TY - CONF A1 - Bulling, Jannis A1 - Jurgelucks, B. A1 - Prager, Jens A1 - Walther, A. T1 - Modellierung und Validierung eines inversen Verfahrens zur Schadensrekonstruktion mittels Lamb-Wellen im Ultraschallbereich N2 - Das Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen ermöglicht die großflächige Prüfung von Platten und schalenförmigen Bauteilen wie Rohren und Laminaten auf Fehlstellen von wenigen Prüfpunkten aus. Während die beschränkte Divergenz der geführten Wellen die Ultraschallprüfung begünstigt, erschwert das dispersive und multimodale Verhalten der Lamb-Wellen die Auswertung der Ultraschallsignale. Die dispersive und multimodale Wellenausbreitung verkompliziert die Bestimmung der Fehlerposition bei der Auswertung der Geschwindigkeiten einzelner Wellenpakete. Zudem ist es herausfordernd, einen einfachen Zusammenhang zwischen den Reflexionen der Fehlstelle und deren Größe und Form herzustellen. Eine Möglichkeit zur genauen Bestimmung der Fehlerposition und -geometrie bietet der direkte Vergleich der Messsignale mit den Signalen aus einem Simulationsmodell. Die Nachbildung des Schadens im Simulationsmodell stellt ein inverses Problem dar, das iterativ gelöst werden kann, indem ein Vorwärtsmodell immer weiter optimiert wird. Klassische Ansätze wie die Finite Elemente Methode (FEM) sind für die Simulation von Ultraschallwellen aufgrund der kleinen Wellenlängen im Vergleich zur Bauteilgröße meist ineffizient. Aus diesem Grund basiert das vorgestellte Vorwärtsmodell auf der semi-analytischen Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM), die große Teile der Wellenausbreitung analytisch berechnet. In diesem Beitrag wird die Validierung des zweidimensionalen Modells an Platten mit einer rechteckigen Nut als Ersatzfehler präsentiert und es werden erste Schritte zur Validierung von 3D-Modellen vorgestellt. T2 - DAGA 2024 CY - Hannover, Germany DA - 18.03.2024 KW - Geführter Ultraschall KW - Inverse Verfahren KW - SBFEM PY - 2024 AN - OPUS4-60214 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bulling, Jannis A1 - Jurgelucks, B. A1 - Prager, Jens A1 - Walther, A. T1 - Experimental validation of an inverse method for defect reconstruction in a two-dimensional waveguide model N2 - Defect reconstruction is essential in non-destructive testing and structural health monitoring with guided ultrasonic waves. This paper presents an algorithm for reconstructing notches in steel plates, which can be seen as artificial defects representing cracks by comparing measured results with those from a simulation model. The model contains a parameterized notch, and its geometrical parameters are to be reconstructed. While the algorithm is formulated and presented in a general notation, a special case of guided wave propagation is used to investigate one of the simplest possible simulation models that discretizes only the cross section of the steel plate. An efficient simulation model of the plate cross section is obtained by the semi-analytical scaled boundary finite element method. The reconstruction algorithm applied is gradient-based, and algorithmic differentiation calculates the gradient. The dedicated experimental setup excites nearly plane wave fronts propagating orthogonal to the notch. A scanning laser Doppler vibrometer records the velocity field at certain points on the plate surface as input to the reconstruction algorithm. Using two plates with notches of different depths, it is demonstrated that accurate geometry reconstruction is possible. KW - Ultrasound KW - Waveguides KW - Symbolic computation KW - Optimization problems PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1121/10.0025469 SN - 0001-4966 VL - 155 IS - 6 SP - 3794 EP - 3806 PB - Acoustical Society of America (ASA) AN - OPUS4-60325 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -