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Berechnung von Laufzeit- und Amplitudenverteilung durch simultane Lösung der Eikonal- und Transportgleichung mittels einer adaptierten Fast-Marching-Methode

Paper präsentiert auf der DGZfP-Jahrestagung Zerstörungsfreie Materialprüfung, Leipzig, 7.-9.5.2018
 
: Neubeck, Robert; Buske, Stefan; Schubert, Lars

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-4945979 (753 KByte PDF)
MD5 Fingerprint: b8197268ca043b1fbafe11779002918b
(CC) by-nd
Erstellt am: 5.6.2018


2018, 7 S.
Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP Jahrestagung) <2018, Leipzig>
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BMWi
Maritime Technologien der nächsten Generation; 110000; RemoteDetect
Deutsch
Vortrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IKTS ()
Hochfrequenzapproximation; Eikonalgleichung; Transportgleichung; Amplitude; Laufzeit; Fast-Marching-Methode; Zustandsüberwachung

Abstract
Ein effizientes und stabiles Verfahren zur Berechnung von Laufzeit- und Amplitudenverteilung von Ultraschallwellen für komplexe dreidimensionale Strukturen mit räumlich variierenden Materialparametern ist ein in vielen Bereichen der zerstörungsfreien Prüfung mittels elastischer Wellen häufig anzutreffendes Problem. Besonders im Bereich der permanenten Zustandsüberwachung mit geführten Wellen oder durch Schallemissionsverfahren sind die Einflüsse von Geometrie sowie Materialparameter maßgebliche Einflussfaktoren auf alle Phasen der Überwachung. Von der Planung des Sensornetzwerkes, über die Messungen und die Auswertung können alle Phasen von der Kenntnis der Laufzeit- und Amplitudenverteilung profitieren bzw. sind einige Auswerteverfahren erst damit anwendbar. Im vorliegenden Beitrag wird die Anpassung der Fast-Marching-Methode vorgestellt, sodass neben der klassischen Berechnung der Laufzeiten eine simultane Berechnung der Amplitudenverteilung möglich ist. Dazu wird neben der Eikonal- gleichzeitig die Transportgleichung mittels Finiten-Differenzen-Schema mit zusätzlicher Upwind-Forderung gelöst. Beide Gleichungen sind ein Resultat der Hochfrequenzapproximation der Wellengleichung und stellen eine Eulersche Betrachtungsweise des Problems dar. Dadurch werden Lösungen an vorher definierten Beobachtungspunkten berechnet. In der Praxis hat dies Vorteile gegenüber klassischen Verfahren wie Raytracing, welche eine Langrangesche Betrachtungsweise darstellen, da z.B. zusätzliche Interpolationen entfallen. Das Verfahren wird anhand einiger Beispiele aus der Zustandsüberwachung mit geführten Wellen und ihrer Anwendung erläutert. Außerdem wird dargelegt, wann das Verfahren die optimale Komplexität der Fast-Marching-Methode beibehält.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-494597.html