Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Filtern
Dokumenttyp
- Vortrag (3) (entfernen)
Referierte Publikation
- nein (3)
Schlagworte
- Simulation (2)
- Active thermography (1)
- Aktive Thermografie (1)
- CFK (1)
- Finite-element simulation (1)
- Quantitative nondestructive evaluation (1)
- Ray tracing (1)
- Reconstruction (1)
- Rekonstruktion (1)
- SAFT (1)
Eingeladener Vortrag
- nein (3)
Simulation und Identifizierung von Delaminationen in kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen
(2017)
Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe werden häufig in sicherheitsrelevanten Gebieten wie im Automobilbau und in der Luftfahrt eingesetzt. Hier besteht ein zunehmender Bedarf an zerstörungsfreien Prüfmethoden um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der eingesetzten Bauteile gewährleisten zu können. Aktive Thermographieverfahren ermöglichen die effiziente Prüfung großer Flächen mit hoher Auflösung in wenigen Arbeitsschritten. Ein wichtiges Teilgebiet ist die Ortung und Charakterisierung von Delaminationen, die sowohl bereits in der Fertigung als auch während der Nutzung eines Bauteils auftreten und dessen strukturelle Integrität schwächen können.
In diesem Beitrag beschäftigen wir uns mit der Modellierung und effizienten Finite-Elemente-Simulation solcher Delaminationen, sowie ihrer Rekonstruktion aus gemessenen Oberflächentemperaturen. Dabei sollen die Rekonstruktionsergebnisse nicht nur eine Ortung der Fehlstellen, sondern auch eine quantitative Beschreibung der geometrischen Abmessungen und des Umfangs der Schädigungen ermöglichen. Hier erlauben numerische Rekonstruktionsverfahren basierend auf der Simulation des dreidimensionalen Wärmetransports eine Defektrekonstruktion unter Berücksichtigung lateraler Wärmeleitungsprozesse sowie von anisotropen thermischen Materialeigenschaften. Da solche Verfahren sehr rechenaufwändig sind diskutieren wir schnelle heuristische Rekonstruktionsverfahren für die Anwendung in der Praxis.
Ray tracing boudary value problems: simulation and SAFT reconstruction for ultrasonic testing
(2016)
The application of advanced imaging techniques for the ultrasonic inspection of inhomogeneous anisotropic materials like austenitic and dissimilar welds requires information about acoustic wave propagation through the material, in particular travel times between two points in the material. Forward ray tracing is a popular approach to determine traveling paths and arrival times but is ill suited for inverse problems since a large number of rays have to be computed in order to arrive at prescribed end points. In this contribution we discuss boundary value problems for acoustic rays, where the ray path between two given points is determined by solving the eikonal equation. The implementation of such a two point boundary value ray tracer for sound field simulations through an austenitic weld is described and its efficiency as well as the obtained results are compared to those of a forward ray tracer. The results are validated by comparison with experimental results and commercially available UT simulation tools. As an application, we discuss an implementation of the method for SAFT (Synthetic Aperture Focusing Technique) reconstruction. The ray tracer calculates the required travel time through the anisotropic columnar grain structure of the austenitic weld. There, the formulation of ray tracing as a boundary value problem allows a straightforward derivation of the ray path from a given transducer position to any pixel in the reconstruction area and reduces the computational cost considerably.
Carbon-fiber reinforced composites are becoming more and more important in the production of light-weight structures, e.g. in the automotive and aerospace industry. Thermography is often used for non-destructive testing of these products, especially to detect delaminations between different layers of the composite. In this presentation, we aim at methods for defect reconstruction from thermographic measurements of such carbon-fiber reinforced composites. The reconstruction results shall not only allow locating defects, but also give a quantitative characterization of the geometric properties of the defect. We discuss the simulation of the measurement process using finite element methods, as well as the experimental validation. In order to take anisotropic heat transport due to the fibers into account, we compare describing layers separately by individual diffusion tensors with using an averaged diffusion tensor. Especially in pulse thermography, thin boundary layers with steep temperature gradients occurring at the heated surface need to be resolved. Here we consider the combination of a 1D analytical solution combined with numerical solution of the remaining defect equation. Moreover, we discuss the mathematical modelling of various defects like delaminations and undulations, as well as the description of inhomogeneous heating by geometric optics. Finally, we will describe PDE-based methods for the solution of the inverse problem as well as ideas for fast heuristic methods to avoid expensive computations.