion and the modal wave fields given a frequency dependent but real valued viscoelasticity matrix. Utilizing the modal expansion approach, the transmitting and receiving transducer are taken into account to compute the modal amplitudes. Combining these modal amplitudes, the phase velocity dispersion and re-introducing the viscoelastic attenuation results in a transfer function of the viscoelastic waveguide including excitation and receiving conditions. The performance of the proposed simulation model is shown by comparison to measurements taken on a polypropylene sample. T2 - IUS 2014 - IEEE International ultrasonics symposium CY - Chicago, IL, USA DA - 03.09.2014 PY - 2014 SN - 978-1-4799-7049-0 DO - https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2014.0333 SP - 1348 EP - 1351 AN - OPUS4-31869 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -