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3D-Schallfeldsimulation in Echtzeit am Beispiel von Prüfköpfen für die hochauflösende Ultraschallprüfung

 
: Dobrovolskij, Dascha; Dillhöfer, Alexander; Rieder, Hans; Spies, Martin

:
Fulltext (PDF; )

Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. -DGZfP-, Berlin:
ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung. DGZfP-Jahrestagung 2013. CD-ROM : Zerstörungsfreie Materialprüfung, 6. - 8. Mai 2013, Dresden
Berlin: DGZfP, 2013 (DGZfP-Berichtsbände 141-CD)
ISBN: 978-3-940283-49-8
Poser 43, 2 pp.
Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (Jahrestagung) <2013, Dresden>
German
Conference Paper, Electronic Publication
Fraunhofer ITWM ()

Abstract
Bei der Inspektion komplex geformter Bauteile wie beispielsweise Triebwerkskomponenten müssen verschiedene Aspekte beachtet werden. So führt der Einfluss der gekrümmten Bauteiloberflächen auf die Ultraschallanregung zu fokussierten oder zu divergenten Prüfkopfschallfeldern im zu prüfenden Objekt. Die Verhältnisse werden noch komplexer, wenn sphärisch oder zylindrisch fokussierende Prüfköpfe eingesetzt werden. Daher ist es ratsam, die entstehenden Schallfelder zu simulieren und in drei Dimensionen zu betrachten. Im Hinblick auf die Fehlerprüfung ist es darüber hinaus oftmals gar nicht notwendig, die Prüfsituation vollständig zu simulieren, da die Hauptmerkmale der Ultraschallprüfung selbst an komplexen Bauteilen bereits aus den 3D-Schallfeldern ersichtlich sind. In diesem Beitrag stellen wir Ergebnisse vor, die mit einem Simulationsverfahren auf der Basis der Überlagerung Gaußscher Strahlen (Gaussian Beam Superposition GBS) erzielt wurden. Die Methode zeichnet sich durch geringe Rechenzeiten aus und erlaubt daher eine schnelle Evaluierung komplexer Prüfsituationen. In unserem Ansatz verwenden wir eine geringe Anzahl Gaußscher Strahlen, sodass die Prüfkopfschallfelder dreidimensional in Echtzeit berechnet werden können. Charakteristische Parameter für die GBS-Methode werden dazu aus den lateralen Schallfeldprofilen in der Nahfeldlänge bzw. dem Fokuspunkt des jeweiligen Prüfkopfes individuell ermittelt. Diese Referenzprofile können anhand von Experimenten oder durch exakte Simulationsmethoden wie der von uns eingesetzten Generalisierten Punktquellensynthese (GPSS) bestimmt werden. Der Einsatz der GBS-Methode in Kombination mit einer eigenständigen graphischen Visualisierungssoftware in unserem Fall MeVisLab zur Darstellung der Schallfelder in drei Dimensionen stellt eine Option dar. Derzeit arbeiten wir an einem alternativen Ansatz, bei dem der GBS-Code und ein geeignetes Visualisierungstool in einer graphischen Benutzeroberfläche vereint sind. Entsprechende Ergebnisse stellen wir am Beispiel der hochauflösenden Ultraschallprüfung an Treibwerkskomponenten vor.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-256484.html