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Analyse der Ausbreitung geführter Wellen in einem Mehrschichtverbund zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern

  • 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 BeitragComposite-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.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autoren/innen:Yevgeniya Lugovtsova
Koautoren/innen:Jannis Bulling, Jens Prager
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2019
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:Automobilindustrie; Faserverbundwerkstoff; SBFEM; Ultraschallwellen; Wasserstoffspeicher
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Infrastruktur
Infrastruktur / Transport und Lagerung von Gefahrstoffen und -gütern
Material
Material / Degradation von Werkstoffen und Materialien
Analytical Sciences
Analytical Sciences / Zerstörungsfreie Prüfung und Spektroskopie
Veranstaltung:22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen
Veranstaltungsort:Karlsruhe, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:27.03.2019
Enddatum der Veranstaltung:28.03.2019
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:01.04.2019
Referierte Publikation:Nein