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Problemstellung und Möglichkeiten bei der Ultraschallprüfung von Leichtbauwerkstoffen in der Luftfahrtindustrie

 
: Bernus, L. von; Bulavinov, A.; Hanke, R.; Joneit, D.; Kröning, M.; Reddy, K.M.

:
Fulltext urn:nbn:de:0011-n-625433 (20 KByte PDF)
MD5 Fingerprint: daae184f1261770b2e16fab108c5a33a
Created on: 17.09.2007


Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. -DGZfP-, Berlin:
ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung. DGZfP-Jahrestagung 2007. CD-ROM : Zerstörungsfreie Materialprüfung, 14.-16.05.2007, Fürth
Berlin: DGZfP, 2007 (DGZfP-Berichtsbände 104-CD)
Poster 48
Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (Jahrestagung) <2007, Fürth>
German
Conference Paper, Electronic Publication
Fraunhofer IZFP ()

Abstract
In der Luft- und Raumfahrt werden Geometrien und Materialien verwendet, die aus Sicht der klassischen Ultraschallprüfung als schwer prüfbar gelten. Beispielsweise sind die Rückwände oft nicht parallel zur den Einschalloberflächen oder die zu prüfenden Teile weisen stellenförmig starke Krümmungen auf. Beliebt sind Kohlefaserverbundwerkstoffe mit inhomogener und anisotroper Schallgeschwindigkeit.
In isotropen Medien sind die Wellenfronten von Elementarwellen sphärisch, der Schall breitet sich senkrecht zur Wellenfront aus. In anisotropen Medien sind die Wellenfronten nicht sphärisch, das Schallfeld - plausibel argumentiert - wird verzerrt.
Die Phasenbeziehungen von Elementarwellen, die mit Hilfe des getakteten Gruppenstrahlers gemessen werden, können unter Berücksichtigung der Anisotropie des Werkstoffes so angepasst werden, dass eine quasi Standardprüfsituation auch für anisotrope Werkstoffe erreicht wird. Die Schallaufzeiten von einem Bildpunkt zu einem Sensorelement werden dazu berechnet z.B. aus der Steifigkeitsmatrix oder auch unter Verwendung experimentell erhaltener, richtungsabhängiger Schallgeschwindigkeiten. Dieses Verfahren kann als 'inverse Phasenanpassung' bezeichnet werden.
Für die Berechnung der Schallausbreitung können die entsprechend dem Stand der Technik verfügbaren Algorithmen genutzt werden.
Durch die 'inverse Phasenanpassung' ergeben sich folgende Vorteile:
1. Die 'Sampling Phased Array Technik' mit inverser Phasenanpassung ermöglicht einen Fehlernachweis und eine Fehlerbildrekonstruktion für anisotrope Werkstoffe.
2. Die Technik ermöglicht durch rechnerische Variation der Strukturannahmen eine Charakterisierung anisotroper Werkstoffe.
3. Die Anzahl der sendenden Elemente, der Abstand und die Anordnung des Sensorsystems können optimiert bzw. minimiert werden in Anhängigkeit von den Anisiotropieparametern des Prüflings.
Da die Prüfung in Tauchtechnik als eine Prüfung von heterogenen Materialien behandelt werden kann, können komplizierte Oberflächengeometrien geprüft werden ohne aufwendige Justage der Sensorelemente. Dies führt zu Erleichterungen bei der Einrichtung des Prüfsystems und zu geringeren Kosten beim Aufbau der mechanischen Sensorhalterung und -führung.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-62543.html