D3-3.1 - Quantitative Analyse von Störungen der Periodizität in strukturierten Materialien mittels breitbandiger geführter Wellen

Event

23. ITG/GMA-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2026
2026-06-09 - 2026-06-10
Nürnberg

Band

Vorträge

Chapter

Optische und akustische Messverfahren

Author(s)

M. Wippermann, J. Hölscher, L. Claes - Universität Paderborn, Paderborn

Pages

285 - 290

DOI

10.5162/sensoren2026/D3-3.1

ISBN

978-3-910600-11-9

Price

free

Abstract

In dieser Arbeit wird eine Methode zur Bestimmung der Struktureigenschaften periodischer Materialien mithilfe breitbandiger Ultraschallwellen vorgestellt. Materialien mit periodischen elastischen Eigenschaften, wie gewebeverstärkte Kunststoffe, deren Gewebestruktur maßgeblich die mechanischen Eigenschaften beeinflusst, sind aufgrund ihrer hohen Steifigkeit bei geringer Masse in industriellen Anwendungen von großer Bedeutung. Da die Gewebestruktur durch Umformprozesse beeinflusst werden kann, wird in dieser Arbeit eine quantitative Analyse von Störungen der Periodizität in strukturierten Materialien durchgeführt. Es werden Modellproben aus homogenen Polyamid 6 Platten hergestellt, in die nachträglich definierte Strukturen eingebracht werden. Untersucht werden sowohl Modellproben mit ungestörter Periodizität als Referenzsystem als auch Modellproben mit lokal gestörter Periodizität, um die Auswirkungen von Defekten auf das dispersive Verhalten systematisch zu analysieren. Zur Auswertung werden wiederholt auftretende Moden im Wellenzahlbereich mittels Autokorrelation untersucht. Dabei zeigt sich erwartungsgemäß, dass periodische Effekte im Wellenzahlbereich durch eine Störung der Periodizität in der Struktur der Probe geschwächt werden. Die Höhe des ersten Nebenmaximums quantifiziert die Stärke der periodischen Selbstähnlichkeit, während die Halbwertsbreite Variationen in der Korrelationslänge und damit in der räumlichen Struktur charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Methode geeignet ist, die Ausprägung von Störungen in Bauteilen mit periodischen Strukturen zu bewerten. Zudem ermöglicht sie eine quantitative Auswertung, sodass Unterschiede zwischen ungestörten und lokal gestörten Proben messbar werden.