Modenabstoßung bei schwach und stark gekoppelten Lamb Wellen
- Lamb-Wellen, die für ihre Bedeutung in der zerstörungsfreien Prüfung bekannt sind, zeigen komplexe Verhaltensweisen, die für industrielle Anwendungen von großer Relevanz sind. Diese Arbeit untersucht das Phänomen der Modenabstoßung, das in den Dispersionskurven von verklebten, dünnwandigen Platten beobachtet wird. Zudem wird dessen potenzielle industrielle Anwendung zur Quantifizierung der Haftfestigkeit zwischen diesen Platten erforscht. Das Phänomen resultiert aus der mechanischen Kopplung der Platten, die das Kreuzen der Dispersionskurven verhindert und zu einem interessanten dispersiven Verhalten führt. Um ein besseres physikalisches Verständnis zu erlangen, wird die Scaled-Boundary-Finite-Elemente-Methode eingesetzt, um die Lamb-Wellen-Moden gekoppelter Platten zu berechnen und ihr Verhalten unter schwacher und starker Kopplung zu simulieren. Mithilfe eines mathematischen Models und einer physikalischen Analogie zu einfachen harmonischen Oszillatoren werden die zugrundeliegendenLamb-Wellen, die für ihre Bedeutung in der zerstörungsfreien Prüfung bekannt sind, zeigen komplexe Verhaltensweisen, die für industrielle Anwendungen von großer Relevanz sind. Diese Arbeit untersucht das Phänomen der Modenabstoßung, das in den Dispersionskurven von verklebten, dünnwandigen Platten beobachtet wird. Zudem wird dessen potenzielle industrielle Anwendung zur Quantifizierung der Haftfestigkeit zwischen diesen Platten erforscht. Das Phänomen resultiert aus der mechanischen Kopplung der Platten, die das Kreuzen der Dispersionskurven verhindert und zu einem interessanten dispersiven Verhalten führt. Um ein besseres physikalisches Verständnis zu erlangen, wird die Scaled-Boundary-Finite-Elemente-Methode eingesetzt, um die Lamb-Wellen-Moden gekoppelter Platten zu berechnen und ihr Verhalten unter schwacher und starker Kopplung zu simulieren. Mithilfe eines mathematischen Models und einer physikalischen Analogie zu einfachen harmonischen Oszillatoren werden die zugrundeliegenden Prinzipien dieses Phänomens erläutert. Darüber hinaus werden experimentelle Dispersionskurven für schwache und starke Kopplungen mithilfe von PZT-Wandlern für die breitbandige Anregung (100 kHz – 1 MHz) von Lamb-Wellen erfasst, wobei die Modendetektion durch Laser-Doppler-Vibrometrie erfolgt. Die numerischen Dispersionskurven werden mit den experimentellen verglichen, um die angeregten Moden zu identifizieren. Es zeigt sich, dass die Bereiche der Modenabstoßung durch die Kopplungsstärke der Platten beeinflusst werden. Zudem wurde ein numerisches Modell entwickelt, um die Kopplungsstärke anhand der Frequenzdifferenz, die in den Modenabstoßungsbereichen erhalten wurde, zu korrelieren und zu quantifizieren.…


| Autor*innen: | Marcel Nicolai |
|---|---|
| Koautor*innen: | Jannis Bulling, Narayanan M.M., Jens Prager, Bernd Henning |
| Dokumenttyp: | Vortrag |
| Veröffentlichungsform: | Präsentation |
| Sprache: | Deutsch |
| Jahr der Erstveröffentlichung: | 2024 |
| Organisationseinheit der BAM: | 8 Zerstörungsfreie Prüfung |
| 8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren | |
| DDC-Klassifikation: | Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten |
| Freie Schlagwörter: | Dispersion curves; Lamb waves; Mechanical coupling; Mode repulsion; Scaled Boundary Finite Element Method |
| Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM: | Material |
| Material / Degradationsmechanismen | |
| Veranstaltung: | Doktorandenseminar in Joachimsthal |
| Veranstaltungsort: | Joachimsthal, Germany |
| Beginndatum der Veranstaltung: | 28.10.2024 |
| Enddatum der Veranstaltung: | 30.10.2024 |
| Verfügbarkeit des Dokuments: | Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access") |
| Datum der Freischaltung: | 03.04.2025 |
| Referierte Publikation: | Nein |
| Eingeladener Vortrag (wissenschaftliche Konferenzen): | Nein |

