TY - JOUR A1 - Kudela, P. A1 - Radzienski, M. A1 - Moix-Bonet, M. A1 - Willberg, C. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Tschöke, K. A1 - Moll, J. T1 - Dataset on full ultrasonic guided wavefield measurements of a CFRP plate with fully bonded and partially debonded omega stringer N2 - The fourth dataset dedicated to the Open Guided Waves platform presented in this work aims at a carbon fiber composite plate with an additional omega stringer at constant temperature conditions. The dataset provides full ultrasonic guided wavefields. Two types of signals were used for guided wave excitation, namely chirp signal and tone-burst signal. The chirp signal had a frequency range of 20-500kHz. The tone-burst signals had a form of sine modulated by Hann window with 5 cycles and carrier frequencies 16.5kHz, 50kHz, 100kHz, 200kHz, 300kHz. The piezoceramic actuator used for this purpose was attached to the center of the stringer side surface of the core plate. Three scenarios are provided with this setup: (1) wavefield measurements without damage, (2) wavefield measurements with a local stringer debond and (3) wavefield measurements with a large stringer debond. The defects were caused by impacts performed from the backside of the plate. As result, the stringer feet debonds locally which was verified with conventional ultrasound measurements. KW - Lamb waves KW - Composite panel KW - Impact damage KW - Damage detection KW - Scanning laser Doppler vibrometry KW - Structural health monitoring KW - Non-destructive evaluation KW - Open data PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-545242 DO - https://doi.org/10.1016/j.dib.2022.108078 SN - 2352-3409 VL - 42 SP - 1 EP - 13 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-54524 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Oesch, T. A1 - Mielentz, Frank A1 - Meinel, Dietmar A1 - Spyridis, P. T1 - Non-Destructive Multi-Method Assessment of Steel Fiber Orientation in Concrete N2 - Integration of fiber reinforcement in high-performance cementitious materials has become widely applied in many fields of construction. One of the most investigated advantages of steel Fiber reinforced concrete (SFRC) is the deceleration of crack growth and hence its improved sustainability. Additional benefits are associated with its structural properties, as fibers can significantly increase the ductility and the tensile strength of concrete. In some applications it is even possible to entirely replace the conventional reinforcement, leading to significant logistical and environmental benefits. Fiber reinforcement can, however, have critical disadvantages and even hinder the Performance of concrete, since it can induce an anisotropic material behavior of the mixture if the fibers are not appropriately oriented. For a safe use of SFRC in the future, reliable non-destructive testing (NDT) methods need to be identified to assess the fibers’ orientation in hardened concrete. In this study, ultrasonic material testing, electrical impedance testing, and X-ray computed tomography have been investigated for this purpose using specially produced samples with biased or random Fiber orientations. We demonstrate the capabilities of each of these NDT techniques for fiber orientation measurements and draw conclusions based on these results about the most promising areas for future research and development. KW - Spectral induced polarization KW - Steel fiber reiniforced concrete KW - Fiber orientation KW - Non-destructive testing KW - Micro-computed tomography KW - Ultrasound PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-543520 DO - https://doi.org/10.3390/app12020697 VL - 12 IS - 2 SP - 1 EP - 14 PB - MDPI CY - Basel Switzerland AN - OPUS4-54352 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David T1 - NanoXSpot: Brennfleckvermessung im µm- und nm-Bereich N2 - Im Rahmen des EMPIR-Projektes NanoXSpot (Nanometre X-Ray Focal Spot Measurement) werden rückführbare Messverfahren zur Bestimmung der Brennfleckgröße und -form von Röntgenröhren mit Submikrometerauflösung (100 nm – 20 µm) entwickelt, die die Grundlage für die Erarbeitung eines Standardentwurfes bilden. Der Standardentwurf wird bei CEN TC 138 (Non-destructive testing) WG 1 (Radiographic testing) eingereicht und mit ISO und ASTM harmonisiert. Zur Untersuchung der entwickelten Methoden (Brennfleck-CT, Fit-Prozedur für Strichgruppenkörper) und des im Projekt NanoXSpot neu entworfenen Testkörpers, NxS, wurde ein Ringversuch durchgeführt. Dabei wurde sowohl der angestrebte Überlappungsbereich mit EN 12543 Teil 5 (Messung der effektiven Brennfleckgröße von Mini- und Mikrofokus-Röntgenröhren) und ASTM E 2903 (Standard Test Method for Measurement of the Effective Focal Spot Size of Mini and Micro Focus X-ray Tubes) für Brennflecke >5 µm als auch Brennflecke <5 µm untersucht. Im Mittelpunkt standen dabei Stabilität und Wiederholbarkeit der entwickelten Methoden zur Bestimmung der Brennfleckgröße. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse des durchgeführten Ringversuches vorgestellt und diskutiert, um Schlussfolgerungen und Empfehlungen für die Vorbereitung eines erweiterten Ringversuchs mit Partnern und Stakeholdern abzuleiten. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Brennfleckvermessung KW - Focal spot measurement KW - Gauge design KW - EMPIR KW - Computer Tomographie KW - Standardization PY - 2022 UR - https://jahrestagung.dgzfp.de/Portals/jt2022/bb/P10.pdf AN - OPUS4-54986 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Ahmadzadeh, Majid T1 - Simulation und Vermessung von thermoakustischen Schallquellen N2 - Zur Simulation des Schallfeldes von beliebig geformten konventionellen Schallquellen existieren viele Ansätze (EFIT, GPSS). Sie alle basieren auf der Annahme eines monochromatischen akustischen Signals, was meist eine gültige Annäherung darstellt. Allerdings sind bei thermoakustischen Quellen aufgrund ihrer Funktionsweise und der hohen Bandbreite viele der existierenden Ansätze nicht direkt anwendbar und können Beobachtungen bei der Vermessung von thermoakustischen Wandlern nicht vollständig abbilden und erklären. In diesem Beitrag wurde die bekannte Methode der generalisierten Punktquellensynthese (GPSS) für die Berechnung von Schallfeldern von thermoakustischen Schallquellen angewendet. Dabei gehen zahlreiche Parameter wie die Dicke und Geometrie der leitfähigen Schicht, Krümmung des Substrats, sowie die Signalform der Anregung in die Simulation ein. Neu an dem präsentierten Ansatz ist die Abweichung von der üblichen monochromatischen Annäherung und die Berücksichtigung der großen Bandbreite von thermoakustischen Wandlern. Für die Validierung der Simulationen wurden Schallfelder von Quellen mit bekannter Anregung und Geometrie breitbandig durch ein optisches Mikrofon vermessen. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Thermoacoustics KW - Sensor characterization KW - Simulation PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-549944 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-54994 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Szewieczek, A. A1 - Hillger, W. A1 - Ilse, D. T1 - Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Seit Jahren stellt die luftgekoppelte Ultraschallprüfung eine etablierte Alternative zur konventionellen Prüfung von Leichtbaukomponenten aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Automotive dar. Im Gegenteil zur flüssigkeitsgekoppelten Prüfung in Kontakt oder im Tauchbecken ist sie weniger invasiv und bietet daher zeitliche und finanzielle Anreize. Normalerweise wird die luftgekoppelte Prüfung mit Einzelelementschwingern in Durchschallung realisiert, wohingegen die Gruppenstrahlertechnik bereits Industriestandard im Bereich der Kontakttechnik darstellt. Die damit verbundenen Vorteile wie die aktive Fokussierung oder, die gezielte Manipulation des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, finden im Bereich der luftgekoppelten Prüfung dabei noch wenig Anwendung. Im Rahmen dieses Beitrags stellen wir die ersten Zwischenergebnisse des geförderten Projektes „PALUP – Phased- Array-Technik für Luftultraschall-Prüfungen“ vor. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Mehrelementschwingern auf Basis von zellulären Kunststoffen, die Entwicklung einer dedizierten Pulserstufe im Kilovoltbereich, sowie die nötige rauscharme messtechnische Auswertung jedes Einzelelements. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Phased array KW - Air-coupled ultrasound PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-549954 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-54995 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Szewieczek, A. A1 - Hillger, W. A1 - Ilse, D. T1 - Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Seit Jahren stellt die luftgekoppelte Ultraschallprüfung eine etablierte Alternative zur konventionellen Prüfung von Leichtbaukomponenten aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Automotive dar. Im Gegenteil zur flüssigkeitsgekoppelten Prüfung in Kontakt oder im Tauchbecken ist sie weniger invasiv und bietet daher zeitliche und finanzielle Anreize. Normalerweise wird die luftgekoppelte Prüfung mit Einzelelementschwingern in Durchschallung realisiert, wohingegen die Gruppenstrahlertechnik bereits Industriestandard im Bereich der Kontakttechnik darstellt. Die damit verbundenen Vorteile wie die aktive Fokussierung oder, die gezielte Manipulation des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, finden im Bereich der luftgekoppelten Prüfung dabei noch wenig Anwendung. Im Rahmen dieses Beitrags stellen wir die ersten Zwischenergebnisse des geförderten Projektes „PALUP – Phased- Array-Technik für Luftultraschall-Prüfungen“ vor. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Mehrelementschwingern auf Basis von zellulären Kunststoffen, die Entwicklung einer dedizierten Pulserstufe im Kilovoltbereich, sowie die nötige rauscharme messtechnische Auswertung jedes Einzelelements. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Phased array KW - Air-coupled ultrasound PY - 2022 AN - OPUS4-54996 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Ahmadzadeh, M. T1 - Simulation und Vermessung von thermoakustischen Schallquellen N2 - Zur Simulation des Schallfeldes von beliebig geformten konventionellen Schallquellen existieren viele Ansätze (EFIT, GPSS). Sie alle basieren auf der Annahme eines monochromatischen akustischen Signals, was meist eine gültige Annäherung darstellt. Allerdings sind bei thermoakustischen Quellen aufgrund ihrer Funktionsweise und der hohen Bandbreite viele der existierenden Ansätze nicht direkt anwendbar und können Beobachtungen bei der Vermessung von thermoakustischen Wandlern nicht vollständig abbilden und erklären. In diesem Beitrag wurde die bekannte Methode der generalisierten Punktquellensynthese (GPSS) für die Berechnung von Schallfeldern von thermoakustischen Schallquellen angewendet. Dabei gehen zahlreiche Parameter wie die Dicke und Geometrie der leitfähigen Schicht, Krümmung des Substrats, sowie die Signalform der Anregung in die Simulation ein. Neu an dem präsentierten Ansatz ist die Abweichung von der üblichen monochromatischen Annäherung und die Berücksichtigung der großen Bandbreite von thermoakustischen Wandlern. Für die Validierung der Simulationen wurden Schallfelder von Quellen mit bekannter Anregung und Geometrie breitbandig durch ein optisches Mikrofon vermessen. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Thermoacoustics KW - Sensor characterization PY - 2022 AN - OPUS4-54997 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Burgmayer, R. A1 - Bake, Friedrich A1 - Enghardt, L. T1 - Design and Evaluation of a Zero Mass Flow Liner N2 - In this study, the concept of a Zero Mass Flow Liner is evaluated. The concept enables impedance control by the induction of periodic bias flow through the perforated facing sheet of the liner. The periodic bias flow is generated by a secondary high amplitude acoustic actuation. By means of the periodic bias flow, the liner can be tuned to different operating points in a given range of grazing flow velocities. The equivalent fluid impedance model for perforated plates is modified to account for the effects of periodic bias flow and grazing flow. An optimization routine, based on a genetic algorithm, is implemented. The method is applicable to any liner concept and uses the impedance of the lined surface as boundary condition in a numerical simulation. Thereby, a set of liner parameters is derived in order to obtain the desired damping characteristics. Based on the results of the optimization, a Zero Mass Flow Liner is manufactured and consequently evaluated experimentally. The damping characteristics are evaluated in form of the dissipated energy along the lined surface. Prediction and measurements show agreement. The Zero Mass Flow Liner delivers broad band dissipation of high peak value over a range of grazing flow Mach numbers. Under grazing ow conditions, the effect of periodic bias flow is reduced. This poses high energy requirements in high Mach number flow regimes which might restrict the applicability of the Zero Mass Flow concept to grazing flows of low Mach numbers. T2 - 28th AIAA/CEAS Aeroacoustics 2022 Conference CY - Southampton, Great Britain DA - 14.06.2022 KW - Acoustic damping KW - Liner KW - Zero Massflow Liner (ZML) PY - 2022 DO - https://doi.org/10.2514/6.2022-2820 SP - 1 EP - 16 PB - AIAA / CEAS AN - OPUS4-55042 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hirschberg, L. A1 - Bake, Friedrich A1 - Hulshoff, S. T1 - Sound production due to main-flow oriented vorticity-nozzle interaction in absence of a net swirl N2 - The downstream acoustic response due to the interaction of main-flow oriented vorticity with a choked nozzle in a swirl-free flow was experimentally demonstrated. The response was obtained by means of impulsive radial air injection in the pipe upstream from the nozzle. The resulting downstream acoustic data are shown to obey a scaling rule that differs, from the one for swirl-nozzle interaction, which according to the literature is proportional to the square of the swirl number. In contrast, here evidence is presented that points to the scaling of main-flow oriented vorticity noise with the cross-sectional average of the square of the transversal velocity at the throat divided by the square of the critical sound speed. T2 - 28th AIAA/CEAS Aeroacoustics 2022 Conference CY - Southampton, Great Britain DA - 14.06.2022 KW - Main-flow oriented vorticity-nozzle interaction KW - Indirect noise PY - 2022 DO - https://doi.org/10.2514/6.2022-3055 SP - 1 EP - 8 PB - AIAA / CEAS AN - OPUS4-55043 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wu, Cheng-Chieh A1 - Völker, Daniel A1 - Weisbrich, S. A1 - Neitzel, F. ED - Holl, H. T1 - The finite volume method in the context of the finite element method N2 - The finite volume method (FVM), like the finite element method (FEM), is a numerical method for determining an approximate solution for partial differential equations. The derivation of the two methods is based on very different considerations, as they have historically evolved from two distinct engineering disciplines, namely solid mechanics and fluid mechanics. This makes FVM difficult to learn for someone familiar with FEM. In this paper we want to show that a slight modification of the FEM procedure leads to an alternative derivation of the FVM. Both numerical methods are starting from the same strong formulation of the problem represented by differential equations, which are only satisfied by their exact solution. For an approximation of the exact solution, the strong formulation must be converted to a so-called weak form. From here on, the two numerical methods differ. By appropriate choice of the trial function and the test function, we can obtain different numerical methods for solving the weak formulation of the problem. While typically in FEM the basis functions of the trial function and test function are identical, in FVM they are chosen differently. In this paper, we show which trial and test function must be chosen to derive the FVM alternatively: The trial function of the FVM is a “shifted” trial function of the FEM, where the nodal points are now located in the middle of an integration interval rather than at the ends. Moreover, the basis functions of the test function are no longer the same as those of the trial function as in the FEM, but are shown to be a constant equal to 1. This is demonstrated by the example of a 1D Poisson equation. KW - Finite Volume Method KW - Finite Element Method KW - Variational Calculation KW - Numerical Methods PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.05.460 SN - 2214-7853 VL - 62 SP - 2679 EP - 2683 PB - Elsevier Ltd. CY - Amsterdam AN - OPUS4-55046 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -