Verbundwerkstoffe mit eingebetteten piezoelektrischen Fasern. Modellierung und experimenteller Nachweis der sensorischen Wirkung

Die sensorische Wirkung von neu entwickelten Sensoren mit strukturkonform eingebetteten PZT-Fasern wird experimentell nachgewiesen. Zur Quantifizierung des Sensor-Effektes werden 4-Punkt-Biegeversuche vorgeschlagen, mit denen der Zusammenhang zwischen der mechanischen Dehnung und dem resultierenden Ladungssignal gemessen werden kann. Da die mechanische Dehnung eine geometrieunabhängige Größe ist, sind die Ergebnisse auf kompliziertere Strukturen und/oder Bauteile übertragbar. Am Beispiel eines Impakt-Sensors wurde mit experimentellen und numerischen Untersuchungen gezeigt, daß die Empfindlichkeit von PZT-Fasersensoren mit geeigneten FE-Modellen vorhergesagt werden kann. Bei der Modellierung werden makromechanische und mikroelektromechanische Analysen kombiniert. Damit stehen numerische Werkzeuge zur Verfügung, mit denen eine weitere Optimierung der Sensoreigenschaften vorgenommen oder die optimale Plazierung von Sensoren in realen Bauteilen wie zum Beispiel in Flugzeugstrukturen, berechnet werden kann.