Ein Sensorkonzept zur In-situ-Rissüberwachung in plattenartigen Strukturen

Dennis Bäcker; Christoph Häusler; Meinhard Kuna

doi:10.3139/120.110505

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Ein Sensorkonzept zur In-situ-Rissüberwachung in plattenartigen Strukturen

Dennis Bäcker , Christoph Häusler and Meinhard Kuna

Published/Copyright: December 11, 2013

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From the journal Materials Testing Volume 55 Issue 11-12

Kurzfassung

Es wird eine neuartige Methode zur Rissüberwachung in Bauteilen aus dünnwandigen plattenartigen Strukturen vorgestellt. Dazu wird ein Sensorfeld aus piezoelektrischer Polyvinylidenfluorid-Folie (PVDF-Folie) auf die Oberfläche des rissbehafteten Bauteils appliziert. Infolge der Verformungen in der Rissumgebung entstehen elektrische Signale an den PVDF-Elektroden. Ausgehend von den gemessenen Signalen werden infolge der Lösung einer inversen Aufgabe die charakteristischen Risskenngrößen berechnet, d. h. die Spannungsintensitätsfaktoren des Risses und dessen Lage. Dieses Sensorkonzept wurde in [1–4] bereits für Scheibenprobleme erfolgreich entwickelt. In dieser Arbeit erfolgt die Erweiterung des Sensorkonzeptes auf Plattenprobleme, wobei speziell die Kirchhoff'sche Plattentheorie gewählt wurde. Die Messmethode wird am Beispiel eines Risses der Länge 2a in einer unendlichen Platte unter allseitiger Biegung erprobt.

Abstract

In the present contribution a new method for monitoring cracks in structure made of thin plate-like structures is presented. The piezoelectric polymer film (PVDF-film) is attached to surface of the structure. Due to strains in around of the crack tip electrical voltages can be measured. The stress intensity factors and the crack tip position are calculated from measured signals by solving the non-linear inverse problem. This sensor concept described previously [1–4] been successfully developed for tensile and shear loaded plate problems. In this work is the extension of the sensor concept on plate problems, particularly concerning the Kirchhoff plate theory. In the following a concept will be tested and verified at the example of a crack of length 2a in an infinite plate under all sides bend.

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Online erschienen: 2013-12-11

Erschienen im Druck: 2013-11-15

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https://doi.org/10.3139/120.110505