Modale Erregung nichtlinearer Mechanismen zur Überwachung dünnwandiger Bauteile aus geschichteten Faser-Kunststoff-Verbunden

Die Arbeit stellt einen neuartigen Ansatz zur Detektion und Lokalisierung von Schäden an dünnwandigen Strukturen aus Faserverstärkten Kunststoffen vor.

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Faserverstärkte Kunststoffe nehmen durch ihre hohen Festigkeiten bei gleichzeitig geringem spezifischem Gewicht im Leichtbau und hier insbesondere bei dünnwandigen Strukturelementen eine Schlüsselrolle ein. Doch im Vergleich zu Strukturen aus Metall bleiben Schlagschaden bei FVK optisch meist unauffallig. Um solche Defekte zu Lokalisieren und ihre Schwere zu beurteilen, sind sehr aufwendige, nur kleinflachig anwendbare Prüfverfahren notwendig.

In dieser Arbeit wird ein neuartiger Ansatz zur Detektion und Lokalisierung von Schaden an dünnwandigen FKV-Strukturen entwickelt. Dessen Kernidee ist es, den Zusammenhang zwischen erregter Eigenschwingform, Defektposition und der defektbedingten nichtlinearen Schwingungsantwort für einen größeren Satz von tieffrequenten Moden zu nutzen, um eine grobe raumliche Einschrankung des schadhaften Gebiets ermoglichen. Das dazu entwickelte Vorgehen und die abgeleiteten lokalen Schadensindizes werden sowohl in aufwendigen numerischen Parameterstudien als auch durch Experimente für eine GFK-Plattenstruktur erfolgreich getestet.