TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens T1 - Analyse der Ausbreitung geführter Wellen in einem Mehrschichtverbund zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern N2 - Composite-Druckbehälter werden für Speicherung und Transport von Gasen unter hohem Druck verwendet. Durch die gewichtssparende Struktur, die aus einem dünnwandigem Metallgefäß und Faserverbundwerkstoff-Ummantelung besteht, sind solche Behälter insbesondere für die Luftfahrt- und Automobilindustrie interessant, z.B. als Wasserstoffspeicher. Die Druckprüfung ist ein konventioneller Test, um die Integrität von Metalldruckbehältern zu bewerten. Im Falle des Composite-Druckbehälters könnte eine solche Prüfung jedoch den Faserverbundwerkstoff überbeanspruchen und somit die verbleibende Lebensdauer der getesteten Komponente verringern. Infolgedessen ist es notwendig, Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung und möglicherweise zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern zu entwickeln. Unser Ansatz verwendet geführte Ultraschallwellen und hat das Potenzial, kritische Schäden wie Risse im Metall und Faserbrüche und Matrixrisse in Faserverbundwerkstoff zu detektieren. In diesem Beitrag wurde die Scaled Boundary Finite Elemente Methode benutzt, um die multimodale, geführte Wellenausbreitung in einem Mehrschichtverbund, der aus Metall und Kohlenfaserverbund entsteht, zu analysieren. Das Verfahren ermöglicht die Identifizierung geeigneter Wellenmoden und die Analyse ihrer Interaktion mit verschiedenen Schäden. Diese Kenntnisse sollen für die Entwicklung von Verfahren zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern angewendet werden. T2 - 22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen CY - Karlsruhe, Germany DA - 27.03.2019 KW - Wasserstoffspeicher KW - Automobilindustrie KW - SBFEM KW - Faserverbundwerkstoff KW - Ultraschallwellen PY - 2019 AN - OPUS4-47689 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens T1 - Analyse geführter Wellenausbreitung in einem MehrschichtVerbund: Simulation mit SBFEM N2 - Die Scaled Boundary Finite Elemente Methode (SBFEM) ist eine semi-analytische Methode, die vielversprechende Ergebnisse bei der Modellierung geführter Ultraschallwellen zeigt. Effizienz und niedriger Rechenaufwand der Methode werden durch Diskretisierung des Randes der Rechendomäne erreicht, während für die Domäne selbst die analytische Lösung verwendet wird. Mittels der SBFEM können verschiedene Arten von Fehlern können modelliert werden, z. Risse, Poren, Delamination, Korrosion, die in eine Struktur aus anisotropen und isotropen Materialien integriert sind. In diesem Beitrag wird das SBFEM verwendet, um die Ausbreitung von geführten Wellen in einer Struktur zu analysieren, die aus einem isotropen Metall besteht, das an anisotropes Kohlefaserverstärktes Material gebunden ist. Das Verfahren ermöglicht die Identifizierung geeigneter Wellentypen (Modi) und die Analyse ihrer Interaktion mit verschiedenen Defekten. Die erzielten Ergebnisse werden zur Entwicklung eines Zustandsüberwachungssystems für Composite-Druckbehälter verwendet, die in der Automobil- und Luftfahrtindustrie benutzt werden. T2 - Doktorandenseminar – Ultraschallmesstechnik CY - Gohrish, Germany DA - 28.10.2018 KW - Composite-Druckbehälter KW - Geführte Ultraschallwellen KW - SBFEM KW - Faserverbundwerkstoff KW - Wasserstoffspeicher PY - 2018 AN - OPUS4-46417 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Prager, Jens T1 - Analysis of Guided Wave Propagation in an Aluminium-CFRP Plate N2 - Guided waves cover comparably long distances and thus allow for online structural health monitoring of safety relevant components, e.g. lightweight composite overwrapped pressure vessels (COPV) as used for the transportation of pressurised gases. Reliable non-destructive assessment of COPVs’ condition is not available yet due to their complex composite structure comprising a thin metal liner and a fibre reinforced plastics (FRP) overwrap. The conventional overload hydrostatic pressure testing used for the metal vessels is not suitable for the composite vessels, because it may damage the FRP overwrap reducing the service life of the COPV. Therefore, ISO and CEN defined a maximum service life of composite pressure vessels as of 15 to 20 years. To extend the COPVs’ service life and to ensure a safer usage a structural health monitoring system based on guided ultrasonic waves is to be developed. In this contribution first results of guided waves propagation in a flat composite plate consisting of an aluminium layer firmly bonded to a carbon fibre reinforced plastic laminate are presented. Based on experimental results material properties of FRP are reconstructed by means of the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). T2 - ECNDT 2018 CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - Structural Health Monitoring KW - Pressure tanks KW - Hydrogen storage KW - Natural gas KW - Composites PY - 2018 AN - OPUS4-45210 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 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 AN - OPUS4-48910 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Memmolo, V. A1 - Olino, M. A1 - Prager, Jens T1 - Application of Temperature Compensation Strategies for Ultrasonic Guided Waves to Distributed Sensor Networks N2 - The application of temperature compensation strategies is crucial in structural health monitoring approaches based on guided waves. Actually, the varying temperature influences the performance of the inspection system inducing false alarms or missed detection, with a consequent reduction of reliability and impact on probability of detection (POD). This paper quantitatively describes two different methods to compensate the temperature effect, namely the optimal baseline selection (OBS) and the baseline signal stretch (BSS) extending their application to the case of a distributed sensor networks (DSN). This latter introduces a number of possible data to explore compensation strategies which do not necessarily returns univocal results. Hence, a decision framework is needed, which takes into consideration multiple ultrasonic time traces with different arrival times and amplitude. In detail, the effect of temperature separation between baseline time-traces in OBS are investigated considering multiple couples of sensors employed in the DSN. A combined strategy that uses both OBS and a frequent value warning is introduced to find the more probable temperature with increasing reliability of the assessment. The same procedure is applied using the BSS algorithm. Finally, the use of both approaches is introduced, comparing the capability of the mixed algorithm to correctly sort temperature information from OBS and then apply the BSS combining the frequent value warning to have a unique correction all over the DSN. Theoretical results are compared, using data from two several experiments, which use different frequency analysis with either predominantly A0 mode or S0 mode data or both. The focus is given on the fact that different paths are available in a sensor network and several possible combinations of results are available. Nonetheless, introducing a frequent value warning it is possible to increase the efficiency of the OBS and BSS approaches making use of fewer signal processing algorithms. These confirm that the performance of OBS quantitatively agrees with predictions. In addition, the possibility to combine BSS approached also demonstrates that the use of compensation strategies improves detectability and localization of damage even in a DSN. This result can be used to improve the SHM system reliability, with promising perspectives in increasing POD. T2 - ASME 2022 49th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation (QNDE2022) CY - San Diego, CA, USA DA - 25.07.2022 KW - Performance assessment KW - Elastic waves KW - Structural Health Monitoring PY - 2022 AN - OPUS4-55427 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulletti, A. A1 - Giannelli, P. A1 - Capineri, L. A1 - Prager, Jens T1 - Characterization of a Flexible Piezopolymer-based Interdigital Transducer for Selective Excitation of Ultrasonic Guided Waves N2 - Structural health monitoring (SHM) is a term that groups together techniques adopted to evaluate in a continued fashion the structural integrity and degradation of technical appliances. SHM is particularly attractive for components that are difficult to access or expensive to take off-line. Among many other techniques, SHM can be performed using ultrasonic guided waves (UGW) which have an advantage of traveling over Long distances. Various guided wave modes exist along with many methods for their generation and sensing, e.g by means of interdigital transducers (IDT). This contribution is dedicated to the design and characterization of a flexible piezopolymerbased IDT which allows for the selective excitation of UGW, resulting in more straightforward data analysis. The designed IDT was characterized using a 3D Laser Doppler Vibrometer (3D LDV) in the air to identify and analyze the IDT’s Vibration modes. Then the transducer was mounted on an aluminum plate, and the generated wavefield was measured with the 3D LDV. According to this investigation, we demonstrate that it is possible to selectively excite desired guided wave mode, namely the A0 mode, suppressing the excitation of the S0 mode. Moreover, the measured wavefield allows for analysis of the directivity of the designed IDT. All in all the results show good correlation between theoretical predictions and measured values, thus allowing to use the current design in terms of selective excitation as it is. T2 - IEEE International Ultrasonics Symposium CY - Online meeting DA - 06.09.2020 KW - Lamb waves KW - Non-Destructive Testing KW - Structural Health Monitoring KW - Polyvinylidene Fluoride (PVDF) PY - 2020 AN - OPUS4-51202 LA - eng 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 - 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 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Mesnil, Olivier A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens A1 - Boller, Christian T1 - Damage Quantification in Aluminium-CFRP Composite Structures using Guided Wave Wavenumber Mapping N2 - The use of composite materials is associated not only with the advantages of weight reduction and improved structural performance but also with the risk of barely visible impacts or manufacturing damages. One of the promising techniques for the detection and characterisation of such damages is based on ultrasonic guided wave propagation and analysis. However, the multimodal nature and dispersive behaviour of these waves make their analysis difficult. Various signal processing techniques have been proposed for easier interpretation of guided wave signals and extraction of the necessary information about the damage. One of them is the wavenumber mapping which consists of creating a cartography of the wavenumber of a propagating mode over an inspected area, using a dense wavefield acquisition measured for example with a scanning laser Doppler vibrometer. This technique allows both the quantification of the in-plane size and the depth of damage, for example, impact-induced delamination in composite laminates. In this contribution, wavenumber mapping is applied to a delaminated aluminium-CFRP composite structure which corresponds to composite-overwrapped pressure vessels used for storing gases in aerospace and automotive industries. The analysis of experimental data obtained from measurements of guided waves propagating in an aluminium-CFRP composite plate with impact-induced damage is performed. The output of the imaging is a three-dimensional representation of the delamination induced by the impact. Good agreement between conventional ultrasonic testing and guided wave damage mapping can be found. T2 - 11th International Symposium on NDT in Aerospace CY - Paris Saclay, France DA - 13.11.2019 KW - Damage assessment KW - Lamb waves KW - Multilayered structures KW - Wavefield analysis KW - Impact damage PY - 2019 AN - OPUS4-49662 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens T1 - Efficient Modelling of Guided Ultrasonic Waves using the Scaled Boundary Finite Element Method with Application to Composite Pressure Vessels N2 - The Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) is a semi-analytical method that showed promising results in modelling of guided ultrasonic waves. Efficiency and a low computational cost of the method are achieved by the discretisation of the boundary of a computational domain only, whereas for the domain itself the analytical solution is used. By means of the SBFEM different types of defects, e.g. fatigue cracks, pores, delamination, corrosion, integrated into a structure consisting of anisotropic and isotropic materials can be modelled. In this contribution, the SBFEM is used to analyse the propagation of guided waves in a structure consisting of an isotropic metal bonded to anisotropic carbon fibre reinforced material. The method allowed to identify appropriate wave types (modes) and to analyse their interaction with different defects. Obtained results will be used to develop a structural health monitoring system for composite pressure vessels used in automotive industry. T2 - InnoTesting 2018 CY - Wildau, Germany DA - 22.02.2018 KW - Structural Health Monitoring KW - Defect-mode Interaction KW - Hydrogen storage KW - Natural gas PY - 2018 AN - OPUS4-44289 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Krome, Fabian A1 - Prager, Jens T1 - Effiziente Modellierung von geführten Wellen mit der Scaled Boundary Finite Elemente Methode und deren Anwendung für Composite-Druckbehälter N2 - Die Scaled Boundary Finite Elemente Methode (SBFEM) ist eine semi-analytische Methode, die speziell für Modellierung von geführten Wellen weiterentwickelt und optimiert wurde. Da nur den Rand der Rechendomäne diskretisiert wird, hat die SBFEM einen geringen Rechenaufwand. In diesem Beitrag wird die SBFEM benutzt, um die Ausbreitung geführter Wellen in einer Metall-Faserverbund-Werkstoffstruktur zu analysieren. Mittels der SBFEM ist es möglich, verschiede Fehlertypen, z.B. Ermüdungsrisse, Poren, Delaminationen, Korrosion, in das numerische Modell zu integrieren und damit Defekt-Mode-Wechselwirkung zu analysieren. Die Ergebnisse wurden für die Entwicklung einer Methode zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern verwendet. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2018 CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Wasserstoffspeicher KW - Automobilindustrie KW - Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff KW - Hybrid Materialien PY - 2018 AN - OPUS4-44980 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -