Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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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 Automobilindustrie interessant, z.B. als Wasserstoffspeicher.
Die Druckprüfung ist ein konventioneller Test, um die Integrität von Metalldruckbehältern zu bewerten. Im Falle des Composite-Druckbehälters könne eine solche Prüfung jedoch den Faserverbundwerkstoff überbeanspruchen und somit die verbleibende Lebensdauer der getesteten Komponente verringern. Infolgedessen, es ist notwendig, die Verfahren zur zerstörungsfreie Prüfung und möglicherweise zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern zu entwickeln. Unser Vorgehen verwendet geführte Ultraschallwellen und hat das Potenzial, kritische Schäden wie Risse im Metall, Faserbrüche und Matrixrisse in Faserverbundwerkstoff zu detektieren.
In diesem Beitrag wurde die Finite Elemente Methode benutzt, um die multimodale, geführte Wellenausbreitung in einer Metall-Faserverbundwerkstoffstruktur zu analysieren. Dadurch wurden die geeigneten Wellenmoden identifiziert und deren Wechselwirkung mit verschiedenen Fehlertypen analysiert. Diese Kenntnisse sollen für die Entwicklung von Verfahren zur wiederkehrenden Prüfung und zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern angewendet werden.
The metal magnetic memory (MMM) technique relies on the measurement of stress-induced self-magnetic leakage fields (SMLFs) at the stress concentration zones (SCZs) of ferromagnetic materials during mechanical loading. However, there is an associated change in geometry of the specimen along with the stress due to plastic deformation. This paper presents a three-dimensional finite element (3D-FE) analysis of the stress-induced geometry effect on SMLFs in notched specimens during tensile deformation. The tangential (Hx) and normal (Hy) components of the SMLF signals have been predicted from the deformed specimens caused by different levels of tensile stress. Key parameters from the SMLF signals are determined for the possible estimation of damage in the specimen under tension. Studies reveal that the stress-induced geometry effect has a great influence (about 20%) on the SMLF signals, especially in the plastic deformation stage. The results show that the peak amplitude could be used for the estimation of different deformation stages under tension. The study also reveals that the SMLF signal is influenced by the thickness of the tensile specimen. The model-predicted thickness profile has also been experimentally validated.