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Ein Sensorkonzept auf der Basis piezoelektrischer PVDF-Folien zur Messung bruchmechanischer Beanspruchungsgrößen

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Published/Copyright: May 26, 2013
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Materials Testing
From the journal Materials Testing Volume 52 Issue 5

Kurzfassung

Ein neues Sensorkonzept zur Überwachung von Ermüdungsrisswachstum in technischen Strukturen wird vorgestellt. Damit können unter Betriebsbelastungen fortlaufend Daten zur Position der Rissspitze und zu den bruchmechanischen Beanspruchungsgrößen gemessen werden. Die erforderlichen Informationen liefert eine piezoelektrische Polymerfolie, die mit der Oberfläche der zu überwachenden Struktur fest verbunden ist. Aus den an einem diskreten Sensorfeld abgegriffenen elektrischen Potenzialen werden in Verbindung mit der Lösung des nichtlinearen inversen Problems die K-Faktoren sowie Risskoordinaten berechnet.

Abstract

A new sensor concept for fatigue crack growth monitoring in technical structures is presented. It allows the in-situ determination of the position of the crack tip as well as the fracture mechanical parameters. The required data are obtained from a piezoelectric polymer film, which is attached to surface of the structure. The stress intensity factors and the crack tip position are calculated from electrical potential obtained from sensor array by solving the non-linear inverse problem.

Dennis Dipl.-Ing. Dennis Bäcker studierte von 2003 bis 2008 Maschinenbau an der TU Bergakademie Freiberg. Seit 2008 ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mechanik und Fluiddynamik der TU Bergakademie Freiberg tätig.

Professor Dr. rer. nat. habil. Meinhard Kuna studierte bis 1972 Physik an der TU Magdeburg und promovierte 1978 an der Universität Halle, wo er sich 1991 auch habilitierte. Er war als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Akademie der Wissenschaften, am IFE in Halle sowie als Abteilungsleiter am FhG Institut für Werkstoffmechanik Freiburg/Halle und an der MPA Stuttgart tätig. Seit 1997 ist er Univ. Professor für Festkörpermechanik an der TU Bergakademie Freiberg. Die Arbeitsgebiete von Professor Kuna umfassen die Bruchmechanik, Schädigungsmechanik, Materialtheorie und die Entwicklung numerischer Berechnungsverfahren (FEM, BEM) sowie die Sicherheitsbewertung technischer Konstruktionen, aber auch adaptive Materialien und Strukturen. Professor Kuna war von 2004 bis 2008 Obmann des DVM Arbeitskreises Bruchmechanik.

Professor Dr.-Ing. habil. Andreas Ricoeur wurde 1967 in Stuttgart geboren. Sein Studium des Maschinenwesens mit Vertiefungsrichtung Physikingenieurwesen schloss er an der Universität Stuttgart 1994 als Dipl.-Ing. ab. Er promovierte 1999 an der Fakultät für Verfahrenstechnik und Technische Kybernetik der Universität Stuttgart auf dem Gebiet der Strömungsakustik. Im Jahre 2007 erfolgte dann die Habilitation an der TU Bergakademie Freiberg auf dem Gebiet der Festkörper- und Kontinuumsmechanik. Die Berufung zum Universitätsprofessor für Technische Mechanik und Kontinuumsmechanik erfolgte 2009. Die beruflichen Stationen sind 1995–98 als freier Mitarbeiter und Promotionsstipendiat in der zentralen Forschung der Robert Bosch GmbH, Abteilung für Angewandte Physik; 1998–2009 als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Bergakademie Freiberg, Institut für Mechanik und Fluiddynamik; seit 2009 an der Universität Kassel, Institut für Mechanik.

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Online erschienen: 2013-05-26
Erschienen im Druck: 2010-05-01

© 2010, Carl Hanser Verlag, München

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